Volltext - Fachbereich Physik - Universität Hamburg

Kapitel 4. Experimente zur Charakterisierung des
Koinzidenzspektrometers
Ausgangsgröße Wert berechnete Größe Wert
2900 V
E s
6,7 mm
k 0 1, 633
1700 V
E d
1,5 mm
D 23, 7 mm
d 1, 5 mm M s 100465
s 0 6, 2 mm M j 253
Δs 0, 1 mm M s,j 252
U 0
0, 025 eV
Tab. 4.2: Berechnete Werte zur Massenauflösung nach Gl. 2.11-2.15. Die Ausgangswerte
für die Einstellungen, mit denen die in Abb. 4.1 dargestellte Messung
aufgenommen wurde, konnten zum Teil nur geschätzt werden. Danach wurden sie
iterativ genähert, bis die Bedingung für D erfüllt war (s. Gl. 2.13). Mit den so
gefundenen Werten berechnet sich die Massenauflösung mit M s,j = 252.
4.3 Energieauflösung
4.3.1 Energieauflösung ohne zusätzliche Retardierung
Die Energieauflösung des Elektronen-ToF-Spektrometers wird anhand einer an der
BW3-Beamline aufgenommenen Flugzeitserie an Neon zwischen 200 eV und 400 eV
ermittelt. In diesem Energiebereich zeigen die Messungen hauptsächlich das Signal
der Neon 2p- und 2s-Elektronen, deren Bindungsenergien bei 21,6 eV bzw. 48,5 eV
liegen (s. Abb. 4.2). Weitere Linien werden durch die höheren Harmonischen der
Beamline verursacht.
Die Flugzeitserie wurde unter ähnlichen Bedingungen aufgenommen, wie sie für
die Darstellung in Abbildung 2.18 herrschten, das gilt insbesondere für die nur
geringen elektrischen Feldstärken (Potentiale: Extractor 0 V, Pusher 40 V, Elektronendriftröhre
38 V). Das Retardierpotential wurde mit einer Differenz von 2 V
so eingestellt, dass der Energieverlust der Elektronen durch die Retardierung ungefähr
der im Feld zwischen Pusher und Extractor aufgenommenen Energie entsprach.
Dieser Abschnitt beschreibt daher die Auflösung ohne zusätzliche Retardierung.
Die Auflösung des Elektronen-ToF-Spektrometers wird bei der Anregungsenergie
bestimmt, bei der sich die Signale der 2p- und 2s-Elektronen nicht mehr voneinander
unterscheiden lassen. Hier wird DE kin/E kin,2p ermittelt, also das Verhältnis der
Energiedifferenz zwischen 2p- und 2s-Elektronen (ΔE kin = 26, 9 eV) zu der kinetischen
Energie der schnelleren 2p-Elektronen. Die beiden Elektronensignale lassen
sich in der in Abbildung 4.2 dargestellten Flugzeitserie bis ca. 330 eV unterscheiden,
woraus sich ein Wert von 26,9 eV /308,4 eV ≈ 8, 7 % ergibt.
Linienbreite und Auflösung
Wie in Abbildung 4.2 zu sehen, liegen die Linienbreiten der Neon 2p- und 2s-Signale
im Bereich einiger Nanosekunden. So werden im Elektronen-ToF-Spektrum für eine
Anregungsenergie von 200 eV Linienbreiten von 4,6 ns (2p, FWHM) bzw. 3,6 ns (2s,
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