alternating gradient - abbremsung von benzonitril - CFEL at DESY

10 Theoretische Grundlagen
dichte entsprechend groß ist.
2.2 OH-Radikal
OH ist aufgrund seines großen µ/m-Verhältnisses von 1, 67 D/17 u ein geeignetes
Molekül für die AG-Abbremsung [57]. Desweiteren lässt es sich gut in situ erzeugen
und mittels laserinduzierter Fluoreszenz (LIF) effizient detektieren (siehe Abschnitt
3). Um das Verhalten in elektrischen Feldern und das im Experiment benutzte Nach-
weisverfahren zu verstehen, soll an dieser Stelle zunächst auf seine elekronische
Struktur eingegangen werden.
2.2.1 Grundzustand des OH-Radikals
Das OH-Radikal besitzt insgesamt neun Elektronen, so dass sich im LCAO-Modell
als elektronischer Grundzustand die Elektronenkonfiguration (1sσ) 2 (2sσ) 2 (2pσ) 2
(2pπ) 3 ergibt. Um das Termschema zu bestimmen, müssen zunächst die auftreten-
den Drehimpulse und die dazugehörigen guten Quantenzahlen betrachtet werden
[52, 58, 59].
Die Kopplung der verschiedenen Drehimpulse zum Gesamtdrehimpuls �J ist ein
Übergangsfall zwischen den Hund’schen Fällen (a) und (b):
(a) Im Fall (a) rotieren der elektronische Gesamtbahndrehimpuls �L und der elek-
tronische Gesamtspin �S unabhängig voneinander um die Molekülachse, ihre
Projektionsquantenzahlen sind Λ beziehungsweise Σ. Der Gesamtdrehimpuls
ergibt sich dann aus der Summe des Rotationsdrehimpulses �R des Moleküls
und den Projektionen von�L und �S:�J = �R + (Λ + Σ)�ez. Die Projektion von�J auf
die Molekülachse beträgt Ω = Σ + Λ und ist ebenfalls eine gute Quantenzahl.
(b) Im Hund’schen Fall (b) koppelt zuerst der Bahndrehimpuls an die Molekülach-
se, so dass sich der Drehimpuls �K = �R + Λ�ez ergibt. Dieser addiert sich dann
mit dem Spin zum Gesamtdrehimpuls �J = �K + �S.
Für kleine Werte der Drehimpulsquantenzahl J lässt sich das OH-Radikal sehr gut
durch den Hund’schen Fall (a) beschreiben, so dass sich Λ = ±1, Σ = ±1/2 und
somit Ω = ±1/2 oder ± 3/2 ergeben. Der vibronische Grundzustand des OH-
Radikals unter Vernachlässigung von Λ-Verdopplung und Hyperfeinstruktur spal-
tet demnach in die elektronischen Zustände 2Σ+1 Λ |Ω| = X 2 Π 1/2 oder X 2 Π 3/2 auf,
von denen jene mit gleichem |Ω| entartet sind. Die Projektion von �J auf die raum-
feste Z-Achse, MJ, kann die 2J + 1 Werte J, J − 1, . . . , −J annehmen und ist eben-