DE19604472C1 - Verfahren zum Darstellen dynamischer Prozesse zwischen einem Target und einem feinen Projektilstrahl in atomaren und/oder molekularen Dimensionen sowie eine dazu verwendete Mikroskopeinrichtung - Google Patents
Verfahren zum Darstellen dynamischer Prozesse zwischen einem Target und einem feinen Projektilstrahl in atomaren und/oder molekularen Dimensionen sowie eine dazu verwendete MikroskopeinrichtungInfo
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- DE19604472C1 DE19604472C1 DE1996104472 DE19604472A DE19604472C1 DE 19604472 C1 DE19604472 C1 DE 19604472C1 DE 1996104472 DE1996104472 DE 1996104472 DE 19604472 A DE19604472 A DE 19604472A DE 19604472 C1 DE19604472 C1 DE 19604472C1
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Darstellen dyna
mischer Prozesse zwischen einem Target und einem feinen
Projektilstrahl in atomaren und/oder molekularen Dimen
sionen sowie eine dazu verwendete Mikroskopeinrichtung.
Läßt man Projektile, in Form von Photonen, Elektronen, Io
nen, Atomen, Molekülen oder dergleichen, auf ein Target,
in Form von Atomen, Molekülen oder dergleichen, treffen,
so können in den entsprechenden Stoßreaktionen durch einen
Impulsaustausch zwischen den stoßenden Teilchen Elektronen
in gebundene oder Kontinuumszustände angeregt und/oder
chemische Reaktionen induziert werden. Die Art und Häufig
keit der Stoßreaktion wird dabei physikalisch von der Art
und Größe des Impulsaustausches bestimmt, der ihrerseits
wiederum Informationen zur Reaktionsdynamik liefert.
Bisher sind lediglich Mikroskope bekannt, die mit einer
Genauigkeit im subatomaren Bereich statische Strukturen
darstellen, wie beispielsweise das Elektronen-Mikroskop
oder das Raster-Tunnel-Mikroskop. Zu diesem Zweck werden
akkumulierende Verfahren verwendet, bei denen die Bildin
formation durch Anhäufung von vielen Ereignissen im Falle
des Elektronen-Mikroskops oder durch statische Strommes
sungen im Falle des Raster-Tunnel-Mikroskops erfolgt. Die
se bekannten Mikroskope bieten jedoch aufgrund ihrer
Funktionsweise prinzipiell nicht die Möglichkeit, dynami
sche Prozesse zu betrachten, oder eine zeitlich aufgelöste
Einzelereignisuntersuchung durchzuführen .
Ferner sind Massenspektrometer zur Bestimmung des Ladungs-
zu-Masse-Verhältnisses von Atomen oder Ionen gut bekannt.
In einem Massenspektrometer werden die geladenen Teilchen
durch elektrostatische Felder auf Fotoplatten oder andere
Detektoren für atomare Teilchen beschleunigt, so daß prin
zipiell die Möglichkeit besteht, je nach verwendetem Nach
weissystem, jedes einzelne geladene Teilchen zeitaufgelöst
nachzuweisen. Massenspektrometer verwenden jedoch Feldan
ordnungen, die durch eindimensionale Fokussierung zwar mit
hoher Präzision die Massenbestimmung durch eine reine
Flugzeitmessung erlauben, aber keinerlei Information über
den Impulszustand der Teilchen und damit über die Dynamik
eines solchen Prozesses liefern. Statt dessen werden dort
Impulse als Störung der eigentlichen Meßgröße betrachtet,
so daß die Auswirkung der Impulse minimiert werden.
Auch gehört die Elektronenspektroskopie zum Stand der
Technik, die die Messung des Impulses eines Teilchens ei
ner atomaren Stoßreaktion ermöglicht, indem sie alle drei
Impulskomponenten des nachgewiesenen Elektrons, mit großer
Auflösung allerdings nur innerhalb eines kleinen Nachweis
raums, von typischerweise 10-4, liefert. Es handelt sich
bei den klassischen Elektronenspektrometern dabei um reine
Einteilchennachweissysteme, durch deren extrem kleine
Nachweiseffizienz eine Koinzidenzmessung mehrerer Teilchen
nicht zufriedenstellend durchführbar ist.
