IFISUR   23398
INSTITUTO DE FISICA DEL SUR
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
COLTRIMS aplicado al estudio de colisión ion-átomo e ion-molécula, junto con un método numérico alternativo al enfriamiento externo del blanco para la obtención de momentos transversales
Autor/es:
M. ALESSI; P. FOCKE; N. D. CARIATORE; S. OTRANTO
Reunión:
Encuentro; VI Encuentro Sudamericano de Colisiones Inelásticas en la Materia; 2012
Resumen:
La técnica COLTRIMS (Cold Target Recoil-Ion Momentum Spectroscopy) [1] es actualmente una de las herramientas más evolucionadas, en el área de colisiones atómicas y moleculares, que permite re-construir en forma completa la cinemática de procesos de colisiones. La incorporación de blancos fríos su-persónicos, detectores bidimensionales con facilidades multi-hits, avanzados diseños de espectrómetros electrostáticos y módulos de electrónica ultra-rápida, integrados con la técnica de medición por tiempo de vuelo, convierten a dicha técnica en una herra-mienta interesante en el estudio de procesos de colisiones, tales como ionización, exci-tación y transferencia de carga. Por ejemplo, en procesos de captura electrónica la misma permite medir las tres componentes de momentos del ion blanco resultante de la colisión. Estos momentos generalmente son inferiores o del orden de 1a.u., y están afectados por la distribución de momentos térmica inicial del blanco. Para desafectar las mediciones de este mo-mento térmico, y obtener un blanco gaseoso prácticamente en reposo, en general, se uti-liza un blanco supersónico enfriado por su misma expansión adiabática, pero además pre-enfriado externamente. Con estos sis-temas se logran obtener blancos gaseosos a temperaturas del orden y debajo de los 10 K. En nuestro dispositivo [2], no contamos con una etapa de pre-enfriado externa y ob-servamos que las distribuciones de momen-tos transversales (componentes perpendicu-lares a la dirección del proyectil incidente), son afectadas térmicamente en la dirección en que se inyecta el gas del blanco. Tenien-do en cuenta la simetría cilíndrica de la co-lisión, determinamos que la proyección de la componente del momento en la dirección no afectada térmicamente, es equivalente a una transformación de Abel, que a través de su resolvente, nos permite obtener la distri-bución de momento transversal [3]. En nuestro caso, esté método se plan-tea como un procedimiento alternativo a la utilización de un blanco pre-enfriado. En este trabajo, se presentan resulta-dos experimentales obtenidos de las distri-buciones de momentos transversales para procesos de captura selectiva, en los siste-mas: 3He2+ + He y He+ + H2, en el rango de energías de 13.3 - 100 keV/amu (vp 0.73 – 2 a.u.) [2, 4] y 6.25 - 50 keV/amu (vp 0.5 - 1.41 a.u.) [3], respectivamente. Ambos sis-temas de colisión no han sido explorados, en el mismo sentido y rangos de energías, por otros grupos de investigación hasta la fecha. De dichas distribuciones, que pre-sentan interesantes estructuras oscilatorias (ver ejemplo en Figura 1), puede inferirse que los eventos de captura simple registra-dos se corresponden con ángulos de disper-sión del proyectil menores a 1 mrad. Con-juntamente, en la Figura 2 se muestran re-sultados obtenidos de secciones eficaces y momentos longitudinales [2-4]. Los resul-tados experimentales presentados son nor-malizados, complementados y contrastados con resultados teóricos obtenidos a partir del modelo dCTMC de cuatro cuerpos, para el caso ion-átomo, que incluye apantalla-miento dinámico de los electrones, y un modelo Figura 1. Distribuciones de momentos transversa-les en captura simple en el sistema 3He2+ + He totales (a) y de captura al estado (1,1) (b), experi-mentales (obtenidas por el método numérico alter-nativo al enfriamiento externo del blanco) y de dCTMC, a 67 keV/amu, comparadas con similares resultados experimentales obtenidos por Mergel a 62.5 keV/amu [5], con un sistema de enfriamiento externo. CTMC de cinco cuerpos, para el sistema ion-molécula. Para ambos sistemas el acuerdo gene-ral entre la teoría y el experimento es bueno a nivel de secciones eficaces de captura selectiva simple en el rango de energías de colisión bajo estudio. El trabajo en el Centro Atómico Bari-loche ha sido financiado por la CNEA (Ar-gentina). El trabajo en IFISUR-UNS ha si-do financiado por los proyectos PGI 24/F049 y PIP 112-200801-02760 del CO-NICET (Argentina). Figura 2. Distribuciones de momentos longitudina-les teóricas obtenidas con el modelo de CTMC, junto con resultados experimentales de estados selectivos de captura (SSC) en el sistema He+ + H2 a 100 y 200 keV [3]. Las barras indican las posi-ciones de los máximos de SSC y la posición del máximo de la distribución de ionización. Referencias [1] R. Moshammer, M. Unverzagt, W. Schmitt, J. Ullrich and H. Schmidt-Böcking, Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B, 108, 425 (1996). [2] M. Alessi, D. Fregenal and P. Focke, Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B, 269, 484 (2011). [3] M. Alessi, N.D. Cariatore, P. Focke, and S. Otranto, Phys. Rev. A, 85, 042704 (2012). [4] M. Alessi, S. Otranto and P. Focke, Phys. Rev. A, 83, 014701 (2011). [5] V. Mergel, R. Dörner, r. ullrich, J. jagu-tzki, O. Lecinas, S. Nüttgens, et. al., Phys. Rev. Lett., 74, 2200 (1995).