Messungen differentieller, elastischer Wirkungsquerschnitte an den Systemen He-Kr, He-Xe

Abstract

An einer neuen Kreuzstrahlapparatur, die durch die Einsatzmöglichkeit von Düsenstrahlen und einen Universaldetektor mit Elektronenstoß-ionisator gekennzeichnet ist, wurden in Streuexperimenten bei je zwei Stoßenergien (etwa 25 bzw. 65 meV) hochaufgelöste Winkelverteilungen für die Stoßpartner Helium-Krypton und Helium-Xenon gemessen. Die van der Waals-Wechselwirkung dieser Edelgaspaare zeichnet sich durch eine besonders flache Potentialmulde aus, so daß keine Regenbogenstruktur in den gemessenen Verteilungen zu sehen ist. Diese weisen aber wegen der kleinen reduzierten Massen ausgeprägte Diffraktionsoszillationen auf, die aufgrund der hohen Winkel- und Energieauflösung der Meßanordnung eine Tiefe von bis zu einer Zehnerpotenz haben und damit insbesondere bei He-Xe an Genauigkeit die bisher veröffentlichten Meßdaten für dieses system übertreffen. Durch den Vergleich berechneter differentieller Streuquerschnitte unter sorgfältiger Berücksichtigung der Mittelungseinflüsse können Potentiale durch Variation von Parametern an die Meßdaten angepaßt werden. Dabei kann der Nulldurchgang aus der Lage der Diffraktionsoszillatoren mit einer Genauigkeit von besser als +/- 1% bestimmt werden und stellt damit die genaueste Meßgröße dar. Sichere Rückschlüsse über die Tiefe des Potentialtopfes lassen die Intensitäten in den Minima der Querschnitte zu, die das unterschiedlich einsetzende Abklingen der Oszillationen widerspiegeln. Dadurch wird die Bestimmung der Tiefe mit einer Genauigkeit von +/- 5% ermöglicht. Außerdem wurde im Bereich der Kleinwinkelstreuung bei der niedrigeren Stoßenergie eine Sattelstruktur in den Winkelverteilungen gefunden, die von der äußeren Wand des Potentialtopfes abhängt. Zusammen mit Messungen des zweiten Virialkoeffizienten im Bereich niedriger Temperaturen können bei sonst vorgegebenem Potentialverlauf die Absolutwerte des Potentials im Bereich des Wendepunktes auf 5-10% genau bestimmt werden. Für das System Helium-Xenon wurde ein neues Wechselwirkungspotential mit ε = 2.479 meV, σ = 3.548 Å und RM = 3.989 Å bestimmt, das die Diskrepanz zwischen dem HFD-1 Potential [Smith, Rulis, Scoles, Aziz, Nain, J. Chem. Phys. 67, 152 (1976)] und dem HFD-A Potential [Danielson, Keil, J. Chem. Phys. 88, 851 (1988)] klärt. Im Vergleich zum hier erhaltenen stellt sich das HFD-A Potential mit ε = 2.636 meV als deutlich zu tief heraus, während sich der Topf des HFD-1 Potential nach außen hin als zu schmal erweist.