Page - 17 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

Das Vakuumsystem 17 3.1 Das Vakuumsystem Beginnend bei der Clustererzeugung bis hin zum Elektronenbeugungsexperiment sind sehr unterschiedliche Druckumgebungen erforderlich. Dies wird durch mehrere diffe- rentielle Pumpstufen beim TIED-Experiment erreicht: Die Kammer der Magnetronsput- terquelle wird mit Hilfe von zwei Turbomolekularpumpen (Oerlikon-Leybold, 1000 l/s) evakuiert. Ohne den zur Herstellung der Metallcluster notwendigen Gasfluss wird an dieser Stelle ein Enddruck von ca. 5·10-8 mbar erreicht. Im laufenden Betrieb befindet sich im Aggregationsrohr (siehe Abschnitt 3.2) ein Druck von 0,1 bis 1 mbar, woraufhin sich im Rest der Quellenkammer ein Druck von ca. 10-3 mbar einstellt. In den dahinter sich anschließenden Kammern des ersten Quadrupolumlenkers, Quadru- polmassenfilters, sowie des Flugzeitmassenspektrometers werden Turbomolekularpum- pen mit 600 l/s, 360 l/s und 1000 l/s verwendet (ebenso Oerlikon-Leybold). Die erziel- ten Enddrücke betragen hier jeweils ca. 1·10-8 mbar, 2·10-9 mbar sowie 1·10-8 mbar. Im laufenden Betrieb (volle Gaslast) steigen die Drücke entsprechend bis auf ca. 1·10-6 mbar, 4·10-7 mbar und 8·10-8 mbar an. Aufgrund der RF-Spannungen in der Kammer des Quadrupolmassenfilters darf der Betriebsdruck hier nicht mehr als 1·10-5 mbar be- tragen. Eine Sicherheitsabschaltung (Vakuuminterlock) gewährleistet dies. In der Streukammer und der daran anschließenden Einheit der Elektronenkanone kom- men insgesamt drei Turbomolekularpumpen zum Einsatz. In ersterer wird ein minimaler Enddruck von 2·10-10 mbar erreicht (Varian, 1000 l/s). Die zum Einpulsen von Helium installierte Gasleitung wird mit einer separaten Turbopumpe (Oerlikon-Leybold, 50 l/s) gepumpt, um nach dem Clustereinfangen möglichst schnell einen niedrigen Enddruck zu erhalten. Aufgrund der starken Wechselwirkung des Elektronenstrahls mit sämtli- chen Molekülen in der Kammer, führt ein hoher Druck an dieser Stelle zu einer erhöh- ten Hintergrundstreuung und einem schlechteren Signal-Rausch-Verhältnis. Hierbei ist ebenso der Kammerbereich der Elektronenkanone von Bedeutung: Eine Pumpleistung von 360 l/s ist gegeben. Im laufenden Betrieb der Elektronenkanone gewährleistet zu- dem auch hier eine Sicherheitsabschaltung, eine Notabschaltung des Filamentstroms bei einem Druck über 3·10-6 mbar. Damit wird eine Beschädigung des Wolframdrahts durch z.B. Sauerstoffoxidation vermieden. 3.2 Die Clusterquelle Zur Erzeugung der Metallcluster wird eine Magnetronsputterquelle nach dem in der Arbeitsgruppe von H. Haberland39 entwickelten Prinzip eingesetzt (siehe Abbildung 5).