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Ionic Fragmentation Channels in Electron Collisions of Small Molecular Ions

Hoffmann, Jens

German Title: Ionische Fragmentationskanäle in Elektronenstößen von kleinen molekularen Ionen

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Abstract

Dissociative Recombination (DR) is one of the most important loss processes of molecular ions in the interstellar medium (IM). Ion storage rings allow to investigate these processes under realistic conditions. At the Heidelberg test storage ring TSR a new detector system was installed within the present work in order to study the DR sub-process of ion pair formation (IPF). The new detector expands the existing electron target setup by the possibility to measure strongly deflected negative ionic fragements. At the TSR such measurements can be performed with a uniquely high energy resolution by independently merging two electron beams with the ion beam. In this work IPF of HD+, H3+ and HF+ has been studied. In the case of HD+ the result of the high resolution experiment shows quantum interferences. Analysis of the quantum oscillations leads to a new understanding of the reaction dynamics. For H3+ it was for the first time possible to distinguish different IPF channels and to detect quantum interferences in the data. Finally the IPF of HF+ was investigated in an energy range, where in previous experiments no conclusive results could be obtained.

Translation of abstract (German)

Dissoziative Rekombination (DR) ist einer der wichtigsten Verlustprozesse von molekularen Ionen im interstellaren Medium (IM). Ionenspeicherringe erlauben diesen Prozess unter IM-ähnlichen Bedingungen zu untersuchen. Am Heidelberger Test-Speichering TSR wurde im Rahmen dieser Arbeit ein neues Detektorsystem aufgebaut, um den der DR verwandten Prozess der Ionenpaarbildung studieren zu können. Dieses neuartige System erweitert den vorhandenen Elektrontargetaufbau um die Möglichkeit, in einem Magnetfeld stark abgelenkte negative ionische Fragmente nachzuweisen. Rekombinationsprozesse lassen sich am TSR mit einzigartiger Energieauflösung studieren, indem dem Ionenstrahl zwei voneinander unabhängige Elektronenstrahlen überlagert werden. In der vorliegenden Arbeit wurde die Ionenpaarbildung der molekularen Ionen HD+, H3+ und HF+ untersucht. Im Fall von HD+ wurden hoch aufgelöste Quanteninterferenzstrukturen gefunden. Durch Analyse der Quantenoszillationen konnten neue Erkenntnisse über die Reaktionsdynamik der Ionenpaarbildung gewonnen werden. Bei H3+ war es erstmals möglich, verschiedene Reaktionskanäle getrennt zu beobachten und Interferenzstrukturen nachzuweisen. Die Ionenpaarbildung von HF+ wurde bis hin zu relativen Energien untersucht, für die in früheren Experimenten keine Aussage möglich war.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Wolf, Prof. Dr. Andreas
Date of thesis defense: 28 January 2009
Date Deposited: 09 Feb 2009 08:58
Date: 2008
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Nuclear Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Elektron, Dissoziative Rekombination, Ionenpaarbildung, Molekülion, Lichtwellenleiter, Szintillation, Speicherring
Uncontrolled Keywords: TSR , HD+ , H3+ , HF+ , Quanteninterferenzenion-pair-formation , molecular ions , electron collisions , dissociative recombination , quantum oscillations
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