Schließlich sind auch, beispielsweise, aus "Ionization
Collision Dynamics in 3.6 MeV/u Ni24+ on He Encounters",
Nuclear Instruments and Methods B98, 375, 1995, oder "Sta
te Selective Scattering Angle Dependent Capture Cross
Sections Measured by Cold Target Recoil Ion Momentum
Spectroscopy", Physical Review Letters 74, 2200, 1995,
Vorrichtungen bekannt, mit denen sich die Impulse und das
Ladungs-zu-Masse-Verhältnis von positiv geladenen Ionen,
die in Stoßreaktionen mit Targetatomen entstanden sind,
meßbar sind. Diese Vorrichtungen arbeiten alle mit einstu
figen homogenen elektrostatischen Feldern zur Extraktion
der geladenen Teilchen und vermögen dieselben mit großem
Raumwinkel orts- und zeitaufgelöst nachzuweisen, wobei
jedoch das Auflösungsvermögen, das durch die Ausdehnung
der Überlappungsbereichs zwischen Targetgas und Projektil
strahl bestimmt wird, nicht zufriedenstellend ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Mikroskopeinrichtung zu liefern, mit dem bzw. der
innerhalb eines Nachweisraumwinkels von 4 π im wesentlichen
der vollständige Impulsraum von einzelnen, atomaren, ioni
sierenden Vielteilchenreaktionen mit hoher Auflösung
sichtbar gemacht wird.
Der das Verfahren betreffende Teil der Aufgabe wird erfin
dungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst, während der die Vor
richtung betreffende Teil der Aufgabe erfindungsgemäß
durch Anspruch 13 gelöst wird.
Dabei beschreiben die Unteransprüche 2 bis 12 und 14 bis
36 bevorzugte Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis
zugrunde, daß mit jedem denkbaren Projektilstrahl die Im
pulse im wesentlichen aller aus einer Reaktion hervorge
henden geladenen Fragmente und das Ladungs-zu-Masse-Ver
hältnis dadurch genau bestimmt und angezeigt werden kön
nen, daß das Target gekühlt wird, damit nicht durch ther
mische Bewegung der subatomare Bereich zerstört wird, und
die Ausdehnung des Überlappungsbereichs zwischen Target
und Projektilstrahl zum einen endlich ist, damit eine Re
aktion stattfindet, und zum anderen möglichst klein ist,
damit eine elektrooptische Abbildung der Reaktion durch
Fokussierung der positiv geladenen Reaktionsprodukte auf
einen ersten Detektor und der negativ geladenen
Reaktionsprodukte auf einen zweiten Detektor stattfindet,
wobei die Fokussierung im dreidimensionalen Impulsraum
stattfindet, durch koinzidentes Nachweisen der Auftreff
zeit und des Auftrefforts im wesentlichen aller geladenen
Reaktionsprodukte und durch Verarbeiten der dabei gewon
nenen Information zum Bestimmen sowie Anzeigen der Impulse
und der Ladungs-zu-Masse-Verhältnisse möglich ist.
