Messung der Anlagerungswahrscheinlichkeit von Elektronen an Sauerstoff mittels einer Laufzeitmethode

Abstract

Die Entwicklung einer Anordnung zur Untersuchung der Anlagerungswahrscheinlichkeit langsamer Elektronen an Molekeln wird beschrieben. Das Prinzip ist folgendes: In einen Gasraum mit homogenem elektrischen Zugfeld treten langsame Elektronen ein und lagern sich zum Teil an Gasmolekeln an. Die Anlagerungsorte sind statistisch verteilt. Die Laufzeit der Teilchen über eine bestimmte Driftstrecke im Zugfeld hängt vom Anlagerungsort ab. Gemessen wird die Häufigkeitsverteilung der Laufzeiten zwischen zwei zum Zugfeld senkrechten Ebenen. Als Steuerorgane dienen ebene Gitteranordnungen (Tore), die mit Rechteckspannungen moduliert werden. Das Meßergebnis liefert die Anlagerungswahrscheinlichkeit pro cm Driftweg und die Driftgeschwindigkeiten der beteiligten Trägerarten, insbesondere auch bei verwickelteren Vorgängen wie Anlagerung weiterer Molekeln an das primär gebildete Ion. Die Methode ist frei von prinzipiellen Fehlerquellen, die bei den bisher verwendeten Methoden nachzuweisen sind. Die Methode wurde auf Sauerstoff angewendet. Die gefundenen Werte werden verglichen mit Ergebnissen von Healey und Kirkpatrick sowie von Bradbury. Sie stimmen für Elektronenenergien oberhalb von 2 eV mit den von Healey und Kirkpatrick gefundenen Werten überein, für Energien unterhalb von 1,5 eV mit denen von Bradbury. Bezüglich des Mechanismus des Anlagerungsvorganges wird gefunden, daß in der Regel unmittelbar bei der Anlagerung des Elektrons ein negatives Ion der Beweglichkeit von 2,68 cm2 · at/V · sec ± 5% gebildet wird. Dagegen vermutete Bradbury, daß durch Elektronenstoß zunächst ein Ion der Beweglichkeit von etwa 3,3 gebildet wird, das nach einem auf Normalbedingungen reduzierten mittleren Alter von etwa 10-4 sec in ein Ion der Beweglichkeit 2,65 übergeht. Ein solcher Prozeß ist nach den hier mitgeteilten Ergebnissen nicht ausgeschlossen, kann aber nur von untergeordneter Bedeutung sein.