MPE Jahresbericht 1999 / MPE Annual Report 1999


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Experimentelle Entwicklung und Projekte /
Experimental Development and Projects


6. UV-Spektroskopie

6. UV-Spectroscopy

Messung metastabiler Lebensdauern
(t < 0.2s) am neutralen CO-Molekül

Measurement of t < 0.2 s meta-stable lifetimes in the neutral CO-molecule

An Ionen werden heute Lebensdauern von Anregungszuständen bis zu einigen Jahren gemessen. Ihr Einschluß in Beschleunigern oder gar einzeln in Ionenfallen definiert ihre lokale Position und ermöglicht die Untersuchung langlebiger Fluoreszenzprozesse. Mit Hilfe magnetischer Fallen können mittlerweile selbst neutrale Atome und Moleküle lokalisiert werden. Bei den Lebensdauern von Molekülen wurden bis vor kurzem lediglich Zeitkonstanten t < 3 ms gemessen. Wir entwickelten hierzu am metastabilen a3P Zustand des CO-Moleküls eine Methode, mit der sich Lebensdauern neutraler Moleküle bis zu 10-1s vermessen lassen. Der Bereich der a3P Lebensdauern ermöglicht es, die prinzipiellen Beschränkungen der entwickelten Methode zu testen. Verfeinerte ab initio Berechnungen ergaben gute Übereinstimmung mit den experimentellen Lebensdauern. Die Grenze der meßbaren Lebensdauern liegt bei etwa 0.2 s. Es ist denkbar, die entwickelte Meßmethode zur Identifikation von metastabilen Quintettzuständen des CO heranzuziehen. Die gemessenen metastabilen Besetzungsdichten liegen einen Faktor 103 sowohl über den Werten in der sub-100 nm Atomlithographie als auch in der Behandlung von Melanomerkrankungen mit Hilfe von metastabilen O2 Molekularstrahlen.

For ions, it is nowadays possible to measure lifetimes of excited states of up to several years. Their entrapment in accelerators or even as single particles in ion traps defines their local position and enables thus the study of their long lived fluorescence. With magnetic traps it is also possible to confine neutral atoms and, since last year, molecules. Until recently, however, molecular lifetimes of only t < 3 ms were measurable. In this context, our group developed a technique, which allows the lifetime measurement in neutral molecules of up to 10-1s. The wide range of CO a3P lifetimes enables the testing of the principal limits of our method. Refined ab initio calculations show good agreement with the experimental lifetimes. The limit of measurable lifetimes was around 0.2 s. This suggests using the developed technique for identification of the molecular quintet states of CO. Furthermore, the achieved metastable population density is a factor of 103 above those values obtained in sub-100 nm atom lithography and in melanoma treatment with metastable O2 beams.

Kovariante Abbildungen der Dissoziation molekularer Ionen

Covariance mapping of the dissociation of molecular ions

Dissoziation von positiven, durch Elektronenstoß erzeugten Molkülionen wurde untersucht. Hierzu wurde die Methode der kovarianten Abbildung der Flugzeit in einem homogenen elektrischen Feld verwendet. Hierbei wurde das Ionenpaar durch Elektronenstoßdissoziation erzeugt. Aus dem Spektrum kann auch die Impuls-verteilung dieses Ionenpaares erhalten werden. Daraus ergibt sich Information zur Dissoziationsdynamik der Molekülionen. Die Experimente sollen in verbesserter Form fortgesetzt werden, wobei die Dissoziation in schwächere Ionenpaare untersucht werden. Außerdem soll eine schnellere Datenakkumulationsrate und eine Ultrahochvakuumstreukammer zur Minimierung von Stößen mit dem Hintergrundgas vorgesehen werden.

Dissociation of positive molecular ions produced by electron impact has been studied in the past. For this the method of covariant mapping of the transit times in a uniform electric field is used where an ion pair is produced after dissociation. From the spectrum also the momentum distribution of this ion pair can be obtained. This provides information on the dissociation dynamics of the molecular ions. It is intended to continue the above experiment including several improvements for a more precise study of the dissociation into weaker ion-pair channels. These improvements consist of a faster data acquisition rate and a replacement of the scattering chamber by an ultrahigh vacuum chamber to minimize background collisions.

MPE Jahresbericht 1999 / MPE Annual Report 1999


HTML version: 2000-03-13; Helmut Steinle