Dabei beträgt das Impulsauflösungsvermögen der erfindungs
gemäßen Mikroskopeinrichtung für alle geladenen Reaktions
produkte 5 × 10-26 kg × m/sec, weshalb sie insbesondere zur
Untersuchung folgender Prozesse geeignet ist:
- i) Ionisierende Reaktionen innerhalb der Atomphysik, wie bspw. direkte Ionisationen oder Elektronentrans ferreaktionen;
- ii) Dynamik von Elektronenaustauschprozessen in chemi schen Reaktionen, bspw. zwischen Atomen und Molekü len in der Gasphasenchemie;
- iii) Ladungstransferprozesse, bspw. zwischen Ionen, Ato men oder Molekülen mit Oberflächen, insbesondere zum Sichtbarmachen nuklearer und/oder elektronischer Impulsverteilungen eines Festkörpers im Inneren so wie an dessen Oberfläche;
- iv) Aufbruch von an Oberflächen desorbierten Atomen oder Molekülen, insbesondere zum Sichtbarmachen der inne ren Strukturen von Atomen oder Molekülen sowie der beteiligten Oberfläche; und
- v) Aufbringen von Desorbaten auf Oberflächen von Fest körpern, bspw. mittels ultrakalter Gasstrahlen oder aus Atomfallen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen
Zeichnung im einzelnen erläutert wird. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Mikros
kopeinrichtung;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des in der in
Fig. 1 gezeigten Mikroskopeinrichtung verwendeten
Spektrometer- und Detektorsystems;
Fig. 3 ein Blockdiagramm des mit dem in Fig. 2 gezeigten
Spektrometer- und Detektorsystem verbundenen Aus
wertsystems gemäß der Erfindung; und
Fig. 4a-c Ansichten erfindungsgemäß bestimmter Impulsvertei
lungen für die Doppelionisation eines Helium-Atoms
durch Absorption eines Photons, wobei auf der x-
Achse die Impulskomponente k parallel zur Polari
sationsachse p des Photons und auf der y-Achse ei
ne Impulskomponente k senkrecht zur Polarisations
achse p des Photons in atomaren Impulseinheiten
(1 a.u. = 2,00 × 10-24 kg m/sec) dargestellt ist.
Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, umfaßt die erfindungsgemäße
Mikroskopeinrichtung 1 ein Spektrometer- und Detektorsy
stem 2, ein Vakuumsystem 3, ein Kühlsystem 4 und ein Aus
wertsystem 5.
Das in Fig. 2 gezeigte Spektrometer- und Detektorsystem 2
umfaßt dabei eine Streukammer 21, in der ein Targetgas
strahl A mit einem Projektilstrahl B gekreuzt und elektri
sche Felder durch genau definiertes Anlegen von Spannungen
an Isolatorstangen 22, 22′, 22′′, 22′′′, über um diese ge
wickelte Metalldrähte 23, erzeugbar ist.
Benachbart zur Streukammer 21 umfaßt das Spektrometer- und
Detektorsystem 2 ferner eine feldfreie Driftkammer 24, wo
bei im wesentlichen senkrecht zu dem Targetgasstrahl A und
dem Projektilstrahl B zwischen der Streukammer 21 und der
Driftkammer 24 und an dem jeweiligen freien Ende der
Streukammer 21 und der Driftkammer 24 Drahtgitter 25, 25′,
25′′ zum Definieren von Äquipotentialflächen angeordnet
sind.
Die Streukammer 21 und die Driftkammer 24 sind ferner von
zwei Detektoren 26, 26′, 27, 27′ umgeben, so daß die bei
Stoßreaktionen entstehenden negativ geladenen Teilchen C
sowie positiv geladenen Teilchen D, über besagte elektri
schen Felder in der Streukammer 21 und durch die Drahtgit
ter 25, 25′, 25′′, auf Verstärkerplatten 26, 26′ der De
tektoren gelangen können. Dabei sind benachbart zu den
Verstärkerplatten 26, 26′ Ausleseanoden 27, 27′ angeord
net.
Die Verstärkerplatten 26, 26′ sind bspw. ortsempfindliche
Mikrokanalplatten, und als Ausleseanoden 27, 27′ werden
bspw. Anoden mit Keil-Streifen-Strukturen verwendet, so
daß der Auftreffort eines geladenen Reaktionsprodukts C
bzw. D über die von einer Mikrokanalplatte 26, 26′ emit
tierte Elektronenwolke mittels seiner Ladungsverteilung
auf einem Segment der entsprechenden Anode 27, 27′ ermit
telt werden kann, wie bspw. in "Nuclear Instruments and
Methods A273", 1988, beschrieben ist.
Das Vakuumsystem 3 seinerseits umfaßt, wie in Fig. 1 zu
sehen ist, eine Quellenkammer 31, die von einer Pumpe 32
evakuiert wird und von der der Targetgasstrahl A in eine
Reaktionskammer 33, die von einer weiteren Pumpe 34 eva
kuiert wird, gelangt. Zwischen der Reaktionskammer 31 und
der Quellenkammer 33 ist dabei ein Skimmer 35 und eine
Montageplatte 36 für das Spektrometer- und Detektorsystem
2 angeordnet.
