Wasserstoffchemisorption an einfachen Metallclustern - KOPS ...

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3. Physikalische Grundlagen

3.2. Photoelektronenspektroskopie

Die Photoelektronenspektroskopie, PES, basiert auf dem von Hallwachs [171] entdeckten

und von Einstein erklärten äußeren Photoeffekt [172]. Dabei fällt Licht auf ein Material aus

dem unter Umständen Elektronen emittiert werden. Einstein gelang es die Quantennatur

der Energie des Lichts zu erkennen. Werden die Elektronen dann energieverteilt detek-

tiert, so spricht man von Photoelektronenspektroskopie, PES. Dabei wird die Intensität der

Elektronen über die kinetische Energie der Elektronen aufgezeichnet.

Die Wichtigkeit der PES ergibt sich aus dem begrenzten Nutzen von Massenspektren.

Für die Clusterphysik: ein Massenspektrum kann nur Aussagen über die Verteilung von

geladenen Clustern, Anionen wie Kationen, treffen. Die Ladung ist nötig um eine Mas-

senseparation mittels elektrischer und magnetischer Felder zu ermöglichen. Mit einem

Massenspektrum kann nur die Stabilität einzelner geladener Cluster erkannt werden oder

deren Reaktion mit anderen Stoffen [173].

Die PES gibt Informationen über die elektronische Struktur, mit deren Hilfe Grundlagen

zur Berechnung von Clusterstrukturen mittels Dichtefuntionaltheorie (siehe Kap. 3.3) ge-

schaffen werden können [174]. Weitere Vorteile der PES speziell an Anionen sind:

• Anionen sind leicht zu spektroskopieren, da das zusätzliche Elektron mit 0,1−5eV

schwach gebunden ist. Dies ermöglicht den Einsatz von Lasern zur Ionisation.

• Die Anregungsenergien der PES entsprechen denen der elektronischen Endzustände

[174].

Die geringere Dichte an geladenen Clustern in einem Molekularstrahl 10 4 bis 10 6 Teilchen

pro cm 3 im Vergleich zu der Anzahl neutraler Cluster 10 11 bis 10 12 Teilchen pro cm 3

stellt ein Problem dar. Dieses kann aber durch entsprechende experimentelle Techniken

vermindert werden.

3.2.1. Einteilchenbild

Das Einteilchenbild bietet eine erste einfache Beschreibung des Photoeffekts: die erste

Annahme besteht darin, dass ein Photon mit nur einem Elektron wechselwirkt. Die Zweite,

dass die gesamte Energie des Photons, Ehν = h·ν, an das Elektron übergeben wird. Die

Dritte geht von gleichbleibender Geometrie der Cluster aus. Die vierte Grundannahme

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