Volltext - Fachbereich Physik - Universität Hamburg

4.6. Bestimmung der Effizienzen
Elektronen-ToF-Spektrometers werden dafür zunächst alle Messzyklen auf Ionen-
Messungen mit genau einem Xe 1+ -Ion gefiltert, was den Nachweis für ein Photoionisationsereignis
liefert, bei dem genau ein Photoelektron entsteht. Aus der anschließenden
Zählung der Messzyklen mit einem koinzident gemessenen bzw. nichtgemessenen
Elektron ergibt sich die Effizienz des Elektronen-ToF-Spektrometers.
Die Effizienzbestimmung des Ionen-ToF-Spektrometers erfolgt analog über den Ionisationsnachweis
durch ein Photoelektron in Koinzidenz mit einem Xenon-Ion.
4.6.1 Effizienz für den PEPICO-Betrieb
Zur Effizienzbestimmung für den PEPICO-Betrieb wird eine Xenon-Messreihe verwendet,
die mit einer Messdauer von je 60 Sekunden an 501 Messpunkten und
bei Anregungsenergien zwischen 670,25 eV und 920,25 eV an der BW3-Beamline
aufgenommen wurde. Die Potentialdifferenzen lagen bei 1770 V zwischen Ionen-
Driftröhre und Extractor, bei 1380 V zwischen Extractor und Pusher und bei 0 V
zwischen Pusher und Elektronendriftröhre. Die Messreihe wurde an vier Messpunkten
zwischen 813,25 eV und 814,75 eV von einer Speicherringinjektion unterbrochen.
Diese Punkte wurden nachträglich vermessen und in die Messreihe eingefügt.
Die durchschnittliche Zählrate des Ionen-ToF-Spektrometers lag bei knapp
3,6 kHz mit einem Maximum von 7 kHz bei einer Energie von 705,75 eV. Der
Kammerdruck lag bei etwa 1 · 10 −5 hPa, für die Ionisationszone wird ein Druck
von 1 · 10 −3 hPa oder mehr angenommen. Die Dauer eines Messzyklus lag bei 2 μs,
bzw. es wurde mit einer Messzyklusfrequenz von 500 kHz gemessen. Die Elektronen-
Bindungsenergien für Xenon unterhalb von 920 eV sind in Tabelle 4.4 aufgeführt.
3d 3/2 3d 5/2 4s 4p 1/2 4p 3/2 4d 3/2 4d 5/2 5s 5p 1/2 5p 3/2
M 4 M 5 N 1 N 2 N 3 N 4 N 5 O 1 O 2 O 3
689 676,4 213,2 146,7 145,5 69,5 67,5 23,3 13,4 12,1
Tab. 4.4: Bindungsenergien [eV] der Xenon-Orbitale unterhalb von 920 eV [44]
Effizienz des Elektronen-ToF-Spektrometers
Für eine experimentelle Effizienzbestimmung wurden die Koinzidenzen des Xe 1+ -
Ions untersucht, da Nachweisverluste durch die Totzeit der TDCs hier nur für
zufällige Koinzidenzen zu erwarten sind. Für diese Untersuchung wurden aus der
Xenon-Messreihe deshalb alle Messzyklen mit einem Pythonskript herausgefiltert,
die genau ein Xe 1+ -Ion und entweder genau ein oder kein Elektron enthalten. Zum
besseren Verständnis ist die prinzipielle Form der mit dem Messprogramm Elecion
aufgenommenen Daten in Tabelle 4.5 dargestellt.
Unterhalb von 676,4 eV können die Photoelektronen des Xe 1+ -Ions nur aus dem
4s-Orbital oder darüber liegenden Orbitalen stammen. Die Photoelektronen besitzen
hier also eine kinetische Energie von einigen hundert Elektronenvolt. Oberhalb
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