Bau eines 0 eV-Elektronendetektors und Test an Gas- und Festkörperproben
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Diplomarbeit aus dem Jahr 1997 im Fachbereich Physik - Experimentalphysik, Note: 2,0, Universität Hamburg (Unbekannt), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:Die Photoelektonenspektroskopie hat eine zentrale Bedeutung für die Untersuchung von gasförmigen, flüssigen und festen Stoffen. Die 0 eV - Spektroskopie bietet seit langem eine bewährte Methode zur präzisen Bestimmung der Lage der besetzten Energieniveaus der Elektronen.Das Meßprinzip: Mit Hilfe einer Strahlungsquelle, in unserem Fall Synchrotronstrahlung wird die Probe beleuchtet. Mit Hilfe eines Monochromators wird ...
Diplomarbeit aus dem Jahr 1997 im Fachbereich Physik - Experimentalphysik, Note: 2,0, Universität Hamburg (Unbekannt), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:
Die Photoelektonenspektroskopie hat eine zentrale Bedeutung für die Untersuchung von gasförmigen, flüssigen und festen Stoffen. Die 0 eV - Spektroskopie bietet seit langem eine bewährte Methode zur präzisen Bestimmung der Lage der besetzten Energieniveaus der Elektronen.
Das Meßprinzip: Mit Hilfe einer Strahlungsquelle, in unserem Fall Synchrotronstrahlung wird die Probe beleuchtet. Mit Hilfe eines Monochromators wird dazu aus dem Licht der Quelle eine bestimmte Wellenlänge selektiert. Mit Hilfe des speziellen 0 eV-Detektors werden alle Elektronen nachgewiesen, die bei ihrer Entstehung keine kinetische Energie besitzen. Variiert man nun die Wellenlänge, so erhält man überall dort Intensität, wo die Photonenenergie der Bindungsenergie der Elektronen entspricht.
Gang der Untersuchung:
Die Diplomarbeit Bau eines 0 eV-Elektronendetektors und Test an Gas und Festkörperproben beschreibt nun den Bau des ersten Elektronendetektors für Festkörperproben überhaupt. Die Bauform und die Detektorgeometrie des speziell erforderlichen Elektronendetektors, der Elektronen niedriger kinetischer Energie nachweist, wird ausführlich beschrieben. Die Beziehungen zwischen Auflösung, Abmessungen und anderen Parametern wird ausführlich hergeleitet. Auch die erfolgreichen Maßnahmen zur Überwindung von Aufladungseffekten an isolierenden Festkörperproben werden dargestellt.
Die Richtigkeit der theoretischen Überlegungen wird an Hand von Messungen an Gasproben (Argon und Stickstoff), und festen Proben ( Edelgaskristalle mit Dotierungsatomen) untersucht. Mit einer Auflösung von fünf Millielektronenvolt ist der Detektor besonders geeignet für die Bestimmung der Lage von Elektronenenergieniveaus der Dotierungsatome.
Die Arbeit ist ein absolutes Muß für jeden, der den zweiten, dritten vierten ..... 0 eV-Elektronendetektor bauen will.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Einleitung5
2.Das Experiment7
2.1Der Aufbau des HIGITI-Messplatzes8
2.2Der Aufbau des 0 eV-Detektors10
2.2.1Mechanischer Aufbau11
2.2.2Das Nachweissystem12
2.2.3Die Probenhalter für Gas und Festkörper13
2.2.4Die Gasstrahlmessung13
2.2.5Der Festkörperprobenhalter13
2.3Präparation von Festkörperproben14
2.4Meßmethode16
2.4.1Die Signalverarbeitung16
3.Physikalische Grundlagen19
3.1Theorie unseres 0 eV-Detektors19
3.1.1Berechnung der Akzeptanzgrenzen für die vektorielle Geschwindigkeit20
3.1.2Empfindlichkeitsfunktion für Elektronen in Abhängigkeit von deren Geschwindigkeitsbetrag21
3.1.3Zusammenfassung, Formeln und Annahmen25
3.1.4Konstruktive Maßnahmen zur Erzeugung eines homogenen Feldes27
3.2Allgemeine Eigenschaften von 0 eV - Detektoren und deren Auflösung28
3.3Eigenschaften der Probe29
4.Physik der Proben31
4.1Photoionisation31
4.2Photoionisation an Atomen und Molekülen31
4.2.1Autoionisation32
4.3Photoionisation an festen Edelgaskristallen33
4.3.1Allgemeines33
4.3.2Bandstruktur der Edelgaskristalle33
4.3.3Dreistufenbild der Photoionisation35
4.3.4Direkte Ionisation36
4.3.5Indirekte Ionisation38
4.4Ergänzende Messungen zu 0 eV-Spektren38
5.Messergebnisse und Diskussion41
5.1Die Gasstrahlmessung41
5.1.1Die Argonmessung41
5.1.2Bestimmung der Auflösung42
5.1.3Messgenauigkeit und die Störung durch Autoionisation45
5.1.4Trennung von Autoionisationsschwellen und autoionisieren den Übergängen47
5.1.5Was Justierungsfehler des 0 eV-Detektors zur Folge haben48
5.1.6Justierung des 0 eV-Detektors für die Gasstrahlmessung50
5.2Die Stickstoffmessung52
5.3Die Festkörpermessungen55
...
