Volltext - Fachbereich Physik - Universität Hamburg
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Kapitel 2.<br />
Grundlagen der experimentellen Arbeit<br />
werden kann. Es folgen eine Übersicht über die Experimentierumgebung der P04-<br />
Beamline bei PETRA III und ein Überblick über die Entwicklung und Funktionsweise<br />
der beiden verwendeten ToF-Spektrometertypen. Das Kapitel schließt mit<br />
Erläuterungen zur Datenaufnahme und Darstellung von Messungen.<br />
2.1 Photoionisation<br />
Bei der Photoionisation wird die Ionisation<br />
eines Atoms oder Moleküls mittels<br />
Strahlung herbeigeführt. Im einfachsten<br />
Fall koppelt genau ein Photon an<br />
ein atomares Valenzelektron, das mit einer<br />
Bindungsenergie (E B ) kleiner oder<br />
gleich der Photonenenergie (E Phot ) an<br />
das Atom gebunden ist, und überträgt<br />
seine Energie auf das Elektron. Das<br />
Elektron besitzt damit genug Energie,<br />
um das Coulombpotential des Atoms zu<br />
verlassen und ins Kontinuum zu gelangen,<br />
wobei ein Kation zurückbleibt. Bereits<br />
Einstein beschrieb diesen Prozess<br />
Abb. 2.1: Schema einer Photoionisationsanregung<br />
über die Ionisationsschwelle<br />
als Quanteneffekt [10], wofür ihm der<br />
Nobelpreis von 1921 verliehen wurde,<br />
und es ergibt sich für die kinetische Energie E kin des sogenannten Photoelektrons:<br />
E kin = E P hot − E B (2.1)<br />
In vielen Fällen, wie bei der Anregung von Innerschalenelektronen, kommt es<br />
zu weiteren Prozessen, die im Folgenden differenziert nach der Umgebung des angeregten<br />
Systems betrachtet werden.<br />
2.1.1 Folgeprozesse der Innerschalenanregung und -ionisation in<br />
isolierten Atomen<br />
Für die Wechselwirkung eines Photons mit einem atomaren Innerschalenelektron<br />
gibt es abhängig von der Photonenenergie zwei Möglichkeiten:<br />
6<br />
• Das Elektron erhält genügend Energie, um mit einer kinetischen Energie nach<br />
Gleichung 2.1 ins Kontinuum zu entkommen (Innerschalenionisation).<br />
• Das Elektron wird in einen höheren gebundenen Zustand angeregt und verbleibt<br />
im Atom (Innerschalenanregung). Dabei kann es eine Leerstelle in der<br />
Valenzschale besetzen oder einen Zustand in einer bis dahin gänzlich unbesetzten<br />
Schale. Im letzten Fall spricht man von einem Atom im Rydbergzustand.
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