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Title
Coincidence measurements of electrons emitted from solid surfaces irradiated with electrons, photons and ions / Werner Smekal
AuthorSmekal, Werner
CensorWerner, Wolfgang ; Bauer, Peter
Published2007
Description141 S. : IV, 135 Bl.
Institutional NoteWien, Techn. Univ., Diss., 2007
Annotation
Zsfassung in dt. Sprache
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Oberflächenphysik, Elektronenemission, Koinzidenzspektroskopie, Plasmonen, Sekundärelektronen
Keywords (EN)surface, electron, emission, coincidence, spectroscopy, plasmons
Keywords (GND)Festkörperoberfläche / Teilchenstrahl / Elektronenemission / Koinzidenzspektrometrie
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-19655 Persistent Identifier (URN)
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Coincidence measurements of electrons emitted from solid surfaces irradiated with electrons, photons and ions [8.13 mb]
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Abstract (German)

Bei der Elektronenkoinzidenzspektroskopie an Oberflächen wird die Energie und die Emissionsrichtung von emittierten Elektronen von zwei Spektrometern gemessen. Durch die zusätzliche Aufzeichnung der Ankunftszeiten der Elektronen in den beiden Spektrometern ist es möglich, korrelierte Elektronenemission zu studieren. Im Laufe dieser Disseration wurden Koinzidenzexperimente bei photonen-, elektronen- und ioneninduzierter Elektronenemission durchgeführt:

Bei der Auger-Photoelectron coincidence spectroscopy (APECS) werden Augerelektronen und Photoelektronen, welche im selben Photoionisationsprozess enstanden sind, in Koinzidenz gemessen. Am Synchrotron in Triest (ELETTRA) wurden Koinzidenzexperimente an Silizium durchgeführt, wobei gezeigt wurde, dass man die Entstehungstiefe der Photoelektronen selektieren kann, indem man diese in Koinzidenz mit Augerelektronen, die einen gewissen Energieverlust erfahren haben, misst.

Die Energie- und Impulsdichten von Sekundärelektronen, die von Festkörpern emittiert werden, können mittels (e, 2e)-Koinzidenzspektroskopie vermessen werden, bei der reflektierte und emittierte Elektronen in Koinzidenz gemessen werden. Bei dem hier beschriebenen Experiment wurde der Zerfall von Plasmonen in einem Al (100)-Einkristall untersucht. Aus den Koinzidenzspektren kann der Schluss gezogen werden, dass die emittierten Sekundärelektronen hauptsächlich aus dem Zerfall von Oberflächen- und Volumsplasmonen stammen, die jeweils in einzelne Elektron-Lochpaare zerfallen. Nur ein kleiner Teil der emittierten Sekundärelektronen sind auf Grund der Kollisionskaskade entstanden.

Ein neues Magnetfeld-Flugzeit Elektronenspektrometer wurde konstruiert, welches in der Lage ist, den Impuls emittierter Elektronen zu ermitteln.

Die Hemisphäre über der Probe wird dabei auf einen (kreisrunden) MCP-Detektor abgebildet, wodurch im Prinzip jedes emittierte Elektron erfasst wird, was zu einer beträchtlichen Steigerung der Koinzidenzrate führt. Bei ersten Messungen wurde die Cs+ induzierte Elektronenemission von einer polykristallinen Goldprobe untersucht.

Abstract (English)

In electron coincidence spectroscopy of solid surfaces energy and emission direction of emitted electrons are commonly measured by two spectrometers. The time of arrival of the electrons in the spectrometers is recorded by timing electronics. In this way, it is possible to study correlated electron emission. In this work coincidence spectroscopy experiments for photon-, electron- and ion-induced emission of electrons were conducted:

In Auger-Photoelectron coincidence spectroscopy (APECS) an Auger and a photoelectron created in the same ionization process are measured in coincidence. Electron coincidence measurements on Si were conducted and it was proven that if photoelectrons are measured in coincidence with Augerelectrons that have lost a certain fraction of their original energy, one can select the depth range of individual photoelectrons.

(e, 2e) coincidence spectroscopy enables one to measure electron energy-momentum densities in solid targets by measuring the reflected electrons and the excited electrons in coincidence. To investigate the decay of electron excited plasmons in an Al (100) single crystal secondary electrons were measured in coincidence with the inelastic features of the elastic peak. The evaluation of the results demonstrate, that the secondary electrons emitted from the solid stem from surface and bulk plasmons which decay into single electron-hole pairs. Only a small part of the spectra can be attributed to electrons excited by the collision cascade of secondary electrons.

A new kind of magnetic-field time-of-flight electron spectrometer was designed and built in the process of this thesis. This spectrometer is able to determine the momenta of the emitted electrons from a solid surface and is therefore kinematically complete. Since the spectrometer consists of a detector with a solid angle of detection of 2[pi] for up to 14 emitted electrons, coincidence measurements with unprecedented high coincidence count rates are achievable in this way. For first test experiments Cs+ [Cs hoch +] induced electron emission on Au was investigated.