Kurzfassung
In der vorliegenden Arbeit werden Entwicklung und Aufbau eines zur
Spurenstoffanalytik geeigneten neuen Meßsystems beschrieben. Es
beruht auf der Resonanz-verstärkten Mehrphotonen-Ionisation (REMPI)
des Analyten mit nachfolgender
Massenanalyse der Ionisationsprodukte mit einem Flugzeitmassenspektrometer
(TOF). An apparativen Besonderheiten verdient die auf den ionenoptisch
relevanten Oberflächen erzeugte Beschichtung mit chemisch inertem,
mikroporösem Titannitrid besondere Erwähnung, die dauerhaft
niedrigen Oberflächenwiderstand und dadurch langzeitig stabilen Betrieb
gewährleistet. Die spektroskopischen Untersuchungen mit dem System
umfassen die Bestimmung der Ionisationseffizienz für zehn verschiedene
Anregungs/Ionisations-Schemata des Elements Quecksilber. Die Daten zeigen, daß
wirksame Photoionisation nur über den 631-Zustand
möglich ist. Bei Ionisation von dort über einen
Autoionisationszustand wird gegenüber dem stärksten bisher
in der Literatur beschriebenen Ionisationspfad eine Verbesserung um den
Faktor 40 erreicht. Pulsbare Abzugsfelder erlauben die Anregung der Probe
ohne Feldeinfluß , wodurch u.a. die Untersuchung hochangeregter
Zustände möglich ist. Spektral aufgelöste Messungen der
Rydbergspektren zeigen den Einfluß der Hyperfeinstruktur. Abschließend
wird gezeigt, daß die Methode mit einem einzigen Laserschuß
iosotopenspezifische Daten einer Probe im Spurenkonzentrationsbereich zu
liefern imstande ist.
Resonanze Enhanced Multiphoton Ionization Time-of-Flight spectroskopy (REMPI TOF) of mercury --- Development and set up of a device for trace-level analysis. This work describes a device for trace analysis by Resonant Enhanced Multiphoton Ionization (REMPI) with subsequent Time-Of-Flight (TOF) analysis of the ionization products. An important feature of the device is the coating of all surfaces relevant for the ion optics with spongiform, chemically inert titanium nitride, providing high surface conductivity and stable operation. The spectroscopic investigations include the determination of ionization efficiencies of ten different excitation/ionization schemes of elemental mercury. It turns out that no efficient ionization is possible unless the first excitation step proceeds through the 631 level. An improvement by a factor of 40 with respect to the most efficient excitation-ionization path so far described is obtained when ionization is carried out via an autoionization state populated from the 631 state. Pulsed extraction fields are used to examine the sample under field-free conditions. High-lying Rydberg states can thus be studied. The hyperfine split of the Rydberg spectra is resolved. Finally it is shown that single-shot isotope-specific trace-gas data can be obtained, proving the suitability of the method for practical applications in trace-level analysis.