Autoionisationscharakteristika individueller photoangeregter Kr- und Xe-Zweielektronenresonanzen ermittelt durch hocheffiziente Fluoreszenzspektrometrie
Final Report Abstract
In diesem Projekt sollte untersucht werden, wie stark Zustände in den Edelgasen Kr und Xe angeregt werden, bei denen durch ein einziges Photon zwei Elektronen ihr Orbital verändern. Diese doppelt angeregten Zustände (Zweielektronenresonanzen) relaxieren nach ihrer Anregung durch Autoionisation, d.h. durch Emission eines Elektrons und Relaxation eines anderen Elektrons. Die gleichen Endzustände werden aber nicht nur durch die Autoionisation der Zweielektronenresonanzen bevölkert, sondern können auch durch direkte Photoionisation bevölkert werden. In diesem Anregungs-/ Relaxationsprozess ist die Anregung der Zweielektronenresonanzen notwendigerweise nur über die Wechselwirkung der Atomelektronen untereinander erklärbar und gleichzeitig interferieren die Prozesse „Anregung über eine Resonanz und nachfolgende Autoionisation“ und „direkte Photoionisation“ quantenmechanisch miteinander, so dass es bei der Resonanzenergie nicht mehr sinnvoll ist zwischen Photoelektron und Autoionisationselektron zu unterscheiden. Die Anregung erfolgte durch monochromatisierte Synchrotronstrahlung gasförmiger Targets mit weltweit einmalig schmaler Bandbreite (um individuelle Zweielektronenresonanzen anzuregen), angeregte ionische Endzustände wurden über ihre charakteristische Fluoreszenzemission mit einem hochauflösenden Fluoreszenzspektrometer nachgewiesen. Auf Grund der großen Anzahl der Hüllenelektronen können Gleichungen zur Beschreibung dieser Systeme aus vielen wechselwirkenden Elektronen (z.B. zur Berechnung der Energien dieser Zustände oder zur Berechnung der Gesamtphotoionisationswahrscheinlichkeiten) nicht exakt gelöst werden. Daher werden Näherungen benötigt. In diesem Projekt wurden durch vielfältige quantitative Vergleiche zwischen Fluoresezenzexperimenten und ab-initio-Rechnungen die meisten der dominierenden Wechselwirkungen zwischen den Elektronen dieser Vielelektronensysteme identifiziert und damit die zur Beschreibung der Systeme relevanten Näherungen. Als wesentliche Effekte konnten nachgewiesen werden, dass die Zweielektronenresonanzen auf Kosten von Einelektronen- Photoionisationsprozessen bevölkert werden (Transfer von Oszillatorenstärke), dass bei der quantenmechanischen Wechselwirkung zwischen einem Ionisationskontinuum und autoionisierenden Zweielektronenresonanzen oft weitere Zwischenzustände involviert sind, welche den Bevölkerungstransfer vermitteln und es konnten die verschiedenen Rollen von Wechselwirkungen einerseits innerhalb einer Elektronenschale und andererseits zwischen verschiedenen Schalen nachgewiesen werden. Als Seitenergebnis entstand ein Katalog an Resonanzenergien mit bis dato nicht gemessener Genauigkeit. Bei der Anregung von Innerschalenresonanzen konnte schließlich sogar nachgewiesen werden, dass 4-fach angeregte Zustände bei den entsprechenden Zerfallsprozessen eine große Rolle spielen, ein Ergebnis, das selbst uns überrascht hat. Schließlich wurde im durchgeführten Projekt eine neue Apparatur zur Erhöhung der Nachweiseffizienz emittierter Fluoreszenz aus gasförmigen Targets aufgebaut, die mit Hilfe eines off-axis Paraboloidspiegels arbeitet und deren Funktion erfolgreich getestet. Schließlich wurden Voruntersuchungen zum Einsatz von Lichtleitern zum Nachweis emittierter Fluoreszenz durchgeführt.
Publications
- “Cross sections for photoabsorption and 3p44s,3d satellite production at energies of the doubly excited Ar 3p4(3P)4s 2P3/2,1/2 np resonances”. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys: 39, 2757-71 (2006)
S. Kammer, K.-H. Schartner, S. Mickat, R. H. Schill, A. Ehresmann, S. Klumpp, L. Werner, H. Schmoranzer, I. D. Petrov, Ph. V. Demekhin, V. L. Sukhorukov
- “Interaction between doubly-excited 4p4 nln’l’ resonances in KrI”. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 40, 1295-07 (2007)
V. L. Sukhorukov, I. D. Petrov, Ph. V. Demekhin, S. Mickat, S. Kammer, K.-H. Schartner, A. Ehresmann, L. Werner, S. Klumpp, H. Schmoranzer
- “Interference between resonant Raman Auger decay and direct excitation manifested in orientation and alignment of KrII 4p4 (1D)5p 2P3/2 ions”. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 40, 1443-50 (2007)
K.-H. Schartner, R. H. Schill, D. Hasselkamp, S. Mickat, S. Kammer, L. Werner, S. Klumpp, A. Ehresmann, H. Schmoranzer, B. M. Lagutin, V. L. Sukhorukov
- “Photoionization of Xe near 5s threshold: I. Theoretical study of 5s-np resonance structure in 5p-photoabsorption”. Eur. Phys. J. D 59, 151-159 (2010)
V. L. Sukhorukov, I. D. Petrov, B. M. Lagutin, H. Schmoranzer, W. Kielich, Ph. V. Demekhin, A. Ehresmann
- ”Photoionization of Xe near 5s threshold: II. 5s main line and satellites”. Eur. Phys. J. D 59, 161-169 (2010)
A. Ehresmann, W. Kielich, S. Klumpp, Ph. V. Demkhin, I. D. Petrov, V. L. Sukhorukov, B. M. Lagutin, R. Müller-Albrecht, H. Schmoranzer
- “Fourfold excitations, intra- and inter-shellcorrelations in the Auger decay of Kr3d-np resonances”. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 44, 095002 (2011)
B. M. Lagutin, I. D. Petrov, V. L. Sukhorukov, H. Schmoranzer, K.-H. Schartner, A. Ehresmann
