Techniklexikon

Monochromator

OptikOberflächen- und Grenzflächenphysik, 1) Optik: Gerät zum Erzeugen von Licht nur einer bestimmten Wellenlänge (Spektrograph). Ein multichromatischer Lichtstrahl wird über eine Kollimator-Optik parallelisiert und in einem Prisma spektral zerlegt. Eine zweite Optik bildet einen bestimmten Teil des Spektrums auf einen Austrittsspalt ab. Durch Drehen des Prismas kann die ausgesonderte Wellenlänge verändert werden. Heute werden vielfach auch optische Beugungsgitter anstelle des Prismas verwendet. Zur Erhöhung der Schmalbandigkeit (Monochromasie) kann man zwei Monochromatoren zu einem Doppelmonochromator hintereinanderschalten.

2) Oberflächenphysik: Elektronenmonochromator, Analysator, Vorrichtung zur Analyse der Energieverteilung von Elektronen, die von einer Oberfläche emittiert oder an ihr gestreut werden. Dazu verwendet man unterschiedliche Elektronenenergie-Analysatoren oder Elektronenmonochromatoren. Man unterscheidet zwischen dem Feldverzögerungs-Analysator (Retarding Field Analyser, RFA), dem Zylinderspiegelanalysator (Cylindrical Mirror Analyser, CMA) dem 127°-Analysator und dem Halbkugelanalysator (Concentric Hemisphere Analyser, CHA). Beim RFA werden die Elektronen in einem Gegenfeld abgebremst, so dass nur Elektronen oberhalb der Abbremsspannung den Detektor erreichen und nachgewiesen werden können. Die Elektronenenergieverteilung N(E) erhält man dann durch Differentiation des Messsignals. Als RFA wird häufig ein LEED-Gerät eingesetzt, in dem eine Abbremsspannung an die Gitter angelegt wird. Die anderen Analysatoren arbeiten, wie optische Monochromatoren, dispersiv. Die Elektronen treten durch einen Eintrittsspalt in ein elektrisches Feld ein und werden entsprechend ihrer kinetischen Energie abgelenkt. Elektronen mit einer ganz bestimmten Energie erreichen den Austrittsspalt, treffen auf den dahinter befindlichen Detektor und können nachgewiesen werden. Das Verändern der Feldstärke ermöglicht die direkte Messung der Energieverteilung N(E). Der CMA besteht aus zwei konzentrisch angeordneten Metallzylindern, zwischen denen eine Potentialdifferenz angelegt wird. Der 127°-Analysator arbeitet auf ähnliche Weise, verwendet aber 127°-Zylinder-Segmente. Der Halbkugelanalysator besteht aus zwei konzentrischen Halbkugeln, zwischen denen eine Potentialdifferenz anliegt, er wirkt in zwei Dimensionen fokussierend und wird häufig in der Photoelektronenspektroskopie eingesetzt.

Monochromator: Schematische Darstellung der verschiedenen Elektronenenergie-Analysatoren: a) Querschnitt durch einen CMA; Elektronen werden im elektrischen Feld zwischen zwei konzentrischen Zylindern abgelenkt. Die Elektronen mit der »gewünschten« Energie erreichen den Austrittsspalt. b) Querschnitt durch einen 127°-Analysator. c) Querschnitt durch einen Halbkugelanalysator.