Dielektronische Rekombination lithium- und berylliumartiger Xenonionen am Schwerionenspeicherring ESR

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Im Rahmen dieser Arbeit wurden Messungen zur dielektronischen Rekombination (DR) von lithium- und berylliumartigen Xenonionen untersucht. Der betrachtete Relativenergiebereich von 0 bis 505 eV (Xe51+) bzw. 0 bis 550 eV (Xe50+) deckt hierbei alle DR-Resonanzserien ohne Hauptquantenzahländerung der beiden Ladungszustände ab. Die Messungen wurden am Experimentierspeicherring (ESR) der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt durchgeführt. Hierbei wurde der bei einer Ionenenergie von 58.5 MeV/u gespeicherte Strahl mit einem Elektronenstrahl überlagert. Nach einer initialen Kühlphase mit identischen Elektronen- und Ionengeschwindigkeiten wurde die Energie des Elektronenstrahls in Abständen weniger Millisekunden variiert, wobei alternierend Kühl- und Messenergie angesteuert wurden. Dieses Verfahren ermöglicht es, den Elektronenstrahl parallel zur Strahlkühlung und auch als Target energiescharfer, freier Elektronen einzusetzen. Die Messung der Rekombinationsereignisse erfolgte durch Einzelteilchennachweis der rekombinierten Ionen. Durch Normierung auf die Teilchendichten wurde der absolute Ratenkoeffizient bestimmt. Die Variation der Messenergie erlaubt die Aufnahme eines kompletten Rekombinationsratenkoeffizientenspektrums und die Bestimmung der Stärke einer Vielzahl einzelner Resonanzgruppen.Teil dieser Arbeit war die Bestimmung der Energien der Inter-L-Schalen-Anregungen 2s -> 2p1/2 bzw. 2p3/2 (Xe51+) und 2s2 1S0 -> 2s2p 3P1, 2s2p 3P2 bzw. 2s2p 1P1 sowie 2s2p 3P0 -> 2p2 3P0 (Xe50+). Dies erfolgte durch Extrapolation der zugeordneten DR-Rydbergresonanzserien [2s + e -> 2p1/2 n bzw. 2p1/2 n; 2s2 1S0+ e -> (2s2p 3P1) n, (2s2p 3P2) n bzw. (2s2p 1P1) n] zu n -> unendlich bzw. aus der Position einzelner, hochaufgelöster DR-Resonanzen niedrigster Energie [(2s2p 1P1)8j bzw. (2p2 3P1)8j]. Im Einzelnen wurden die folgenden Übergangsenergien ermittelt (Angaben in eV): 119.796±0.056 (2s--2p1/2), 492.19±0.13 (2s--2p3/2), 127.262±0.051 (2s2 1S0--2s2p 3P1), 469.010±0.390 (2s2 1S0--2s2p 3P2), 532.834±0.047 (2s2 1S0 -- 2s2p 1P1) und 533.735±0.028 (2s2p 3P0 -- 2p2 3P1). Sie stimmen bei den kleineren Energien (2s--2p1/2, 2s2 1S0 -- 2s2p 3P1) sehr gut mit spektroskopischen Präzisionsmessungen [Feili et al., Phys. Rev. A 62, 022501 (2000); Träbert et al., Phys. Rev. A 68, 042501 (2003)] überein, setzen bei höheren Energien neue Bestmarken (2s -- 2p3/2), oder stellen die ersten Messungen dieser Übergangsenergie dar (2s2 1S0 -- 2s2p 3P2, 2s2 1S0 -- 2s2p 1P1 bzw. 2s2p 3P0 -- 2p2 3P1).Des Weiteren wurde die DR des initial metastabilen 2s2p 3P0-Zustands untersucht und aus der zeitabhängigen Entwicklung des 2s2p 3P0-Strahlanteils eine Obergrenze der (2s2p 3P0 -> 2s2 1S0)- E1M1-Zweiphotoneneübergangsrate von (8.8±2.8) E-3 /s bestimmt. Dies ist äquivalent zu einer Mindestlebensdauer des E1M1-Zweiphotonenübergangs von etwa 113±36 Sekunden. Letztere übersteigt die aus der bisher einzigen publizierten, theoretischen Arbeit [C. Laughlin, Phys. Lett. 75 A 199 (1980)] extrahierte Lebensdauer von 30 Sekunden um fast das Vierfache.

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