Volltext - Fachbereich Physik - Universität Hamburg

2.2. Flugzeitspektroskopie
2.2 Flugzeitspektroskopie
Bei den in Abschnitt 2.1 beschriebenen Vorgängen handelt es sich um energetische
Prozesse in der Elektronenhülle von Atomen und Molekülen. Zur Untersuchung
solcher Prozesse mittels Flugzeitspektroskopie wird aus der Teilchenflugzeit (t) zunächst
auf die kinetische Energie (E kin ) von Ionen und Elektronen geschlossen:
E kin = 1 2 mv2 (2.3)
mit
v = s t
(Teilchengeschwindigkeit) (2.4)
Dabei beschreibt m die Teilchenmasse und s die Länge der Flugstrecke. Mit
der Methode der Flugzeitmessung von Elektronen können dann Aussagen über die
energetischen Bedingungen in der Elektronenhülle während des Ionisationsprozesses
abgeleitet werden. Für Ionen hingegen folgt aus der Flugzeitmessung das Masse-
/Ladungsverhältnis, woraus sich z.B. Erkenntnisse zum Fragmentierungsprozess von
Molekülen gewinnen lassen.
2.2.1 Flugzeitspektroskopie von Elektronen zur Bestimmung der
kinetischen Energie
Durch die Flugzeitmessung der Photoelektronen bei bekannter Anregungsenergie
(E Phot ) kann auf die Bindungsenergie im Atom bzw. Molekül zum Zeitpunkt der
Ionisation geschlossen werden. Formal ergibt sich aus Gl. 2.1, 2.3 und 2.4:
E B = E P hot − 1 ms 2
2 t 2 (2.5)
Sind alle übrigen Parameter bekannt, ergibt sich aus der gemessenen Flugzeit
die Bindungsenergie E B .
2.2.2 Flugzeitspektroskopie von Ionen zur Bestimmung des Masse-
/Ladungsverhältnisses
Bei der Photoionisation findet bis auf den üblicherweise verschwindend kleinen Beitrag
durch den Rückstoßimpuls des Elektrons auf das erheblich schwerere Ion kein
Energietransfer zwischen Photon und Atomkern statt. Stattdessen werden die erzeugten
Ionen nach der Ionisation in einem elektrischen Feld (Feldstärke E) über
eine definierte Strecke (d) zum Detektor beschleunigt. Ionen mit gleicher Ladung (q)
gewinnen bei hinreichend kleiner Ionisationszone annähernd die gleiche kinetische
Energie:
Zusammen mit Gl. 2.3 und 2.4 ergibt sich:
E kin,Ion = qEd (2.6)
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