Die Photoelektonenspektroskopie hat eine zentrale Bedeutung für die Untersuchung von gasförmigen, flüssigen und festen Stoffen. Die 0 eV - Spektroskopie bietet seit langem eine bewährte Methode zur präzisen Bestimmung der Lage der besetzten Energieniveaus der Elektronen.
Das Meßprinzip: Mit Hilfe einer Strahlungsquelle, in unserem Fall Synchrotronstrahlung wird die Probe beleuchtet. Mit Hilfe eines Monochromators wird dazu aus dem Licht der Quelle eine bestimmte Wellenlänge selektiert. Mit Hilfe des speziellen 0 eV-Detektors werden alle Elektronen nachgewiesen, die bei ihrer Entstehung keine kinetische Energie besitzen. Variiert man nun die Wellenlänge, so erhält man überall dort Intensität, wo die Photonenenergie der Bindungsenergie der Elektronen entspricht.
Gang der Untersuchung:
Die Diplomarbeit Bau eines 0 eV-Elektronendetektors und Test an Gas und Festkörperproben beschreibt nun den Bau des ersten Elektronendetektors für Festkörperproben überhaupt. Die Bauform und die Detektorgeometrie des speziell erforderlichen Elektronendetektors, der Elektronen niedriger kinetischer Energie nachweist, wird ausführlich beschrieben. Die Beziehungen zwischen Auflösung, Abmessungen und anderen Parametern wird ausführlich hergeleitet. Auch die erfolgreichen Maßnahmen zur Überwindung von Aufladungseffekten an isolierenden Festkörperproben werden dargestellt.
Die Richtigkeit der theoretischen Überlegungen wird an Hand von Messungen an Gasproben (Argon und Stickstoff), und festen Proben ( Edelgaskristalle mit Dotierungsatomen) untersucht. Mit einer Auflösung von fünf Millielektronenvolt ist der Detektor besonders geeignet für die Bestimmung der Lage von Elektronenenergieniveaus der Dotierungsatome.
Die Arbeit ist ein absolutes Muß für jeden, der den zweiten, dritten vierten ..... 0 eV-Elektronendetektor bauen will.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Einleitung5
2.Das Experiment7
2.1Der Aufbau des HIGITI-Messplatzes8
2.2Der Aufbau des 0 eV-Detektors10
2.2.1Mechanischer Aufbau11
2.2.2Das Nachweissystem12
2.2.3Die Probenhalter für Gas und Festkörper13
2.2.4Die Gasstrahlmessung13
2.2.5Der Festkörperprobenhalter13
2.3Präparation von Festkörperproben14
2.4Meßmethode16
2.4.1Die Signalverarbeitung16
3.Physikalische Grundlagen19
3.1Theorie unseres 0 eV-Detektors19
3.1.1Berechnung der Akzeptanzgrenzen für die vektorielle Geschwindigkeit20
3.1.2Empfindlichkeitsfunktion für Elektronen in Abhängigkeit von deren Geschwindigkeitsbetrag21
3.1.3Zusammenfassung, Formeln und Annahmen25
3.1.4Konstruktive Maßnahmen zur Erzeugung eines homogenen Feldes27
3.2Allgemeine Eigenschaften von 0 eV - Detektoren und deren Auflösung28
3.3Eigenschaften der Probe29
4.Physik der Proben31
4.1Photoionisation31
4.2Photoionisation an Atomen und Molekülen31
4.2.1Autoionisation32
4.3Photoionisation an festen Edelgaskristallen33
4.3.1Allgemeines33
4.3.2Bandstruktur der Edelgaskristalle33
4.3.3Dreistufenbild der Photoionisation35
4.3.4Direkte Ionisation36
4.3.5Indirekte Ionisation38
4.4Ergänzende Messungen zu 0 eV-Spektren38
5.Messergebnisse und Diskussion41
5.1Die Gasstrahlmessung41
5.1.1Die Argonmessung41
5.1.2Bestimmung der Auflösung42
5.1.3Messgenauigkeit und die Störung durch Autoionisation45
5.1.4Trennung von Autoionisationsschwellen und autoionisieren den Übergängen47
5.1.5Was Justierungsfehler des 0 eV-Detektors zur Folge haben48
5.1.6Justierung des 0 eV-Detektors für die Gasstrahlmessung50
5.2Die Stickstoffmessung52
5.3Die Festkörpermessungen55
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