Eddigi pályám során kutatásaimat a következő területeken végeztem:

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Eddigi pályám során kutatásaimat a következő területeken végeztem:"

Zita Nóra Halászné
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 Eddigi pályám során kutatásaimat a következő területeken végeztem: elektronoptika elektronspektroszkópia Tőkési Károly elektron-atom, ion-atom ütközési rendszerek kísérleti tanulmányozás elméleti számítások a klasszikus pálya Monte Carlo módszer segítségével elektrontranszport Magyar Tudományos folyamatok Akadémia szimulációja Atommagkutató Monte Carlo Intézete módszerrel (ATOMKI) Debrecen ionok és szilárdtest-felületek kölcsönhatásának tanulmányozása nagytöltésű ionok kölcsönhatásainak vizsgálata vezető mikro-kapillárisokkal nagytöltésű ionok, elektronok és pozitronok kölcsönhatásainak vizsgálata szigetelő mikro- és egyedi makro-kapilláris felületekkel intenzív lézer impulzusok kölcsönhatásainak vizsgálata atomokkal és molekulákkal kisenergiájú antiprotonok ütközései atomokkal és molekulákkal

Debrecen, Hungary 2.0 1.5 Y (a.u.) 1.0 0.5 0.

2 Többszörös szórások atomi ütközésekben Hungarian Academy of Sciences Tőkési Károly Institute of Nuclear Research of the Hungarian Academy of Sciences, (ATOMKI), Debrecen, Hungary Y (a.u.) electron projectile target nucleus Z (a.u.)

3 Klasszikus ütközési kép v + nxv

4 Kivonat Alap ötlet Miért? Rövid történet Klasszikus pályájú Monte Carlo technika - analízis többszörös szórás Jelenlegi helyzetkép - Példák Összegzés

5 Ping-pong game: heavy paddle light ball Elastic scattering: After: Before: M V m M V m v Momentum conservation: Energy conservation: MV = MV' + mv MV = ' mv 2 MV + 2 V ' = V 1 m / 1+ m / M M v = 2V 1+ 1 m / M The final velocity of the light particle in the laboratory frame Large energy gain

6 Energy gain in ping-pong game Projectile velocity (V) E V =0.5 m e V 2 kicks: ball velocity: 2V 4V 6V 8V 10V ball energy: 4 E V 16 E V 36 E V 64 E V 100 E V

7 Töltött részecskék mozgó mágneses terekben B B 2

8 Töltött részecskék mozgó mágneses Üttörő munka: E. terekben Fermi, Phys Rev. 75 (1949) B 1 A kozmikus sugárzás nagyenergiájú részecskéinek eredete Atomi ütközésekben? Tipikus értékek: B: ~ 10 5 gauss V: ~ 30 km/s Energianyereség: ~ 10 ev / visszaverődés Ütközések száma: ~10 8 Kezdeti energia: néhány MeV (protonokra) Végenergia: néhány GeV B 2

9 Energy distribution of the cosmic particles (particle / (m 2 sr s GeV)) Pierre Auger project - Argentina 1600 detectors in 3000 km 2 1 GeV 1 TeV exa zetta Source: M. Boratav, Probing theories with Cosmic rays Europhysics News, September/October (2002), 162

10 Mechanism Movie + v a (<V) V ~2V Binary Encounter + v a (<V) V ~2V ~4V + ~2V + ~2V Start with: target ionization: projectile ionization (loss): ve= 2V, 4V, 6V, or V, 3V, 5V, References: 1. B. Sulik et al., Phys. Rev. Lett. 88, 73201(2001), 2. B. Sulik, K. Tőkési, Advances in Quantum Chemistry 52 (2007) 253.

