Experimenteller Aufbau
Die spektroskopischen Experimente werden an drei sehr ähnlichen Apparaturen durchgeführt, die sich vor allem nur durch die (momentan) verwendeten Clusterquellen und weitere modulare Anbauten unterscheiden:
  • Natriumapparatur: Doppelreflektron-Flugzeitmassenspektrometer mit Gasaggregationsclusterquelle und nachgeschalteter Thermalisierungseinheit. An dieser Apparatur werden z.Zt.Photofragmentationsexperimente zur Bestimmung der kalorischen Eigenschaften der Cluster durchgeführt
  • Silizium/Kohlenstoffapparatur: Reflektron-Flugzeitmassenspektrometer mit Laserverdampfungsquelle und Photoelektronenspektrometer. Hier wird momentan vor allem hochaufgelöste Photoelektronenspektroskopie sowie Ultrakurzzeit-Spektroskopie and kleineren Silizium- und Kohlenstoffclustern durchgeführt
  • Neue Apparatur: Doppelreflektron-Flugzeitmassenspektrometer mit Magnetronsputter-Gasaggregationsclusterquelle und Photoelektronenspektrometer. Diese Clusterapparatur der dritten Generation dient zum Messen von UV-Photoelektronenspektren und Photofragmentationsspektren an Clustern eines sehr weiten Massenbereichs.



Stellvetretend für die Apparaturen soll hier die neue Apparatur etwas genauer beschrieben werden.
 

In der Cluster-Ionen-Quelle wird das Clustermaterial mithilfe einer Gasentladung in einen kalten Gastrom (Mischung aus Helium und Argon) hinein verdampft (bzw. gesputtert), wo es zu Clustern kondensiert. Aufgrund der hohen Ladungsdichte in der Gasentladung ist ein gorßer Teil dieser Cluster positiv oder negativ geladen. Nach dem Verlassen der Quelle werden die Clusterionen durch einen Hochfrequenz-Oktupol zu dem Beschleuniger des Massenspektrometers geführt. 

Dieses Spektrometer dient zum Messen von Größenverteilungen der Cluster sowie zum Selektieren einzelner Clustergrößen für spektroskopische Untersuchungen. Die Ionen durchfliegen dabei zwei Reflektoren und werden am Ende auf dem sogenannten Even-Cup-Detektor (spezieller Detektor mit guter Nachweiswahrscheinlichkeit auch für sehr große Massen) nachgewiesen. Zum Selektieren einzelner Größen dient das Massgate zwischen erstem und zweitem Reflektor. Hierbei handelt es sich um ein Drahtharfen-Pulser, mit dem sich mit einer Auflösung von m/dm=2000 einzelne Massen selektieren lassen. 

Bei Photofragmentationsexperimenten werden dabei die Clusterionen hinter dem Massgate in der statischen Abbrems-Beschleunigungseinheit von einem Laser bestrahlt; der zweite Reflektor dient dann als Massenspektrometer, mit dem sich die Fragmentverteilung messen läßt. 
Für die Aufnahme von Photoelektronenspektren werden die Cluster kurz vor der Wechselwirkungszone des Elektronenspektrometeres stark abgebremst und dann mit einem Laser bestrahlt. Elektronen, die dabei von dem Cluster emittiert werden, werden durch ein Magnetfeld durch eine lange Driftröhre zu einem Detektor geführt und dort nachgewiesen. Aus der Flugzeit der Elektron berechnet man dann ihre kinetische Energie; da man die Photonenenergie kennt, kann man daraus wiederum die Bindungsenergie der Elektronen berechenen.

Um einen Eindruck von dem tatsächlichen Aufbau zu bekommen, ist unten noch eine Konstruktionszeichnung der Apparatur abgebildet.