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176KAPITEL 6. KOPPLUNG VON LASERSPEKTROSKOPISCHEN METHODEN MIT MASSENSPEKTRO
Energie
IP
nichtresonant
d
virtueller
Zustand
autoionisierender
Zustand
e f
a b c
g
IR
reeller
Zustand
Feldionisation
h
Rydbergzustand
reeller
Zustand
Grundzustand
Abbildung 6.1: Verschiedene Anregungsschemata für die Resonanzionisation. IP Ionisationspotential,
IR Infrarot [Bürg05a]
sind dabei auf die energetischen Niveaus des in der Regel äußersten Elektrons (Valenzelektron)
der Elektronenhülle abzustimmen. Die Anregung und anschließende Ionisation erfolgen
in der Regel in mehreren Schritten, wobei verschiedene Anregungsschemata gewählt werden
können, um die Ionisationsgrenze von ca. 5 – 10 eV zu überschreiten (siehe Abbildung 6.1).
Im Fall (a) wird ein Valenzelektron in der Elektronenhülle des Atoms oder Moleküls aus
seinem Grundzustand durch ein energiereiches Photon in ein höherliegendes Niveau angeregt,
im Fall (b) durch die Absorption zweier Photonen über einen virtuellen (nicht reellen)
Zwischenzustand. Die Anregung über einen virtuellen Zustand besitzt einen vergleichsweise
niedrigen Wirkungsquerschnitt, wohingegen die Anregung (c) über einen reellen Zustand in
das höherliegende Niveau einen größeren Wirkungsquerschnitt bietet. Zudem verbessern mehrere
Anregungsschritte die Element- und Isotopenselektivität, erhöhen aber im Gegenzug den
experimentellen Aufwand. Der optische Wirkungsquerschnitt für resonante Anregungen zwischen
gebundenen atomaren Zuständen liegt im Bereich 10 −10 – 10 −9 cm 2 . Diese Übergänge
können leicht mit gepulsten oder continous wave Lasern (cw-Laser) gesättigt werden [Trau04].
Für die Effizienz der Ionisation ausschlaggebend, und damit auch für die Effizienz der RIMS
Methode selbst, ist der Wirkungsquerschnitt für den letzten ionisierenden Schritt. Für die
nichtresonante (d) Absorption eines Photons mit ausreichender Energie kann das Elektron
zwar ins Kontinuum angeregt werden, der Wirkungsquerschnitt ist aber um mehrere Größen-