Das Spektrometer- und Detektorsystem 2 ist in der Reak
tionskammer 33 angeordnet, während das Kühlsystem 4 mit
der Quellenkammer 31 verbunden ist. Auf der der Quellen
kammer 31 gegenüberliegenden Seite der Reaktionskammer 31
ist ferner eine Targetgasabführung 37 angeordnet, über die
mittels einer weiteren Pumpe 38 die Targetgasteilchen A
abgezogen werden können, die nicht durch einen Stoßprozeß
mit einem Projektil das Stahls B ionisiert werden.
Das Kühlsystem 4 umfaßt einen Heliumkyrostaten 41, einen
Kaltkopf 42, ein Kälteschild 43, eine Targetgaszuführung
44 und einen Druckbehälter 45. Dabei ragt der Kaltkopf 42
in die Quellenkammer 33 hinein und mündet in den Druckbe
hälter 45, in den wiederum die Targetgaszuführung 44 ein
mündet.
Targetgas kann somit über die Targetgaszuführung 44 in den
Druckbehälter 45 eingespritzt und dabei auf ungefähr 10
Kelvin mit Hilfe des Kaltkopfs 42 abgekühlt werden.
Anschließend findet beim Passieren des Druckbehälters 45
eine Beschleunigung des Gases und somit eine adiabatische
Expansion derart statt, daß das Targetgas auf 0,01 Kelvin
abkühlt, über eine nicht gezeigte Düse, in die Quellenkam
mer 31 gelangt. Über einen Skimmer 35 gelangt dann nur der
kühle, innere, feine Targetgasstrahl A von der Quellenkam
mer 31 in die Reaktionskammer 33 und somit die Streukammer
21.
Das Auswertsystem 5 ist mit den Ausleseanoden 27, 27′ ver
bunden und umfaßt jeweils eine Zeitsignalleitung 51, 51′
sowie eine Ortsignalleitung 52, 52′, wie Fig. 3 zu entneh
men ist.
Ein von einer Ausleseanode 27, 27′ nach Auftreffen eines
geladenen Reaktionsprodukts C bzw. D auf die entsprechende
Verstärkerplatte 26, 26′ abgegebener Spannungsimpuls wird
dabei einerseits in der Zeitsignalleitung 51, 51′ zuerst
in einem Konstant-Fraktion-Diskriminator 53, 53′ in ein
Standardsignal verarbeitet, das dann einem Zeit/Pulshöhen-
Konverter 54 als Start- bzw. Stopsignal für die Zeitmes
sung dient. Andererseits wird besagter Spannungsimpuls von
einer Ausleseanode 27, 27′ in einer Ortsignalleitung 52,
52′ verstärkt, in einem Vorverstärker 55, 55′ und einem
Hauptverstärker 56, 56′. Die von dem Zeit/Pulshöhen-Kon
verter 54 erzeugten Zeitsignale und die von den Hauptver
stärkern 56, 56′ abgegebenen Ortsignale werden anschlie
ßend in einem Analog/Digital-Konverter 57 digitalisiert
und von einem Computer 58 gespeichert, in Impulswerte und
Ladungs-zu-Masse-Verhältnisse verarbeitet und über dessen
Monitor angezeigt.
Die soeben beschriebenen Komponenten 2, 3, 4, 5 der erfin
dungsgemäßen Mikroskopeinrichtung 1 arbeiten wie folgt
zusammen:
Der Projektilstrahl B wird derart orientiert, daß er den gekühlten Targetgasstrahl A im wesentlichen in der Mitte der ansonsten evakuierten Streukammer 21 kreuzt. Beim Kreuzen des Projektilstrahls B mit dem Targetgasstrahl A finden Stoßprozesse statt, in denen negative sowie positi ve Teilchen C bzw. D entstehen.
Der Projektilstrahl B wird derart orientiert, daß er den gekühlten Targetgasstrahl A im wesentlichen in der Mitte der ansonsten evakuierten Streukammer 21 kreuzt. Beim Kreuzen des Projektilstrahls B mit dem Targetgasstrahl A finden Stoßprozesse statt, in denen negative sowie positi ve Teilchen C bzw. D entstehen.
