alternating gradient - abbremsung von benzonitril - CFEL at DESY

50 Alternating Gradient-Abbremsung von OH
beiden Zuständen das Fluoreszenzlicht des Übergangs A 2 Σ + (v = 1) → X 2 Π(v =
1) bei etwa 313 nm. Aufgrund des großen Frequenzunterschiedes zwischen Anregung
und Fluoreszenz lässt sich das Streulicht des Lasers bei der Anregungsfre-
quenz durch optische Filter vollkommen blocken. Wie Abb. 2.3 zeigt, kann die Hy-
perfeinstruktur des Q1(1)- und des P1(1)-Übergangs vollständig aufgelöst werden.
Die Detektion erfolgt im feldfreien Bereich und ist somit nicht selektiv bezüglich der
feldfrei entarteten Quantenzustände |MJΩ| = 9/4 und |MJΩ| = 3/4 mit gleichem
F, die im Feld energetisch aufspalten und daher einen unterschiedlichen Stark-Ef-
fekt zeigen. Diese Tatsache wurde in den Simulationen dieses Kapitels wie zuvor
die feldfreie Entartung der M-Zustände von Benzonitril berücksichtigt.
5.2 OH im hochfeldsuchenden Zustand
Das Abbremsen von hochfeldsuchenden OH-Radikalen erfolgt prinzipiell wie für
Benzonitril. Die Untersuchung des Abbrems- und Fokussierverhaltens stellt einen
wichtigen Schritt dar, um die Vorgänge im Abbremser bei gutem Signal-Rausch-Ver-
hältnis besser zu verstehen und die so gewonnenen Erkenntnisse später auf große
Moleküle anwenden zu können. Weil die Herstellung der OH-Radikale aus Salpe-
tersäure in einem kleinen longitudinalen Bereich von ungefähr 2 mm Länge durch
einen Laserpuls von etwa 10 ns Dauer erfolgt, hat das OH-Paket eine geringe in-
itiale räumliche und zeitliche Breite. Die Ausdehnung des Molekülpaketes wird da-
her hauptsächlich durch die Geschwindigkeitsbreite bestimmt, weswegen der beim
Benzonitril präsente Freifluguntergrund nicht beobachtet wird. Daher werden in
diesem Abschnitt die ursprünglichen TOF-Profile ohne Abzug des Freifluges ge-
zeigt. Weil aufgrund des höheren Xenon-Drucks der Molekularstrahl für OH schnel-
ler ist als für Benzonitril, wird beim guiding auf Kosten geringer Intensitätseinbußen
eine langsamere als die mittlere Strahlgeschwindigkeit verwendet. In Abb. 5.2(a) ist
das guiding von Molekülen mit vsyn = 355 m/s bei einer mittleren Strahlgeschwin-
digkeit von v = 365 m/s dargestellt. Die beiden unteren Kurven zeigen den ge-
messenen und den simulierten Freiflug. Neben dem synchronen Peak bei 1, 85 ms
ergeben sich wie zuvor beim Benzonitril Strukturen, die von Molekülen mit meta-
stabilen Trajektorien herrühren. Allerdings ist eine einfache Zuordnung anhand der
Differenz ihrer Positionen nicht möglich, da diese keinem räumlichen Elektrodenab-
stand entspricht. Die optimale experimentelle Fokussierlänge beträgt f = 4, 5 mm,
also 0, 5 mm weniger als bei Benzonitril im Grundzustand. Der optimale simulierte
Wert von f stimmt mit dem Experiment überein.
Das Abbremsen von hfs OH ist in Abb. 5.2(b) dargestellt. Von 355 m/s (guiding, rote