alternating gradient - abbremsung von benzonitril - CFEL at DESY

Zusammenfassung
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde die Alternating Gradient-Fokussierung und
-Abbremsung von Benzonitril und OH in verschiedenen Quantenzuständen de-
monstriert. Es gelang, Benzonitril im absoluten Grundzustand von vstart = 320 m/s
auf v end = 275 m/s abzubremsen, wodurch die kinetische Energie um 28% (1, 1%
pro Stufe) reduziert wurde. Zusätzlich konnte Benzonitril in drei höheren Rotati-
onszuständen fokussiert und abgebremst werden: Beim Zustand JKaKc = 404 bzw.
606 beträgt die Änderung der kinetischen Energie 17% bzw. 12%. Dies entspricht
Endgeschwindigkeiten von v end = 291 m/s bzw. v end = 300 m/s. Die Geschwin-
digkeit des 101-Zustands wurde bei einer Abnahme der kinetischen Energie um 23%
von vstart = 325 m/s auf v end = 286 m/s verringert. Die Trennbarkeit von Zustän-
den beim Abbremsen wurde am Beispiel der beiden Zustände 101 und 404 von Ben-
zonitril untersucht. Die Messungen legen nahe, dass es prinzipiell möglich ist, für
Zustände mit hinreichend verschiedenem effektiven Dipolmoment den jeweiligen
Anteil am Molekularstrahl signifikant zu verändern.
Hochfeldsuchendes OH wurde fokussiert und von anfänglich 355 m/s auf v end =
316 m/s abgebremst (∆E kin/E kin = 21 %). Tieffeldsuchendes OH konnte bei ver-
schiedenen Geschwindigkeiten fokussiert und von 345 m/s bis auf 239 m/s abge-
bremst werden, dies entspricht einer Abnahme der kinetischen Energie um 52%.
Der Einfluss der Biasspannung wurde für sämtliche Moleküle untersucht. Für tief-
feldsuchendes OH stimmte die experimentelle Beobachtung qualitativ mit der theo-
retisch erwarteten Abhängigkeit überein. Dagegen konnte für Benzonitril kein ein-
heitliches Verhalten festgestellt werden. Die Variation der Biasspannung für hoch-
feldsuchendes OH ergab einen sprunghaften Anstieg der Intensität. Mit großer Wahr-
scheinlichkeit ist dieses Verhalten auf einen elektromagnetischen Übergang zwi-
schen zwei kreuzenden Hyperfeinzuständen des OH-Radikals zurückzuführen.
Alle experimentellen Ergebnisse können durch Monte-Carlo-Simulationen qualita-
tiv und quantitativ bestätigt werden. Abweichungen der Intensitäten lassen sich
durch die Fehlstellung von Elektroden in der Größenordnung von 0, 1 mm erklären.
Der Alternating Gradient-Abbremser wurde während dieser Diplomarbeit von einem
auf zwei Module verlängert. Erste Messungen an der längeren Apparatur werden
voraussichtlich ab März 2008 stattfinden.
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