Seite - 306 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

306 Anhang B: Apparative Entwicklung Der Clusterionenstrahl besteht aus einer Verteilung verschiedenster Clustergrößen und Ladungszuständen. Zur Verbesserung der Empfindlichkeit wurde im Rahmen dieser Dissertation die Massenselektion von der Paulfalle durch den Einbau eines Quadrupol- ionenfilters entkoppelt (siehe Abbildung 4). Dieser Umbau ermöglicht eine Erhöhung der gespeicherten massenselektierten Ionen um ca. ein halbe Größenordnung auf 105−106 Cluster (abgeschätzt anhand Vergleiche der Streuintensitäten I), und gewähr- leistet auch bei leichteren Elementen eine ausreichende Massenauflösung (siehe Abbil- dung 210, rechts). Das Signal-Rausch-Verhältnis wird dadurch deutlich größer, was eine Erweiterung der untersuchbaren Streuwinkel für größere Cluster ermöglicht (siehe Abbildung 210, links). Vergleichbares gilt für kleinere Cluster: Die minimale experi- mentell zugängliche Atomzahl eines Cluster (in der 6. Periode) verringert sich von 11 (Au11−, in einer frühren Arbeit durchgeführt13) auf 8 (Bi8−). B.2 Designstudie zur Auflösungserhöhung des TOF- Instruments Die in der Magnetronclusterquelle erzeugten Metallcluster werden mit Hilfe eines Flug- zeitmassenspektrometers mit einem einfachen Wiley-McLaren-Aufbau analysiert.43 Dies ist notwendig, um optimale Betriebsparameter für eine gewünschte Clustergröße einzustellen, und gleichzeitig die Massenverteilung hinsichtlich Unregelmäßigkeiten des Sputterprozesses (z.B. Fe-Verunreinigung aus Sputtern an der Edelstahlhalterung) oder Aggregationseffekte (z.B. magische Clustergrößen, Adsorbate durch Verunreini- gungen im Trägergas) zu untersuchen. Typischerweise erreicht der aktuelle Aufbau eine maximale Auflösung von RFWHM = 200 (FWHM, full width half maximum) und im täg- lichen auf Transmissionseigenschaften optimierten Betrieb ca. RFWHM = 130. Eine Reihe von Gründen spricht für die Notwendigkeit verbesserter Auflösungseigen- schaften des eingesetzten Flugzeitmassenspektrometers. Auch wenn sich keine unmit- telbare Bedeutung für das Beugungsexperiment ergibt, wäre eine Auflösungsgenauig- keit von 1 amu bis zu einer Clustergröße von ca. 5000 amu wünschenswert, z.B. zur Bestimmung der exakten Wasserstoffmenge auf Palladiumclustern (in Kapitel 5.4 durch Vergleich von Massenspektren nur auf ca. 1−2 amu genau bestimmbar), oder zur Auflö- sung der einzelnen Aluminiumcluster im Bereich von 150−200 Atome zur Identifizie- rung von möglichen Multianionen oder Adsorbaten. Letzteres konnte allerdings in Mas- senspektren der Paulfalle untersucht und ausgeschlossen werden (siehe Kapitel 3.5, Aufzeichnen eines Massenspektrums). Ein einfach zu integrierendes Konzept stellt das kollineare Multi-Bounce-TOF (MBTOF)406 dar, eine spezielle Variante des Multi-Reflectron-TOFs407. Hier wird die Flugstrecke und -zeit der Ionen durch mehrmaliges Reflektieren zwischen zwei elektro- statischen Spiegeln erweitert und die Auflösung gesteigert. Um einen über mehrere