Electron-coincidence measurements on small molecules at a high energy-resolution

Gegenstand dieser Arbeit ist die Durchführung von energetisch hochaufgelösten Koinzidenzexperimenten an gasförmigen Molekülen nach deren Ionisation mit Synchrotronstrahlung. Zu diesem Zweck wurde eine neue Apparatur aufgebaut. Diese bestand aus einem energiedispersiven, hemisphärischen Elektronenanalysator, der um die Möglichkeit der Zeitmessung jedes einzelnen Ereignisses erweitert worden war. Außerdem wurden Flugzeitspektrometer zur Messung von Elektronen angefertigt und ein winkelauflösendes Ionenflugzeitspektrometer für den koinzidenten Betrieb mit dieser Apparatur umgerüstet. Durch Kombination des zeitauflösenden Analysators mit den Flugzeitspektrometern konnten erstmals reine Photo-Augerelektronen Koinzidenzen am N2O Molekül gemessen werden. Es wurden die individuellen Beiträge der K-Schalen Ionisierung der chemisch verschobenen Stickstoffatome zum Augerspektrum des N2O im zweifach geladenen Endzustand separiert. Mit der Verbindung von Analysator und Ionenmassenspektrometer konnte der resonante Augerzerfall des O2 Moleküls nach Anregung der sigma* Resonanz in Koinzidenz mit dem ionischen Fragment beobachtet werden. Bei diesem Prozess konkurrieren molekulare Dissoziation und resonante Augerelektronenemission, und es kommt bei bestimmten Linien zu einer richtungsabhängigen Dopplerverschiebung der kinetischen Elektronenenergien. Durch die koinzidente Messung von Augerelektron und geladenem Ionenfragment konnte das Bild von der Doppleraufspaltung als Resultat einer Aufhebung der Kohärenz der Elektronenwellenfunktion (Lokalisierung) durch den Impulsübertrag des Kerns bestätigt werden. Weiterhin wurde erstmalig die Streuung eines Photoelektrons an den dissoziierenden Fragmenten sowie ein Ladungstransfer zwischen diesen beobachtet.Subject of this thesis is the performance of energetically highly resolved coincidence experiments on gaseous molecules after their ionization with synchrotron radiation. Fur this purpose a new apparatus has been set up. This apparatus consisted of an energy-dispersive, hemispherical electron analyzer, which was enhanced with respect to the possibility to measure the time-of-flight of each electron individually. Additionally, for the coincidence measurements, electron time-of-flight spectrometers have been newly built up and an angle resolving ion-mass-spectrometer has been adapted to harmonize with the apparatus. After combining this apparatus with drift-tube type time-of-flight spectrometers, pure photo--Auger-electron coincidences were measured on the N2O molecule for the first time. Thus, it became possible, to separate the individual contributions from K-shell ionization of the chemically shifted nitrogen atoms to the Auger spectrum of N_2O. In combination with the ion-spectrometer, the resonant Auger decay of the O2 molecule after excitation of the sigma* resonance could be observed in coincidence with the respective ionic fragment. In this process, molecular dissociation and resonant Auger decay occur on the same time-scale, which results in an angle-dependent Doppler shift of the kinetic electron energies. By coincident measurement of the Auger electron and the positively charged ion-fragment, the understanding of the Doppler-splitting as a result of core-momentum-transfer induced destruction of coherence or localization in the electron wave function could be confirmed. Furthermore, for the first time, the scattering of a photoelectron on the dissociating fragments and a charge transfer between those fragments could be observed