German Title: Fragmentations-Studien an gespeicherten Strahlen kleiner mehratomiger Molekülionen

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Abstract

The structure of small molecules, as well as their reactions, is closely related to the fundamental mechanisms governing all chemical reactions. Experimental investigations of molecular fragmentation processes thus yield important data contributing to the detailed understanding of these basic mechanisms. As an advantageous environment for such studies on molecular ions nowadays heavy ion storage rings are available, where so far mainly diatomic molecules were studied under well defined conditions and with efficient detection of the fragments produced. For a detailed investigation of polyatomic systems, the standard techniques established for previous fragmentation studies on diatomic ions have to be extended in several aspects, mainly connected to the identification of the emerging fragments and to the analysis of the occurring multi-dimensional breakup geometries. In this work, the extension of experimental methods on triatomic molecules is studied for two cases: The dissociative recombination of the H3+ cation and its isotopomers with slow electrons, focusing on fragmentation geometries and isotope effects, and the fragmentation of the LiH2- anion following electron detachment, here focusing on the chemical composition of the products.

Translation of abstract (German)

Die Struktur kleiner Moleküle hängt wie auch ihre Reaktionen eng mit den fundamentalen Mechanismen zusammen, die allen chemischen Reaktionen zugrundeliegen. Experimentelle Untersuchungen molekularer Fragmentationsprozesse liefern daher einen wichtigen Beitrag zum detaillierten Verständnis dieser grundlegenden Mechanismen. Als geeignete Umgebung für solche Studien an Molekülionen stehen heute Schwerionen-Speicherringe zur Verfügung, mit denen bisher hauptsächlich zweiatomige Molekülionen unter wohldefinierten Bedingungen und mit effizientem Nachweis der produzierten Fragmente untersucht wurden. Für eine genaue Untersuchung mehratomiger Systeme müssen die in früheren Fragmentationsstudien an zweiatomigen Ionen etablierten Techniken in mehreren Aspekten erweitert werden, hauptsächlich bezüglich der Identifikation der entstehenden Fragmente und der Auswertung der hier auftretenden multi-dimensionalen Fragmentationsgeometrien. In der vorliegenden Arbeit wird die Erweiterung experimenteller Methoden auf dreiatomige Moleküle für zwei Fälle studiert: Für die Dissoziative Rekombination des H3+ Kations und seiner Isotopomere mit langsamen Elektronen, mit dem Schwerpunkt auf Fragmentationsgeometrien und Isotopeffekten, sowie die Fragmentation des LiH2- Anions nach Entfernen eines Elektrons, hier mit dem Schwerpunkt auf der chemischen Zusammensetzung der Produkte.