Page - 6 - in Strukturaufklärung durch Mobilitätsmessungen an massenselektierten Clusterionen in der Gasphase

2. Theoretische Grundlagen Stoßgas Cluster L Ud Abbildung 2.1.: Schematische Darstellung der Driftzelle mit Stoßgas und Ionen. Beschleunigung der Ionen durch das elektrische Feld entgegen, so dass sich eine mitt- lere Driftgeschwindigkeit vd einstellt. Die Driftgeschwindigkeit im Gleichgewicht vd= L td (2.2) mit der Driftzeit td, ist dabei proportional zum angelegten Feld: vd=K ·E, (2.3) wobeiKderProportionalita¨tsfaktor ist.AlsStoßgaskommtHeliumzumEinsatz,weil es einen sehr kleinen Atomradius und somit eine geringe Polarisierbarkeit besitzt. Der IonenflussJ kann mithilfe des 1. Fickschen GesetzesJ=−D∇nbeschrieben werden, da die feldverursachte axiale Wanderung der Ionen zusa¨tzlich durch die wesentlich sta¨rkere Diffusion der Teilchen u¨berlagert wird. Den Gesamtfluss durch die Zelle im Grenzfall kleiner Felder kann man mithilfe der Nernst-Townsend-Einstein-Beziehung beschreiben: J=vd ·n−D∇n=nKE−D∇n, (2.4) wobei n die Anzahldichte der Ionen, K den Proportionalita¨tsfaktor und somit die Ionenmobilita¨t und D den Diffusionskoeffizienten angibt. Im thermodynamischen Gleichgewicht fließen in jedes Volumenelement gleich viele Ionen hinein wie hinaus. 6