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Electron Induced Break-up of Helium: Benchmark Experiments on a Dynamical Four-Body Coulomb System

Dürr, Martin

German Title: Fragmentation von Helium durch Elektronenstoß: Experimente zu einem dynamischen Vier-Körper Coulomb System

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Abstract

Diese Arbeit stellt eine experimentelle Studie zu Fragmentationsprozessen von Helium durch Elektronenstoß vor. Dabei wurden absolute, vollständig differentielle Wirkungsquerschnitte zur einfachen Ionisation, zur gleichzeitigen Ionisation und Anregung sowie zur Doppelionisation gemessen. Durch Anwendung eines Abbildungsverfahrens für die geladenen Fragmente, einem sogenannten 'Reaktionsmikroskop', wird ein großer Teil des Impuls-Endzustandsraumes abgedeckt und die grundlegenden Einschränkungen der konventionellen Methoden überwunden. Das bisherige Reaktionsmikroskop konnte entscheidend verbessert werden, indem nun der Projektilstrahl parallel zu den Spektrometerfeldern geführt wird. In der Einfachionisation von Helium tritt bei beiden untersuchten Projektilenergien (102 eV und 1 keV) eine erhöhte Emission außerhalb der Streuebene auf, die auch bei Stößen mit Ionen beobachtet wurde (M. Schulz et al., Nature (London) 422, 48 (2003)). Die winkelaufgelösten Querschnitte für die Doppelionisation von Helium bei 105 eV Einschussenergie zeigen, dass der Prozess durch die gegenseitige Abstoßung der Elektronen dominiert wird, wobei jedoch Signaturen einer komplexeren Dynamik erkennbar werden. Die gewonnenen Daten dienen als Test für neu entwickelte theoretische Beschreibungen des dynamischen Drei- und Vier-Körper Coulomb Problems.

Translation of abstract (English)

This work presents an experimental study of fragmentation of helium by electron impact, in which absolute fully differential cross sections for single ionization, ionization-excitation and double ionization were determined. By applying a charged-particle imaging technique, the so-called 'reaction microscope', a large fraction of the final-state momentum space is covered, and the major limitations of previous experimental methods applied in this field could be overcome. Decisive modifications of the previous reaction microscope were undertaken, the most important one being the arrangement of the projectile beam parallel to the imaging-fields. For single ionization on helium an enhanced electron emission outside the projectile scattering plane is observed at both considered impact energies (102 eV and 1 keV), which is similar to the result found for ion-impact (M. Schulz et al., Nature (London) 422, 48 (2003)). The angle resolved cross sections obtained for double ionization at 105 eV impact energy reveal, that the process is dominated by the mutual repulsion of the three final-state continuum electrons. However, signatures of more complex dynamics are also observed. The data provide an ultimate benchmark for recently developed theories treating the dynamical three- and four-body Coulomb problem.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Ullrich, Prof. Joachim
Date of thesis defense: 5 July 2006
Date Deposited: 27 Jul 2006 13:10
Date: 2006
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Nuclear Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Atomphysik, Experimentalphysik, Elektron-Atom-Stoß
Uncontrolled Keywords: Atomic Physics , Experimental Physics , Few-Body Dynamics , Electron-Impact Ionization
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