Estados selectivos de captura de electrones en colisiones de 3He2+ + He a energías intermedias de impacto aplicando la técnica COLTRIMS

M. ALESSI; S. OTRANTO; D. FREGENAL; P. FOCKE

Encuentro; V Encuentro Sudamericano de Colisiones Inelásticas con la materia; 2010

Durante la última década el desarrollo dela técnica COLTRIMS (Cold Target Recoil - IonMomentum Spectroscopy) ha provocado uncambio fundamental en la investigación de coli-siones atómicas y moleculares. Dicha técnicatambién conocida como Reaction Microscope,es actualmente una de las herramientas máscompletas que permite reconstruir con alta reso-lución y en forma detallada procesos de colisio-nes que involucren átomos, moléculas y clustersen estado gaseoso.Lo novedoso de dicha técnica es la incor-poración e integración de blancos fríos supersó-nicos, detectores bidimensionales de partículas yespectrómetros electrostáticos; que junto con eldesarrollo de electrónica ultra-rapida y la técnicade medición por tiempo de vuelo (TOF), la con-vierten en una herramienta fundamental para elestudio de procesos que involucren transferenciade carga, simple y múltiple ionización por io-nes, electrones y fotones, entre otros procesos.La utilización de un haz supersónico co-limado para la producción de blancos fríos loca-lizados y de detectores de partículas sensibles ala posición, es lo que determina la resolución yprecisión en la medición de los momentos trans-feridos durante las colisiones.Dicha técnica lleva poco más de diez añosde desarrollo y aplicación, y se encuentra enplena producción en su país gestador, Alemaniay en países como Estados Unidos, Francia y Ja-pón. Luego de varios años de desarrollo se logróla optimización de diversas partes de los diseñosoriginales. En nuestro país, es una técnica nuevay se ha incorporado en los últimos años en nues-tro laboratorio. La versión del equipamiento im-plementado en el Centro Atómico Bariloche co-rresponde a uno de las primeras variantes de latécnica desarrollada en Alemania, con algunasmodificaciones que fueron incorporándose du-rante el montaje y caracterización del presenteequipo.La línea experimental de Bariloche constade un sistema de transporte y colimación del hazde proyectiles (iones/átomos) provenientes delacelerador Kevatron tipo Cockcroft-Walton, quepermite alcanzar energías del orden de 10 a250 keV. Dicho haz es transportado hacia lazona de colisión, dentro de una cámara que al-canza presiones de base del orden de 10 -8 Torr,donde impacta con un haz supersónico gaseosoenfriado, ya sea atómico o molecular. En nuestrocaso, el enfriamiento del blanco se produce du-rante una expansión adiabática del mismo, a tra-vés de un sistema de tobera-skimmer. Tal en-friamiento tiene el objetivo de reducir conside-rablemente la distribución de momentos inicialdel blanco, hasta llegar a ser despreciable, com-parada con los momentos transferidos durantelos procesos de colisiones.Los fragmentos e iones en retroceso pro-ducidos durante las colisiones, son extraídosutilizando un espectrómetro electrostático y sondetectados por medio de un detector sensible a laposición (DLD40) tipo multi-hit, conformadopor micro-channelplates (MCP) y ánodo porlíneas de retraso. Dicho detector junto con latécnica de medición TOF, la incorporación decampos eléctricos en la línea emergente del pro-yectil y la utilización de detectores ultra-rápidos(tipo channeltron) permiten medir en coinciden-cia los momentos de los iones producidos en lascolisiones y el estado de carga del proyectilemergente. Esta configuración de medición abrelas puertas hacia una nueva técnica en la cualtoda la cinemática producida durante la colisiónpuede ser reconstruida, a través de la determina-ción de la posición de impacto de los fragmen-tos residuales sobre detectores bidimensionalesy el tiempo de vuelo de los fragmentos y el pro-yectil.En este trabajo como muestra del desem-peño y caracterización del equipo, presentamosmediciones de captura simple de electrones encolisiones de 3He2+ como proyectil incidentesobre blancos de He. El estudio fue realizadoen el rango de energías intermedias de 13.3 -100 keV/amu, rango en energías hasta ahorano explorado en la literatura. Fueron deter-minadas las distribuciones de momentos lon-gitudinales en las cuales se identificaron lascontribuciones de los distintos procesos decaptura asociados al estado fundamental yestados excitados (Fig. 1). Se determinaronsecciones eficaces de estados selectivos decaptura simple como función de la energía deimpacto del proyectil. Los resultados obteni-dos muestran un buen acuerdo con medicio-nes existentes del grupo de Frankfurt [1],donde se exponen datos en el rango de ener-gias de impacto de 60 keV/amu a 250keV/amu; así como con datos más resientesdel grupo de Lanzhou [2] a 7.5 keV/amu. Losdatos experimentales presentados tambiénson contrastados con resultados obtenidos eneste trabajo con el método de trayectoriasclasicas de Monte Carlo (Fig. 2).En este trabajo también por medio delmodelo dCTMC se ponen en evidencia lascontribuciones de cada uno de los canales(1,1), (1,2), (2,1) y (3,1) en forma discrimi-nada, muchos de los cuales no pueden serresueltos experimentalmente, como porejemplo los canales (1,2) y (2,1), dada la si-metría del presente proceso.