Laserspektroskopie am kollimierten Atomstrahl

Atomstrahllaserspektroskopie, eine spezielle Methode der Laserspektroskopie, bei der die Anregung des zu untersuchenden Stoffes in einem Atom- bzw. Molekularstrahl stattfindet. Man unterscheidet thermische Atomstrahlen, die meist durch Verdampfung einer festen oder flüssigen Probe in einem Ofen oder durch Expansion eines Gases produziert werden, und schnelle Atomstrahlen (Fast-Beam-Spektroskopie), die häufig als Ionenstrahlen in einem elektrischen Feld sehr stark beschleunigt und dann durch Ladungsaustausch neutralisiert werden. Da neutrale Atome niedrigere Anregungsenergien als Ionen aufweisen, haben Atomstrahlen ein breiteres Einsatzspektrum, zumal der apparative Aufwand bei thermischen Atomstrahlen typischerweise wesentlich geringer ist. Die Laserspektroskopie am Atomstrahl bietet eine ganze Reihe von Möglichkeiten, die z.B. bei der Laserspektroskopie in der optischen Zelle nicht existieren. Verringert man den Öffnungswinkel q des Atomstrahls durch Kollimationsblenden, dann lässt sich die effektive Dopplerbreite D = Dw_D sinq sehr stark reduzieren (siehe Abb.). Ausserdem kann man bei ausreichend geringer Dichte im Atomstrahl freie Teilchen untersuchen, d.h. ohne Einfluss von Stössen oder Wechselwirkung mit anderen Teilchen.

Laserspektroskopie am kollimierten Atomstrahl: schematischer Aufbau. Die Probe wird in einem Ofen verdampft, der entstehende thermische Atomstrahl A durch eine Lochblende B kollimiert und in der Wechselwirkungszone vom Laserstrahl senkrecht überlagert. Die Anregung der Atome im Strahl lässt sich z.B. durch die Messung der Fluoreszenzstrahlung mit einer Abbildungsoptik und einem Photomultiplier PM nachweisen.