Page - 6 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

6 Elektronenbeugung in der Gasphase (GED) Aufgezeichnet werden die Beugemuster typischerweise auf Fotoplatten – oder wie im TIED-Experiment eingesetzt – auf einem CCD-Sensor (CCD, charge-coupled device). Sie stellen sich dabei als konzentrische Muster heller und dunkler Ringe (eindimensio- nale Abstandsinformation) dar, die sich aus der willkürlichen räumlichen Orientierung der Moleküle ergeben wie beispielsweise Abbildung 1 zeigt. Abbildung 1: Simuliertes Elektronenbeugungssignal des Clusters Pd55− (simuliert mit TDP26, logarithmische Intensitätsdarstellung). Clusterstrukturen von Metallen werden seit Ende der 1980er Jahre mit dieser Technik erfolgreich untersucht. Wegbereitend in diese Richtung können Beugungsexperimente an Molekularstrahlen von R. Monot betrachtet werden.27 Die grundlegende Schwierig- keit in dieser Herangehensweise besteht in der großen Vielfalt verschiedener in einer Überschallexpansion generierter Größen und Geometrien. Eine elegantere Methode stellt aus diesem Grund die Wahl von Ionen als Untersuchungsobjekte dar. Diese kön- nen wie Parks et al. zuerst zeigten mit Hilfe von Ionenfallen massenspezifisch isoliert und über einen längeren Zeitraum im Überlappbereich zu einem Elektronenstrahl gehal- ten werden.8,28 Für moderne Elektronenbeugungsexperimente in der Gasphase (GED, gas phase electron diffraction) hat sich diese Vorgehensweise etabliert. In folgenden Kapiteln werden die wesentlichen generellen Aspekte der Gasphasenelekt- ronenbeugung beschrieben und speziell in Hinblick auf das TIED-Experiment disku- tiert. Bei der GED handelt es sich um eine nun seit über 80 Jahren erfolgreich genutzte und vielfach in der Fachliteratur charakterisierte Methode. Ausführlich und mathema- tisch exakt behandelt ist sie bei Hargittai & Hargittai29. Die Schlüsselbegriffe für GED im Rahmen des TIED-Experiments sind Beugung und Streuung. Mit Streuung, wird allgemein die Ablenkung eines Objekts durch eine nicht näher spezifizierte Wechselwirkung mit einem lokalen Objekt (Streuzentrum) bezeich- net. Die Stärke der Streuung (Querschnitt) entspricht im klassischen Bild der Streuung von Massepunkten an einer harten Kugel mit eben jenem räumlichen Querschnitt. Die Streuung von Wellen ist hier ebenso konnotiert. Dabei gilt es kohärente und inkohärente Wellen zu unterscheiden, d.h. ob eine oder ob keine feste Phasenbeziehung zwischen einfallender und auslaufender Welle besteht. Nur im ersten Fall führt eine Überlagerung mehrerer auslaufender Wellen zu einem Interferenzmuster. Die Beugung hingegen be-