Techniklexikon

Energiespektrometer

Energieanalysator, Einrichtung zur experimentellen Bestimmung der Energieverteilung eines Teilchenensembles, z.B. eines Plasmas oder eines Teilchenstrahls. Für die Analyse der Energieverteilung von geladenen Teilchen bietet sich die Verwendung von elektrischen Feldern an. Verschiedene Feldkonfigurationen werden eingesetzt. In Gegenfeldspektrometern laufen die Teilchen parallel zu den Feldlinien in ein elektrostatisches Gegenfeld. Die Teilchen werden dabei abgebremst und erreichen die Detektorplatte am Ende des Gegenfeldspektrometers nur, wenn ihre kinetische Energie E die angelegte Gegenspannung übersteigt. Aus dem Teilchenstrom am Detektor in Abhängigkeit von der angelegten Gegenspannung kann durch Differentiation der Kurve auf die Energieverteilung der Teilchen geschlossen werden. In anderen Spektrometerkonfigurationen treten die Teilchen senkrecht zu den Feldlinien in das elektrostatische Feld ein und beschreiben eine von ihrer Energie abhängige Flugbahn. Für eine vorgewählte Feldstärke erreichen nur Teilchen einer bestimmten Energie E₀ den Ort des Detektors; die Energieverteilung ist dann direkt durch die Teilchenintensität in Abhängigkeit von der verwendeten Feldstärke gegeben. Dieses Spektrometerprinzip kann in einem homogenen elektrischen Feld oder auch in zylinderförmigen bzw. sphärischen Ablenkfeldern ausgenutzt werden. Hierbei werden die fokussierenden Eigenschaften von elektrischen Feldern derart ausgenutzt, dass unter verschiedenen Winkeln in das elektrische Feld eintretende Teilchen gleicher Energie nach einer bestimmten Flugbahn wieder auf einen Punkt fokussiert werden; so lässt sich die Energieunschärfe des Spektrometers, DE, reduzieren und eine verbesserte Energieauflösung (E₀/DE) erzielen.