DE19604472C1

DE19604472C1 - Verfahren zum Darstellen dynamischer Prozesse zwischen einem Target und einem feinen Projektilstrahl in atomaren und/oder molekularen Dimensionen sowie eine dazu verwendete Mikroskopeinrichtung

Info

Publication number: DE19604472C1
Application number: DE1996104472
Authority: DE
Inventors: Volker Dipl Phys Mergel; Reinhard Dr Doerner; Joachim Dr Ullrich; Matthias Dipl Phys Achler; Ottmar Dr Jagutzki; Lutz Dipl Phys Spielberger; Wolfgang Dipl Phys Schmitt; Martin Dipl Phys Unverzagt; Holger Kollmus; Klaus Dipl Phys Ullmann; Horst Prof Dr Schmidt-Boecking; Robert Dr Moshammer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 1997-10-02
Anticipated expiration: 2016-02-10

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.

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

Claims

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.