Page - 23 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

Die Paulfalle 23 3.5 Die Paulfalle Wie der verwendete Massenfilter erzeugt auch die Paulfalle ein zeitlich veränderliches Quadrupolfeld. Gegenüber den linearen, zweidimensionalen Feldern wird für die dauer- hafte Speicherung von Ionen ein dreidimensionales RF-Quadrupolfeld (RF, radio fre- quency) genutzt, weshalb auch der Name 3D-Quadrupolionenfalle (3D-QIT) Verwen- dung findet. Wolfgang Paul selbst verwendete lieber den Begriff des „Ionenkäfigs“ (ion cage) anstatt „Falle“ (trap).44 Die Falle besteht aus einer hyperbolischen Ringelektrode, die zwei Stäbe in der Kon- struktion der linearen QIT ersetzt, und zwei Endkappenelektroden (siehe Abbildung 9). Abbildung 9: Aufbau der Paulfalle nach M. Blom11: Technische Zeichnung (links) und Paulfalle mit vergoldeter Ringelektrode (rechts). Zwischen den Elektroden kann durch eine Glaskapillare Helium in den Innenraum ge- pulst werden, um den Druck lokal stark zu erhöhen. Dies ist notwendig, um das Einfan- gen der Ionen zu ermöglichen, deren eingangs vorhandene kinetische Energie auf diese Weise abgeführt wird. Ein- und Austritt der Ionen sowie des Elektronenstrahls erfolgt durch zwei Löcher in den Endkappenelektroden. Um die Einheit sitzt ein Kupferblock, der mit flüssigem Stickstoff und elektrischen Heizelementen auf eine Temperatur von 90–570K gebracht werden kann. Während des Experiments wird ausschließlich eine mit der Frequenz Ω/2π = 300 kHz betriebene und bis zu 4 000 V große Wechselspannung an die Ringelektrode gelegt; die Endkappenelektroden liegen auf Erdpotenzial (aξ = 0, s.u.). Für diesen Fall ergibt sich im Innern der Falle ein zylindrisches Feld (r- und z-Rich- tungsabhängigkeit, mit r2 = x2 + y2) der Form ( ) ( )2 202 0 2,r z r z r Φ Φ = − mit ( )0 cosU tΦ = + Ω . (24) Ring Gas Endkappe Kühlung mit flüssigem N2 Linsen xy-Ablenker 20mm Aluminiumoxid- isolator