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

ALESSI, M.; FOCKE, P.; CARIATORE, N. D.; OTRANTO, S.

Rosario

Congreso; VI Encuentro Sudamericano de Colisiones Inelásticas en la Materia; 2012

Facultad de Ciencias Exactas Ingenieria y Agrimensura

La técnica COLTRIMS (Cold Target Recoil-Ion Momentum Spectroscopy) [1] es actualmente una de las herramientas más evolucionadas en su versión del ´reaction microscope´, en el área de colisiones atómicas y moleculares, que permite reconstruir en forma completa la cinemática de procesos de colisiones.La incorporación de blancos fríos supersónicos, 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 herramienta interesante en el estudio de procesos de colisiones, tales como ionización, excitación y transferencia de carga, procesos multi-electrónicos y fragmentación de moléculas.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 1 a.u., y están afectados por la distribución de momentos térmica inicial del blanco. Para desafectar las mediciones de este momento térmico y obtener un blanco gaseoso prácticamente en reposo, en general, se utiliza un blanco supersónico enfriado por su misma expansión adiabática, pero además pre-enfriado externamente. Con estos sistemas se logran obtener blancos gaseosos a temperaturas internas, en la dirección del jet, del orden y debajo de los 2 mK [1]. En nuestro dispositivo [2], no contamos con una etapa de pre-enfriado externa (logramos temperaturas internas del orden de 4 a 10 K, dependiendo del gas) y observamos que las distribuciones de momentos transversales (componentes perpendiculares a la dirección del proyectil incidente), son afectadas térmicamente en la dirección en que se inyecta el gas del blanco. Teniendo en cuenta la simetría cilíndrica de la colisión, 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 distribución de momento transversal [3].En nuestro caso, esté método se plantea como un procedimiento alternativo a la utilización de un blanco pre-enfriado.En este trabajo, se presentan resulta dos experimentales obtenidos de las distribuciones de momentos transversales para procesos de captura selectiva, en los sistemas: ^{3}He^{2+} + He y He^{+} + H_{2} , 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 (v p = 0.5 - 1.41 a.u.) [3], respectivamente. Ambos sistemas 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 presentan interesantes estructuras oscilatorias, puede inferirse que los eventos de captura simple registrados se corresponden con ángulos de dispersión del proyectil menores a 1 mrad. Conjuntamente, en la Figura 2 se muestran resultados obtenidos de secciones eficaces y momentos longitudinales [2-4]. Los resultados experimentales presentados son normalizados, complementados y contrastados con resultados teóricos obtenidos a partir del modelo dCTMC de cuatro cuerpos, para el caso ion-átomo, que incluye apantallamiento dinámico de los electrones, y un modelo CTMC de cinco cuerpos, para el sistema ion-molécula.Para ambos sistemas el acuerdo general 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 Bariloche ha sido financiado por la CNEA (Argentina). El trabajo en IFISUR-UNS ha sido financiado por los proyectos PGI 24/F049 y PIP 112-200801-02760 del CONICET (Argentina).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, et. al., Phys. Rev. Lett., 74, 2200 (1995).