Die negativen Reaktionsprodukte C werden dann auf den De
tektor 26, 27 und die positiven Reaktionsteilchen D auf
den Detektor 26′, 27′ beschleunigt, so daß eine elektroop
tische Abbildung der Reaktion stattfindet, deren dreidi
mensionaler Fokuspunkt im Impulsraum auf der Oberfläche
der jeweiligen Verstärkerplatte 26, 26′ liegt, durch ge
eignetes Spannungsanlegen an die Metalldrähte 23, wobei in
dem mit a gekennzeichneten Bereich der Streukammer 21 zum
Beschleunigen der negativ geladenen Reaktionsprodukte C
ein positives elektrisches Feld und in dem mit b ge
kennzeichneten Bereich der Streukammer 21 zum Beschleuni
gen der positiv geladenen Reaktiosprodukte D ein negatives
elektrisches Feld angelegt ist, während über die feldfreie
Länge c der Driftkammer 24 die positiv geladenen Reak
tionsprodukte C nicht weiter beschleunigt werden.
Mit Hilfe der Verstärkerplatten 26, 26′ lassen sich dann
Teilchen C bzw. D orts- und zeitaufgelöst als Einzelereig
nisse koinzident nachweisen, ab einem Mindestabstand von
10-7sec bei Verwendung von Mikrokanalplatten 26, 26′ in Ver
bindung mit Keil-Streifen-Anoden 27, 27′.
Die von den Mikrotunnelplatten 26, 26′ erfaßten und ver
stärkten Einzelereignisse werden dann über die Ausleseano
den 27, 27′ ausgelesen, um in dem Auswertsystem 5, das das
elektrooptische Abbildungssystem vervollständigt, in Im
pulse und Ladungs-zu-Masse-Verhältnisse umgerechnet und
schließlich auf dem Monitor des Computers 58 angezeigt zu
werden.
In Fig. 4a, 4b und 4c sind erfindungsgemäße Abbildungen
einer Doppelionisation eines Helium-Atoms durch Absorption
eines Photons der Energie von 80 eV zu sehen, die als
zweidimensionale Schnitte durch den Impulsraum, mit der
Impulskomponente k parallel zu der Photonenpolarisation p
auf der x-Achse und der Impulskomponente k senkrecht zu
der Photonenpolarisation p auf der y-Achse, dargestellt
sind. Dabei zeigt Fig. 4a die Impulsverteilung des He2++
Ions, Fig. 4b die Impulsverteilung eines angeregten Elek
trons und Fig. 4c die Impulsverteilung der Hälfte des Dif
ferenzimpulses der beiden bei der Ionisation emittierten
Elektronen.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung
sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung
können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination
für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiede
nen Ausführungsformen wesentlich sein.
Bezugszeichenliste
1 Mikroskopeinrichtung
2 Spektrometer- und Detektorsystem
3 Vakuumsystem
4 Kühlsystem
5 Auswertsystem
21 Streukammer
22, 22′, 22′′, 22′′′ Isolatorstange
23 Metalldrähte
24 Driftkammer
25, 25′, 25′′ Drahtgitter
26, 26′ Verstärkerplatten
27, 27′ Ausleseanode
31 Quellenkammer
32 Pumpe
33 Reaktionskammer
34 Pumpe
35 Skimmer
36 Montageplatte
37 Targetgasabführung
38 Pumpe
41 Heliumkryostat
42 Kaltkopf
43 Kälteschild
44 Targetgaszuführung
45 Druckbehälter
51, 51′ Zeitsignalleitung
52, 52′ Ortsignalleitung
53, 53′ Konstant-Fraktion-Diskriminator
54 Zeit/Pulshöhen-Konverter
55, 55′ Vorverstärker
56, 56′ Hauptverstärker
57 Analog/Digital-Konverter
58 Computer
A Targetgasstrahl
B Projektilstrahl
C Strahl negativer Reaktionsprodukte
D Strahl positiver Reaktionsprodukte
a positiver elektrischer Feldbereich
b negativer elektrischer Feldbereich
c feldfreier Bereich
2 Spektrometer- und Detektorsystem
3 Vakuumsystem
4 Kühlsystem
5 Auswertsystem
21 Streukammer
22, 22′, 22′′, 22′′′ Isolatorstange
23 Metalldrähte
24 Driftkammer
25, 25′, 25′′ Drahtgitter
26, 26′ Verstärkerplatten
27, 27′ Ausleseanode
31 Quellenkammer
32 Pumpe
33 Reaktionskammer
