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aktualisiertes pdf - DPG-Tagungen

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MS 7.4 Do 14:00 Schellingstr. 3<br />

Quantitativer Spurennachweis von Stickoxiden, Ammoniak,<br />

Kohlenmonoxid und Aromaten mit Lasermassenspektrometrie<br />

an Motorprüfständen — •Rares Vintan, Ronald Weishäupl,<br />

Alexander Bornschlegl und Ulrich Boesl — Institut für<br />

Physikalische und Theoretische Chemie, TU-München, Lichtenbergstr.<br />

4, 85747 Garching.<br />

Der schnelle Simultannachweis von Spurenschadstoffen in Verbrennungsabgasen<br />

stellt nach wie vor hohe Anforderungen an die Analytik.<br />

Besonders kritisch sind die Stickoxide NO und NO2. In diesem Beitrag<br />

wird ein Flugzeit-Lasermassenspektrometer vorgestellt, das einen simultanen<br />

Nachweis von NO, NO2und Ammoniak in motorischen Abgasen<br />

am Motorprüfstand ermöglicht. Wir haben sowohl für diese Zielsubstanzen,<br />

als auch weitere relevante Abgaskomponenten (N2O, CO, O2, H2O,<br />

Aromaten) geeignete Ionisationswellenlängen gefunden. Zur Überprüfung<br />

wurden Quantifizierungsprozeduren erarbeitet und umfangreiche Messserien<br />

an Otto- und Dieselmotoren, vor und nach Katalysatoren durchgeführt.<br />

Mit Hilfe eines neuartigen Probenahmesystems konnten die Konzentrationsverläufe<br />

diverser Abgaskomponenten über die verschiedenen<br />

Takte eines Arbeitsspiels direkt im Zylinder gemessen werden. Daraus<br />

entstanden kurbelwinkel-aufgelöste Konzentrationsverläufe für NO, CO,<br />

H2O, Toluol und O2.<br />

MS 7.5 Do 14:00 Schellingstr. 3<br />

Spatially Resolved Ultra Trace Analysis of Elements using<br />

Laser Desorption and Resonance Enhanced Photoionisation<br />

— •Ilia Strachnov 1 , Klaus Eberhardt 2 , Gerhard Huber 1 ,<br />

Sergej Karpuk 1 , Nikita Kotovski 1 , Jochen Maul 1 , Gerd<br />

Passler 1 , Maria Carmen Roca 1 , Norbert Trautmann 2 , and<br />

Klaus Wendt 1 — 1 Institut für Physik, Staudingerweg 7, — 2 Institut<br />

für Kernchemie, Fritz-Strassmann-Weg 2, 55099 Mainz<br />

A novel method for the spatially resolved ultra-sensitive and elementselective<br />

trace analysis is presented. The main concept is based on the<br />

combination of a commercial MALDI-TOF mass spectrometer, originally<br />

conceived for biomolecular analytics, with a pulsed tunable laser system<br />

for the resonant postionisation of neutrals. The analytical qualities are<br />

pointed out, such as the mass resolution, the overall detection efficiency,<br />

the element selectivity, the spatial resolution and the accuracy in the determination<br />

of isotopic ratios. Furthermore, a convenient way to perform<br />

an in situ mass calibration is explained.<br />

In view of further applications, the methodical developments were done<br />

using the elements gadolinium (Z=64) and uranium (Z=92), closely connected<br />

to cosmochemical questions and to the environmental trace detection<br />

of actinide elements in the latter case.<br />

MS 7.6 Do 14:00 Schellingstr. 3<br />

Bimodale Velocity Distribution of Neutral Atoms released from<br />

Laser Ablation — •Jochen Maul 1 , Klaus Eberhardt 2 , Gerhard<br />

Huber 1 , Sergej Karpuk 1 , Gerd Passler 1 , Ilia Strachnov<br />

1 , Norbert Trautmann 2 , and Klaus Wendt 1 — 1 Institut für<br />

Physik, Staudingerweg 7, 55099 Mainz — 2 Institut für Kernchemie, Fritz-<br />

Strassmann-Weg 2, 55099 Mainz<br />

Laser ablation and desorption techniques are commonly used in material<br />

science and microanalytics. The laser ablation process itself, however,<br />

is only partially understood. With increasing laser fluences, e.g., different<br />

thresholds are observed, thus turning the process more and more manifold.<br />

We present a postionisation analysis of neutral atoms released from a<br />

metallic gadolinium target by UV-laser ablation. Using a variable delay<br />

between ablation and postionisation, we have investigated the velocity<br />

distribution in the ablated plume. The presented results are obtained in<br />

the weakest regime directly above the onset for ablation where neutral<br />

species are produced exclusively, and also in a higher regime where both<br />

ions and neutrals are released. The results can be described by a bimodale<br />

structure of the ablation process, involving the prompt release of<br />

particles induced by a shockwave, followed by the emission of a thermal<br />

vapour.<br />

In order to probe the kinematics of the ablated ions, different kinetic<br />

energy classes of the charged species are selected by repulsive electric<br />

fields of different duration. Finally, the kinematics of the neutral and of<br />

the charged species are compared.<br />

40<br />

MS 7.7 Do 14:00 Schellingstr. 3<br />

Massenspektroskopie an optischen Gläsern und Kristallen mit<br />

gepulster Nd:YAG-Laseranregung — •Bernhard Wiedemann<br />

und Jörg Dieter Meyer — Institut für Kernphysik der Johann Wolfgang<br />

Goethe-Universität, August-Euler-Str. 6, D-60486 Frankfurt<br />

Zur massenspektrometrischen Charakterisierung optischer Gläser und<br />

Kristalle wurde eine Ionenquelle mit gepulster Nd:YAG-Laseranregung<br />

aufgebaut. Das Laserbündel wird bei einem Durchmesser kleiner 9 mm,<br />

einer Divergenz kleiner 0.5 mrad und einem Winkel von 45 0 zur ionenoptischen<br />

