Photon Induced Inner-shell Excitation Processes of Nitrous Oxide Probed by Angle Resolved Fluorescence and Auger-Electron Spectrometry

Nitrous oxide (NNO) is an asymmetric linear three-atomic molecule. The strong electronegativity of the oxygen introduces a chemical shift on the central nitrogen's electron orbitals, resulting in a 4 eV shift of the core shell levels of the central nitrogen atom compared to the terminal nitrogen ato...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Knie, André
Formato: Libro
Publicado: Kassel University Press GmbH_Legacy 2013
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Descripción
Sumario:Nitrous oxide (NNO) is an asymmetric linear three-atomic molecule. The strong electronegativity of the oxygen introduces a chemical shift on the central nitrogen's electron orbitals, resulting in a 4 eV shift of the core shell levels of the central nitrogen atom compared to the terminal nitrogen atom. Due to this shift energetically overlapping resonances of the terminal and central nitrogen's 1s electrons occur and may lead to quantum mechanical interference of states with differently localized core-holes. The focus of the work is the investigation of the relaxation paths of NNO after excitation of differently localized inner-shell electrons. Several intermediate tasks were performed and described. i) The electron impact induced fluorescence set-up for calibration of the spectrometer-detector combinations was installed. For two wavelength ranges (40 - 120 nm and 160 - 320 nm) calibration spectra of noble gases were recorded and interpreted. The spectra of NNO and its fragments were recorded for comparison with the spectra obtained after synchrotron radiation excitation. ii) The inner-shell excitation was investigated in relative absorption cross sections, ionization yield and fluorescence excitation functions for different wavelength ranges over an energy range from 396 - 410 eV. It was found that the fragmentation of NNO is dependent of the site of the excitation. Fragmentation is more likely when the central nitrogen 1s - pi• resonance is excited compared to the same resonance of the terminal nitrogen. The fluorescence spectrum of NNO was recorded from 170 - 600 nm after inner-shell excitation. It could be shown that the fluorescence of singly ionized fragment molecules is apparent in the UV (170 - 300 nm) which was predicted before. The fluorescence of different vibronic transitions was investigated scanning along the resonances, and no enhancement of bending modes was observed. The angular anisotropy of the fluorescence was determined for different vibrational modes of the A-X transition of NNO+ and is in general agreement with calculations. iii) The angular anisotropy of several Auger-decay channels was determined scanning over the resonance region. Here the differences to the calculations, that neglect all kinds of interference, seem to point to an interference of electronic states with differently localized core holes. Distickstoffmonoxid (NNO) ist ein asymmetrisches lineares dreiatomiges Molekül. Die große Elektronegativität des Sauerstoffs bewirkt eine chemische Verschiebung der Orbitale des zentralen Stickstoffatoms. Dies resultiert in einer Verschiebung der Innerschalenniveaus um etwa 4 eV verglichen mit denen des terminalen Stickstoffatoms. Durch diese Verschiebung überlappen Resonanzen der terminalen und zentralen Stickstoff 1s Elektronen energetisch. Dies könnte zu quantenmechanischen Interferenzen von elektronischen Zuständen mit unterschiedlich lokalisierten Kernelektronenlöchern führen. Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung von Relaxationswegen des NNO nach Anregung von verschieden lokalisierten Innerschalenelektronen. Verschiedene Zwischenziele wurden dafür erreicht und beschrieben. i) Eine Apparatur für elektronenstoßinduzierte Fluoreszenzspektroskopie (EIFS) für die Kalibrierung von Spektrometer-Detektor-Kombinationen wurde aufgebaut. Für zwei Wellenlängenbereiche (40 -120 nm (EUV) und 160 - 320 nm (UV)) wurden Kalibrierungsspektren aufgezeichnet und ausgewertet. Das EIFS-Spektrum von NNO wurde zum Vergleich mit sychrotronstrahlungs-photoneninduzierten Fluoreszenzspektrometrie (PIFS) Spektren aufgezeichnet. ii) Die Innerschalenanregung von NNO wurde untersucht. Dafür wurden relative Absorptionswirkungsquerschnitte, Ionisationsausbeuten und Fluoreszenzanregungsfunktionen für verschiedene Wellenlängenbereiche über einen Anregungsenergiebereich von 399 bis 410 eV bestimmt. Dabei wurde erkannt, dass die Fragmentation von NNO abhängig vom Ort der Anregung ist. Die Fragmentation