Untersuchungen zur Reaktionsdynamik kleiner Moleküle mittels interferometrischer VUV-VUV Anrege-Abfrage Spektroskopie

Abstract

Die Dynamik unterschiedlicher atomarer und molekularer Systeme wird mit Hilfe der Anrege- Abfrage-Spektroskopie im VUV-Spektralbereich untersucht. Die hierfür nötigen intensiven ultrakurzen Lichtpulse liefert eine Hohe Harmonischen Quelle, die die fünfte Harmonische eines Titan:Sapphir-Lasersystems erzeugt. Diese werden mit Hilfe eines reflektiven Wellenfrontteilers in zwei Replika mit präzise einstellbarem optischen Wegunterschied aufgeteilt und zur zeitaufgelösten Messung verschiedener Photoionisationsprozesse genutzt. Das Konzept des Wellenfrontteilers verhindert eine Verkippung der Pulsfronten der beiden Pulspaare, wodurch Messungen mit interferometrischen Kontrast möglich sind. Mit einem Ionenmikroskop können die VUV-Pulse anhand der zeitaufgelöste Photoionisation von Edelgasen, welche die nichtlineare interferometrische Autokorrelation zweiter Ordnung erzeugt, präzise charakterisiert werden. Zusätzlich wird auch der Einfluss eines bichromatischen Lichtfelds auf das Signal der interferometrischen Autokorrelation theoretisch und experimentell untersucht. Anschließend gibt ein Anrege-Abfrage Experiment Aufschluss über die Photodissoziationsdynamik von molekularem Sauerstoff nach Anregung in das Schumann- Runge-Kontinuum. Neben der Zwei-Photonen-Absorption liefert die zeitaufgelöste Drei-Photonen- Absorption mit dem atomaren Sauerstoffion eine zusätzliche Observable, welche das intrinsische Ionisationsfenster erweitert. Ein zweiter Aufbau ermöglicht die Aufzeichnung zeitaufgelöster Photoelektronenspektren zur Untersuchung der ultraschnellen Relaxation des Ethylenmoleküls und seinem deuterierten Derivat. Die zeitaufgelösten Photoelektronenspektren lassen die Beobachtung unterschiedlicher dynamischer Prozesse in verschiedenen Energiebereichen zu. Es können so Erkenntnisse über die Dynamik bei der Isomerisierung des Moleküls gewonnen werden.

The dynamic of different atomic and molecular systems are studied by pump-probe spectroscopy. A high harmonic source delivers intense ultrashort light pulses of the fifth harmonic of a titan:sapphire laser system, which are split into two replica with precise adjustable delay by an all-reflective wavefront splitter and utillized for studying different time-resolved photoionisation processes. The wavefrontsplitting concept prevents a wavefront tilt, whereby the measurement with interferometric contrast is accesible. An ion-microscope precisly characterizes the VUV pulses by time-resolved photionisation of rear-gases, yielding in the second-order non-linear interferometric autocorrelation. In addition, the influence of a bichromatic light field on the signal of the interferometric autocorrelation is theoretically and experimentally investigated. A pump-probe experiment provides insights into the photodissociation dynamics of molecular oxygen after excitation into the Schumann-Runge continuum. In comparison to the two-photon absorption, the time-resolved three-photon absorption with the atomic oxygen ion provides an additional observable, which extends the intrinsic ionization window. A second setup allowes the recording of time-resolved photoelectron spectra to study the ultrafast relaxation of the ethylene molecule and its deuterated isotopolouges. The time-resolved photoelectron spectra permit the observation of different dynamic processes in different energy ranges.