34 Pumpe
35 Skimmer
36 Montageplatte
37 Targetgasabführung
38 Pumpe
41 Heliumkryostat
42 Kaltkopf
43 Kälteschild
44 Targetgaszuführung
45 Druckbehälter
51, 51′ Zeitsignalleitung
52, 52′ Ortsignalleitung
53, 53′ Konstant-Fraktion-Diskriminator
54 Zeit/Pulshöhen-Konverter
55, 55′ Vorverstärker
56, 56′ Hauptverstärker
57 Analog/Digital-Konverter
58 Computer
A Targetgasstrahl
B Projektilstrahl
C Strahl negativer Reaktionsprodukte
D Strahl positiver Reaktionsprodukte
a positiver elektrischer Feldbereich
b negativer elektrischer Feldbereich
c feldfreier Bereich
Claims (36)
1. Verfahren zum Darstellen dynamischer Prozesse zwischen
einem Target und einem feinen Projektilstrahl in atomaren
und/oder molekularen Dimensionen, umfassend folgende
Schritte:
- - Kühlen des Targets,
- - Beschießen des gekühlten Targets mit dem feinen Projek tilstrahl und
- - elektrooptisches Abbilden einer Reaktion zwischen den Projektilen und dem Target in einem Spektrometer durch - Fokussieren des Reaktionsvolumens im Impulsraum auf einen oder mehrere Detektoren,
- - Detektieren der Auftreffzeit und des Auftrefforts eines jeden geladenen Reaktionsprodukts auf einen Detektor und
- - Bestimmen sowie Sichtbarmachen des Impulses jedes detektierten Reaktionsprodukts.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß,
im Falle des Verwendens eines Targetgases, dieses zuerst
vorgekühlt und anschließend zur weiteren Abkühlung adia
batisch expandiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
ein feiner Targetgasstrahl aus dem expandierten Targetgas
herausgeblendet und zum Auslösen der Reaktion mit dem
feinen Projektilstrahl gekreuzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Target eine Flüssigkeit oder ein Festkörper verwendet
wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Target auf unter 0,01
Kelvin abgekühlt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der elektrooptisch
en Abbildung im Überlappungsbereich des Targets und der
Projektile Potentialdifferenzen so erzeugt werden, daß die
positiv geladenen Reaktionsprodukte auf einen ersten De
tektor und die negativ geladenen Reaktionsprodukte auf
einen zweiten Detektor beschleunigt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere elektrostatische Felder in Kombination mit zumin
dest einem feldfreien Driftbereich so angelegt werden, daß
sich der dreidimensionale Fokuspunkt der elektrischen Ab
bildung der positiv geladenen Reaktionsprodukte, im Im
pulsraum, auf der Oberfläche des ersten Detektors und sich
der dreidimensionale Fokuspunkt der elektrischen Abbildung
der negativ geladenen Reaktionsprodukte, im Impulsraum,
auf der Oberfläche des zweiten Detektors befindet.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere geladene Reaktionspro
dukte orts- und zeitaufgelöst als Einzelereignisse koinzi
dent nachgewiesen werden.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß eine lokale Elektronenverviel
fältigung und ein Auslesen zum Nachweisen der geladenen
Reaktionsprodukte durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß aus Ausgabesignalen des Detek
torsystems Flugzeit, Ladungs-zu-Masse-Verhältnis und/oder
Impuls jedes geladenen Reaktionsprodukts in einem elektro
nischen Auswertsystem berechnet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Auswertsystem die Ausgabesignale des
Detektorsystems verstärkt, digitalisiert, verarbeitet,
gespeichert und auf einem Monitor angezeigt werden.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß elektromagnetische Strahlung
von einem dritten Detektor erfaßt wird.
