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Electron Impact Ionization Studies of Small Rare Gas Clusters

Pflüger, Thomas

German Title: Elektronenstoßionisationsstudien von kleinen Edelgasclustern

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Abstract

The course of experiments reported in this work is dedicated to give insight into the collision dynamics between electrons and small rare gas clusters. Kinematically complete (e, 2e) experiments were performed for the ionization of argon dimers and small argon clusters with 100 eV impact energy. Compared to parallel measured data for atomic argon, the cross-sections reveal a significant probability of additional elastic scattering processes for increasing target size. In a second experiment 61 eV electrons were used to ionize neon dimers. The obtained triple-differential cross-sections show distinct differences in form of lobes that are not observed for the simultaneously obtained atomic cross-sections. These give first indications for the influence of molecular orbitals symmetries in the ionization process in dimers. Furthermore, the dissociation of argon dimers into two charged fragments was studied by 120 eV electrons. The fragmentation into two singly-charged ions reveals two different pathways: one by sequential ionization, the other by double ionization of one constituent and a subsequent radiative decay process. The triply-charge final state, could be assigned to interatomic coulombic decay, an ultra-fast process closely related to the Auger decay. For all studied channels angular distributions of the ionic fragments as well as for the emitted electrons are presented.

Translation of abstract (German)

Die durchgeführten Experimente, über die diese Arbeit berichtet, haben zum Ziel, Einblick in die Dynamik von Stößen zwischen Elektronen und kleinen Edelgasclustern zu geben. Hierzu wurden kinematisch vollständige (e, 2e) Experimente an Argondimeren und kleinen Argon-Clustern mit 100 eV Stoßenergie durchgeführt. Verglichen mit den gleichzeitig gemessenen atomaren Daten, zeigen die Wirkungsquerschnitte eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für zusätzliche elastische Stöße mit zunehmender Clustergröße. In einem zweiten Experiment wurden mit 61 eV schnellen Elektronen Neondimere ionisiert. Hier zeigten die gemessenen dreifach differentiellen Wirkungsquerschnitte deutliche Unterschiede zu den simultan gemessenen atomaren Wirkungsquerschnitten, welche sich in Form von Keulen darstellen. Diese geben erste Hinweise auf den Einfluss molekularer Orbitalsymmetrien beim Ionisationsprozess in Dimeren. Zusätzlich wurde die dissoziative Ionisation von Argondimeren in zwei geladene Fragmente mit 120 eV Elektronen untersucht. Der Zerfall in zwei einfach geladene Ionen offenbarte zwei Reaktionspfade: die sequentielle Ionisation und die Doppelionisation eines Dimerbestandteils mit nachfolgendem radiativen Zerfallsprozess. Der dreifach geladene Endzustand konnte dem interatomaren Coulombzerfall zugeordnet werden, einem ultraschnellen Prozess der eng mit dem Augerzerfall verwandt ist. Für alle Zerfallskanäle wurden Winkelverteilungen sowohl von den Ionen als auch von den emittierten Elektronen aufgetragen.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Dorn, Dr. Priv.- Alexander
Date of thesis defense: 2. May 2012
Date Deposited: 16. May 2012 08:36
Date: 2012
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Nuclear Physics
Subjects: 530 Physics
Uncontrolled Keywords: electron , impact , cluster , ionization , rare
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