Achse eines Massenspektrometers mit einer plankonvexen Linse<br />

durch ein Fenster des UHV-Rezipienten auf die Probe fokussiert. Bei der<br />

Wellenlänge 532 nm und der Repetitionsrate 30 Hz wird an der Oberfläche<br />

der Probe durch Laserpulse ein Plasma erzeugt. Die Durchmesser<br />

der Erosionskrater sind für Pulslängen kleiner 10 ns und Pulsenergien<br />

zwischen 3mJ und 4 mJ kleiner 30 µm. Die aus dem Plasma extrahierten<br />

Ionenströme werden in der Fokalebene eines 21-110 Massenspektrometers<br />

nach m/z getrennt mit einer ionenempfindlichen Q-Platte nachgewiesen.<br />

Erste Ergebnisse der LSMS (Laser Source Mass Spectrometry) von glasartigem<br />

SiO2 und einkristallinem CaF2 werden gezeigt.<br />

MS 7.8 Do 14:00 Schellingstr. 3<br />

Development of a new 60 kV high-voltage switch for the<br />

ISOLTRAP experiment at ISOLDE/CERN — •S. George 1 ,<br />

K. Blaum 2 , P. Delahaye 2 , F. Herfurth 2 , H.-J. Kluge 3 , S.<br />

Stahl 4 , and C. Yazidjian 3 — 1 Fakultät für Physik, Westfälische<br />

Wilhelms-Universität, 48149 Münster, Germany — 2 CERN, Division EP,<br />

1211 Geneva 23, Switzerland — 3 GSI, Planckstraße 1, 64291 Darmstadt,<br />

Germany — 4 Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität,<br />

55099 Mainz, Germany<br />

ISOLTRAP is a Penning trap mass spectrometer dedicated to the highprecision<br />

measurement of the masses of exotic nuclides [1]. It is supplied<br />

with radioactive ions at 60keV energy from the ISOLDE facility. The<br />

beam conditioning stage of ISOLTRAP is situated on a high-voltage<br />

platform. To adapt the ion cloud’s potential energy for transport to the<br />

Penning trap setup a drifttube is switched rapidly from about 60keV to<br />

ground potential while the ion cloud resides in it [2]. To reduce a fluctuation<br />

in secondary-beam energy brought about by a leakage current in<br />

the present switch setup we designed and built a new fast high-voltage<br />

switch to replace the used asymmetric switch. The setup as well as first<br />

results will be presented.<br />

[1] F. Herfurth et al., J. Phys. B 36 (2003) 931.<br />

[2] F. Herfurth et al., Nucl. Instrum. Methods A 469 (2001) 254.<br />

MS 7.9 Do 14:00 Schellingstr. 3<br />

Kernstrukturuntersuchungen an 70 Cu mittels Penningfallen-<br />

Präzisionsmassenspektrometrie an ISOLTRAP — •K. Blaum 1,2 ,<br />

G. Audi 3 , D. Beck 2 , G. Bollen 4 , P. Delahaye 1 , C. Guenaut 3 ,<br />

F. Herfurth 1 , A. Kellerbauer 1 , H.-J. Kluge 2 , D. Lunney 3 , S.<br />

Schwarz 4 , L. Schweikhard 5 und C. Yazidjian 2 — 1 CERN, Division<br />

EP, 1211 Geneva 23, Switzerland — 2 GSI, Planckstraße 1, 64291 Darmstadt,<br />

Germany — 3 CSNSM–IN2P3–CNRS, 91405 Orsay–Campus, France<br />

— 4 NSCL, Michigan State University, East Lansing, MI 48824–1321,<br />

USA — 5 Inst. f. Phys., Ernst-Moritz-Arndt-Universität, 17487 Greifswald,<br />

Germany<br />

Das ISOLTRAP-Massenspektrometer am on-line Isotopenseparator<br />

ISOLDE/CERN benutzt eine Penningfalle zur Bestimmung von Atommassen<br />

bzw. Kernbindungsenergien kurzlebiger Radionuklide. Dabei wird<br />

die Masse der gespeicherten Ionen durch Messung der Zyklotronfrequenz<br />

in einem homogenen Magnetfeld bestimmt. Auch für sehr kurzlebige<br />

Nuklide mit nur 100 ms Halbwertszeit werden relative Massengenauigkeiten<br />

von δm/m = 1 · 10 −8 erreicht [1]. Das extrem hohe<br />

Massenauflösungsvermögen (R = 10 7 ) von ISOLTRAP erlaubt zudem<br />

die Unterscheidung zwischen einem Kern im Grundzustand und einem<br />

angeregten isomeren Zustand. Durch Kombination von Penningfallen-<br />

Massenspektrometrie mit resonanter Laserionisation konnte im Falle von<br />

70 Cu das seid langer Zeit bestehende Problem der unbestimmten Zustandszuordnung<br />

zwischen Grundzustand und zwei isomeren Zuständen<br />

eindeutig mit Hilfe der Massenmessungen gelöst werden.<br />

[1] F. Herfurth et al., J. Phys. B 36 (2003) 931.

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