13. Mikroskopeinrichtung zum Darstellen dynamischer Pro
zesse zwischen einem Target und einem feinen
Projektilstrahl in atomaren und/oder molekularen
Dimensionen mittels eines Verfahrens nach einem der
vorangegangenen Ansprüche, umfassend:
- - ein Spektrometer- und Detektorsystem (2),
- - ein Vakuumsystem (3),
- - ein Kühlsystem (4) und
- - ein Auswertsystem (5)
14. Mikroskopeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Spektrometer- und Detektorsystem (2) ein
Spektrometer (21, 22, 22′, 22′′, 22′′′, 23, 24, 25, 25′,
25′′) und zumindest zwei Detektoren (26, 26′, 27, 27′)
umfaßt, und daß das Spektrometer (21, 22, 22′, 22′′,
22′′′, 23, 24, 25, 25′, 25′′) eine offene Bauweise auf
weist und zwischen den beiden Detektoren (26, 26′, 27,
27′) angeordnet ist.
15. Mikroskopeinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß das Spektrometer- und Detektorsystem
(2) eine Streukammer (21) aufweist, in der eine Wechsel
wirkung zwischen den Projektilen (B) und dem Target (A)
stattfindet und ein elektrisches Feld zum Beschleunigen
der negativ geladenen Reaktionsprodukte (C) auf einen
ersten Detektor (26, 27) und der positiv geladenen Reak
tionsprodukte (D) auf einen zweiten Detektor (26′, 27′)
des Spektrometer- und Detektorsystems (2) anlegbar ist.
16. Mikroskopeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß das elektrische Feld durch Anlegen einer
Spannung an leitende Metalldrähte (23) oder aus
Kohlenstoff bestehende Widerstandsfasern und/oder an
Isolatorplatten erzeugbar ist.
17. Mikroskopeinrichtung nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Metalldrähte (23) oder die
Widerstandsfasern um Isolatorstangen (22, 22′, 22′′,
22′′′) gewickelt sind.
18. Mikroskopeinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis
17, dadurch gekennzeichnet, daß das Spektrometer- und
Detektorsystem (2) mindestens eine feldfreie Driftkammer
(24) umfaßt, die zwischen der Streukammer (21) und dem
ersten oder zweiten Detektor (26′, 27′) angeordnet ist.
19. Mikroskopeinrichtung nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die Driftkammer (24) über ein erstes,
eine Äquipotentialfläche definierendes Drahtgitter (25),
von der Streukammer (21) getrennt angeordnet ist.
20. Mikroskopeinrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Streukammer (21) und/oder die
Driftkammer (24) auf der dem ersten bzw. zweiten Detektor
(26, 26′, 27, 27′) zugewandten Seite ein zweites bzw.
drittes, eine Äquipotentialfläche definierendes
Drahtgitter (25′, 25′′) aufweist.
21. Mikroskopeinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis
20, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder zweite
Detektor jeweils Verstärkerplatten (26, 26′) in Form von
ortsempfindlichen Sekundärelektronenvervielfachern und
eine ortsempfindliche Ausleseanode (27, 27′) umfaßt.
22. Mikroskopeinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verstärkerplatten (26, 26′) Mikrotunnel
platten und die Ausleseanoden (27, 27′) Anoden mit Keil-
Streifen-Strukturen, resistive Anoden oder Verzögerungs
anoden sind.
23. Mikroskopeinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis
22, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuumsystem (3) eine
Quellenkammer (31) umfaßt, die mit einem ersten Pumpsystem
(32) und mit dem Kühlsystem (4) verbunden ist.
24. Mikroskopeinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Kühlsystem (4) einen Kryostaten mit
einem Kaltkopf (42) umfaßt, wobei der Kaltkopf (42) mit
einer Targetgaszuführung (44) und einem Druckbehälter (45)
so verbunden ist, daß mittels des Kaltkopfs (42) vorge
kühltes Targetgas zum weiteren Abkühlen beim Austreten aus
dem Druckbehälter (45) adiabatisch expandiert wird.
25. Mikroskopeinrichtung nach Anspruch 24, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kryostat ein Heliumkryostat (41)
ist.
26. Mikroskopeinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis
25, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuumsystem (3) eine
Reaktionskammer (33) aufweist, in der das Spektrometer-
und Detektorsystem (2) angeordnet ist.
