Aufbau und Erprobung eines Energie-Scansystems zur Messung von Wirkungsquerschnitten der Elektronenstoßionisation von Ionen

Abstract

Im Rahmen dieser Dissertation sind weitreichende Entwicklungsschritte für eine neue Elektronenkanone durchgeführt worden, die einen intensiven Elektronenstrahl mit Energien von bis zu 3500 eV zur Verfügung stellt. Es wurde eine neue Fokussierelektrode eingebaut und die Wirkungen auf den Elektronenstrahl charakterisiert. Mithilfe eines fein-aufgelösten Energiescansystem können feine Strukturen in Wirkungsquerschnitten der Elektronenstoßionisation untersucht werden. Für die neue Elektronenkanone ist ein derartiges System aufgebaut und charakterisiert worden. Hierbei konnten die energetischen Grenzen und Eigenschaften verschiedener Modi der Elektronenkanone untersucht werden. Die Energieauflösung kann je nach Modus bis zu ca. 1,66 eV für 590 eV betragen. Eine auftretende Energieverschiebung von teils deutlich über 8 eV wurde eingehend untersucht. Mithilfe elektronenoptischer Simulationen ist eine hohe Ortsabhängigkeit des Potentials in der Wechselwirkungszone der Elektronenkanone festgestellt worden, die die Energieverschiebung erklärt. Es wurden Wirkungsquerschnitte der Einfachionisation von Xenon mit den Ladungszuständen q = 5, 6, 8 gemessen. Neue theoretischen Berechnungen zeigten für Xe8+ eine gute Übereinstimmung. Zusätzlich wurden Doppel- und Dreifachionisation von Xe6+ gemessen. Für die Messungen an Lanthanionen ist ein neuer Messmodus entwickelt worden, damit Ionisationsschwellen bei sehr niedrigen Elektron-Ion-Kollisionsenergien von unter/um 60 eV gemessen werden können. In dieser Arbeit ist damit erstmalig ein Hoch-Strommodus erfolgreich mit der neuen Elektronenkanone verwendet worden. Messungen der Einfach-, Doppel- und Dreifachionisation von Lanthan mit dem Ladungszustand q = 1 wurden durchgeführt. Die Lanthanionen sind mit einem Verdampferofen erzeugt worden. Bei der Dreifachionisation von La1+ wurde eine neue Struktur bei ca. 190 eV gefunden. Sie weist eine große Ähnlichkeit zur Dreifachionisation von Ce1+ auf. Ein Vergleich mit verfügbaren Literaturdaten zeigt eine gute Übereinstimmung im Rahmen der Fehlerbalken aber auch die Anwesenheit von langlebigen, angeregten Zuständen.