Rev. Phys. Appl. (Paris) 23, 91-96 (1988)
DOI: 10.1051/rphysap:0198800230109100

An easy-to-use method for measuring the flux of free atoms in a cluster beam

J. Cuvellier et A. Binet

Service de Physique des Atomes et des Surfaces, Centre d'Etudes Nucléaires de Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France

Abstract
A method is proposed to measure the flux of free atoms remaining in a beam of clusters. The time-of-flight (TOF) of an Ar beam containing clusters was analysed for this purpose using an electron impact + quadrupole mass spectrometer as detector. When considering TOF's with mass settings at Ar+ , a double mode structure was observed. The slow component was interpreted as coming from Ar clusters that fragment as Ar+ in the ionization chamber of the detector. The rapid mode in the TOF's was linked to the free atoms remaining in the Ar beam. Evaluating the area of this mode allowed one to measure the flux of free atoms in the Ar beam. The method is not restricted to measurements on Ar beams.

Résumé
On décrit une méthode originale permettant de déterminer, dans un faisceau atomique produit par détente supersonique et composé en majorité d'agrégats, la quantité d'atomes restés à l'état de monomères. Pour le cas de l'argon considéré ici, les spectres de vitesse des monomères et des agrégats, mesurés à la masse 40, présentent une structure bimodale qui évolue avec la concentration et la taille des agrégats. La composante lente est associée aux agrégats qui se sont fragmentés dans la chambre d'ionisation. Le mode rapide est attribué aux monomères, et l'intégrale de ce mode est proportionnelle au flux de ces monomères. Des observations identiques ont été faites dans le cas d'un faisceau de N2O.

PACS
3580 - Atomic and molecular measurements and techniques.

Key words
argon -- atomic beams -- atomic clusters -- time of flight spectra -- free atom flux -- cluster beam -- time of flight -- electron impact+quadrupole mass spectrometer -- double mode structure -- Ar beam