27. Mikroskopeinrichtung nach Anspruch 26, dadurch
gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (33) mit einem
zweiten Pumpsystem (34) verbunden ist.
28. Mikroskopeinrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch
gekennzeichnet, daß die Quellenkammer (31) und die Reak
tionskammer (33) miteinander verbunden sind, wobei ein ge
kühlter, feiner Targetgasstrahl (A) von der Quellenkammer
(31) in die Reaktionskammer (33) gelangt.
29. Mikroskopeinrichtung nach Anspruch 28, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen der Quellenkammer (31) und
der Reaktionskammer (33) ein Skimmer (35) für den
Targetgasstrahl angeordnet ist.
30. Mikroskopeinrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis
29, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (33)
eine Targetgasausführung (37), die der Quellenkammer (31)
gegenüberliegt, umfaßt.
31. Mikroskopeinrichtung nach Anspruch 30, dadurch
gekennzeichnet, daß die Targetgasausführung (37) mit einem
dritten Pumpsystem (38) verbunden ist.
32. Mikroskopeinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis
31, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswertsystem (5) ei
nen Zeitmesser (53), einen Taktgeber (54), mindestens ei
nen Verstärker (55, 55′, 56, 56′), einen Analog/Digital-
Konverter (57), eine Recheneinheit (58) und einen Monitor
(58) umfaßt.
33. Mikroskopeinrichtung nach Anspruch 32, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zeitmesser ein Konstant-Fraktion-
Diskriminator (53) ist.
34. Mikroskopeinrichtung nach Anspruch 32 oder 33, dadurch
gekennzeichnet, daß der Taktgeber ein Zeit/Pulshöhen-
Konverter (54) ist.
35. Mikroskopeinrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Zeitsignalleitung (51, 51′) von dem
Spektrometer- und Detektorsystem (2) über den Konstant-
Fraktion-Diskriminator (53, 53′), der ein Start- bzw.
Stopsignal für die Zeitmessung liefert, den Zeit/Pulshö
hen-Konverter (54) und den Analog/Digital-Konverter (57)
zu einem Computer (58), der die Recheneinheit und den Mo
nitor umfaßt, verbunden ist, und daß eine Ortssignal
leitung (52, 52′) von dem Spektrometer- und Detektorsystem
(2) über einen Vorverstärker (55, 55′), einen
Hauptverstärker (56, 56′) und den Analog-Digital-Konverter
(57) zu dem Computer (58) verbunden ist.
36. Mikroskopeinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis
35, dadurch gekennzeichnet, daß das Spektrometer- und De
tektorsystem (2) einen dritten Detektor zum Erfassen elek
tromagnetischer Strahlung umfaßt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996104472 DE19604472C1 (de) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | Verfahren zum Darstellen dynamischer Prozesse zwischen einem Target und einem feinen Projektilstrahl in atomaren und/oder molekularen Dimensionen sowie eine dazu verwendete Mikroskopeinrichtung |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996104472 DE19604472C1 (de) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | Verfahren zum Darstellen dynamischer Prozesse zwischen einem Target und einem feinen Projektilstrahl in atomaren und/oder molekularen Dimensionen sowie eine dazu verwendete Mikroskopeinrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE19604472C1 true DE19604472C1 (de) | 1997-10-02 |
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ID=7784780
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE19604472C1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007043799A1 (de) | 2007-09-13 | 2009-03-19 | Roentdek-Handels Gmbh | Verfahren zum koinzidenten Nachweisen von Elektronen und Ionen aus Oberflächen |
-
1996
- 1996-02-09 DE DE1996104472 patent/DE19604472C1/de not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, Bd. 98 (1995), S. 375-379 * |
Physical Review Letters, Bd. 74 (1995), S. 2200-2203 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007043799A1 (de) | 2007-09-13 | 2009-03-19 | Roentdek-Handels Gmbh | Verfahren zum koinzidenten Nachweisen von Elektronen und Ionen aus Oberflächen |
DE102007043799B4 (de) * | 2007-09-13 | 2016-01-07 | Roentdek-Handels Gmbh | Verfahren zum koinzidenten Nachweisen geladener Teilchen entgegengesetzen Vorzeichens aus Oberflächen |
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