Dissoziativer Zweifachelektroneneinfang in Ar8+ und H2 Stoßprozessen

In dem in dieser Arbeit vorgestellten Experiment wurde die Reaktion zwischen molekularem Wasserstoff und hochgeladenen langsamen Ar8+-Ionen untersucht. Ein Augenmerk wurde hierbei auf den Zweifachelektroneneinfang gelegt. Anhand zwei durchgeführten Messungen mit unterschiedlichen Projektilgeschwindigkeiten 0,2 und 0,36 a.u. und unter zur Hilfenahme des so genannten „over-barrier-Modells“ sollte die Dynamik des H2-Moleküls während des Elektroneneinfangprozesses untersucht werden. Aus den daraus resultierten Ergebnissen sollte die Frage, ob der Einfangsprozess simultan oder sequentiell stattgefunden hat beantwortet werden. Durch einfache Berechnungen kann mit dem „over-barrier-Modell“ die Distanz, welche das Projektil zwischen dem ersten und dem zweiten Elektroneneinfang zurücklegt, in Abhängigkeit von dem Stoßparameter ermittelt werden. Dieser Wert ist der Hauptbestand aller weiteren Berechnungen. Die Spektren der Impulsüberträge in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Moleküls zu dem Projektilstrahl haben gezeigt, dass das Projektil meist über und unter der Molekülachse streut anstatt links oder rechts am Molekül vorbei zu fliegen. Die Auftragung der kinetischen Energie der Fragmente gegen den Transversalimpuls des Projektils (Abbildung 5.6) hat ergeben, dass größere Impulsüberträge für den Fall der senkrechten Stellung des Moleküls zu der Strahlachse, zu leicht erhöhten Aufbruchsenegien führt, was durch die Berechnung der Energie zu erklären ist. Aus der Verteilung der kinetischen Energie (KER), welche die durch Dissoziation entstandenen Wasserstoffionen nach dem Stoß besitzen, kann auf den Verlauf der Reaktion zurück geschlossen werden. Ein Vergleich der KER-Spektren für unterschiedliche Stoßparameter (Abbildung 5.8 und 5.9) bei festen Geschwindigkeiten hat für die zwei Messungen widersprüchliche Ergebnisse gezeigt. Zu erwarten war eine Verkleinerung der Energiewerte bei ansteigendem Stoßparameter. Dies konnte jedoch nur für den Fall in welchem die Projektilgeschwindigkeit 0,36 a.u. betrug bestätigt werden. Die Abweichung bei der ersten Messung kann durch statistische Fehler kommen, da die Anzahl der Messwerte, die für diese Messungen als „richtige“ angenommen worden, durch das Setzen von verschiedenen Bedingungen stark reduziert wurde. Letztendlich wurde anhand der Variation der Stoßparameter bei festen Projektilgeschwindigkeiten die Zeitskala während des Stoßes eingeschätzt. Es wurde die Annahme getroffen, dass der Zweifachelektroneneinfang als zweistufiger Prozess abgelaufen ist und die maximal mögliche Zeitspanne zwischen dem ersten und dem zweiten Elektroneneinfang berechnet. Der Vergleich der daraus resultierten Werte mit der Oszillationsdauer des Wasserstoffmoleküls hat die getroffene Annahme widerlegt. Beide Messungen sind laut „over-barrier-Modell“ als einstufiger, schneller Übergang einzuordnen. Das Ziel dieser Diplomarbeit war die Untersuchung der Reaktion des Zweifachelektroneneinfangs mit einem Augenmerk auf den Unterschied zwischen dem simultanen und dem sequentiellen Verlauf. Die Ergebnisse haben einen zweistufigen Prozess mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen. Obwohl alle theoretischen Anforderungen für den Einsatz des „over-barrier-Modells“ erfüllt worden sind, hat sich herausgestellt, dass die gemessenen Werte nicht immer eindeutig interpretiert werden konnten. Das lässt darauf schließen, dass das Experiment noch verbessert werden kann, um mögliche Fehlerquellen zu reduzieren. Eine Möglichkeit zur Verbesserung wäre der Einbau eines Elektronendetektors, oder aber die Änderung des Projektilions. Auch längere Messzeiten wären statistisch gesehen von Vorteil. Für die Zukunft sind weitere Experimente mit veränderten Targetgasen und geänderten Projektilgeschwindigkeiten geplant