Techniklexikon

Atomquellen

Quellen atomarer Proben für spektroskopische und andere Experimente. Für spektroskopische Untersuchungen an Atomen ist es besonders wichtig, monoatomare Proben zur Verfügung zu haben. Die einfachste Form von Atomquellen sind Dampfzellen, bei denen ein zuvor evakuiertes, transparentes Gefäss mit dem interessierenden Stoff gefüllt wird. Dies kann entweder in Form eines Gases geschehen oder in Form eines flüssigen oder festen Reservoirs, aus dem Atome in die Gasphase verdampfen.

In Flammen werden kleine Tröpfchen einer Lösung des interessierenden Stoffes in einem Brenner mit einem Luft-Acetylen-Gemisch gemischt. Durch chemische Reaktionen in der Flamme werden Bindungen in der Substanz aufgebrochen, so dass monoatomares Gas zur Verfügung steht. Durch die in der Flamme herrschenden Temperaturen von 1000-3000 K werden die Atome teilweise auch schon in einen angeregten Zustand gehoben, was in der Atom-Emissionsspektroskopie von Bedeutung ist. Im Graphit-Ofen (engl. furnace) wird das interessierende Material in einem Graphit-Röhrchen, welches durch einen Widerstandsdraht geheizt wird, verdampft. Ein inertes Puffergas sorgt dafür, dass die Atome im Zentrum des Röhrchens (typische Längen 5-10 cm) gehalten werden. Für Metalldämpfe bei hohen Dichten eignen sich besonders Heat-Pipes. Durch eine ausgeklügelte Anordnung von Kühlschlangen und einer Puffergas-Zone wird dabei verhindert, dass sich Metalldampf an den Fenstern der Zelle niederschlägt, was bei Absorptionsexperimenten sehr störend ist. Eine andere Gruppe spektroskopischer Experimente benutzt Atomstrahlen als Atomquelle. Für Licht, das senkrecht zum Atomstrahl einfällt, ist die Doppler-Breite in der Regel stark reduziert. Grundsätzlich unterscheidet man kontinuierliche und gepulste Strahlen. Die Auswahl hängt von der spezifischen Anwendung ab.