11 Ionization in ion-atom collisions Description: Z P /Z T 10 1 adiabatic Molecular development MO? CDW Distorted wawe approximations Coupled PWBA channels Perturbative calculations 0.1 methods v P /v e fast Non-perturbative models: Classical (CTMC)- see later Exact quantum models, e.g., one dimensional scattering on a delta potential Surprise (Wang et al.,1991): 6V 4V 2V 2V 4V 6V

12 Vizsgálati módszer: Klasszikus pályájú Monte Carlo közelítés Klasszikus nemperturbatív módszer A többtest kölcsönhatások figyelembevétele Coulomb vagy modell potenciál: ( Z V(r) = Lövedék 1) Ω( r) + 1, r v V(r Pe ) elektron V(r TP ) V(r Te ) where Ω(r) = céltárgymag Elméleti kísérlet r / d [ Hd( e 1) + 1] 1 Kezdeti feltételek véletlen választása Ütközést leíró paraméterek meghatározása: Nagyszámú egyedi pálya nyomon követése.

13 Example electron g First collisions projectile second collisions Target nucleus

14 A Fermi-féle ionizációs mechanizmus megfigyelése a kétszeresen differenciális hatáskeresztmetszetekben. A többszörös szórás járulékának szétválasztása. Elsőrendű Born közelítés kivállóan alkalmazható könnyű és gyors lövedékek esetében. Magasabb rendű folyamatok járuléka: az elsőrendűekre rárakódott többletjárulék. DDCS cm 2 /sr/ev Energia ev Az azonosítás kulcsa: kinematika

15 Observation of the Fermi-shuttle process in the double-differential electron spectra. Angular distributions. rotation Ion-beam e - Spectrometer target

16 Integrális hatáskeresztmetszetek előre és hátra szögekben Exp/Born CTMC/Born Hatáskeresztmetszet arány for Xe 5p, 4d shells Héj 0-60 fok fok esemény P-T-P esemény P-T-P-T 3d 45 84% 29 90% 4d 80 80% 26 65% 5p 21 71% 4 75% Energia ev

17 Somewhat lower ion impact energies Absolute cross sections Debrecen (3p) 85% P-T-P and P-T-P-T

18 CTMC results

19 CTMC results - ratios

20 Doubly differential cross sections for ionization of neon by 2.4 MeV C+ ions. θ= 130 1e-18 d 2 σ/dedω (cm 2 /ev/sr) 1e-19 1e-20 1e-21 1e-22 measurement target ionization Projectile Loss Target ion + Projectile loss 1e Energy (ev)

21 Energiaspektrumok 2.4 MeV C + és Ne ütközésben 1e-16 1e MeV C + + Ne a) 1e-18 dσ/de (cm 2 /ev) 1e-19 1e-20 1e-21 1e-22 Peter - target ionization Karoly - target ionization MeV C + + Ne dσ/de (cm 2 /ev) dσ/de (cm 2 /ev) 1e-23 1e-24 1e-16 1e-17 1e-18 1e-19 1e-20 1e-21 1e-22 1e-23 1e-24 1e-16 1e-17 1e-18 1e-19 1e-20 1e-21 1e-22 Peter - projectile ionization Karoly - projectile ionization Peter - target+projectile ionization Larry - experiment Karoly - target+projectile ionization b) c) Cross section ratio Experiment / binary theory CTMC / binary theory Energy (ev) 1e-23 1e Energy (ev)

22 dσ/de (cm 2 /ev) dσ/de (cm 2 /ev) dσ/de (cm 2 /ev) 1e-16 1e-17 1e-18 1e-19 1e-20 1e-21 1e-22 1e-23 1e-24 1e-16 1e-17 1e-18 1e-19 1e-20 1e-21 1e-22 1e-23 1e-24 1e-16 1e-17 1e-18 1e-19 1e-20 1e-21 1e-22 1e-23 Energia spektrumok C ++ és Ne ütközésben 0.8 MeV C ++ + Ne Peter - target ionization Karoly - target ionization Peter - projectile ionization Karoly - projectile ionization Peter - target+projectile ionization Larry - experiment Karoly - target+projectile ionization 1e Energy (ev) a) b) c) dσ/de (cm 2 /ev) dσ/de (cm 2 /ev) dσ/de (cm 2 /ev) 1e-16 1e-17 1e-18 1e-19 1e-20 1e-21 1e-22 1e-23 1e-24 1e-16 1e-17 1e-18 1e-19 1e-20 1e-21 1e-22 1e-23 1e-24 1e-16 1e-17 1e-18 1e-19 1e-20 1e-21 1e-22 1e MeV C ++ + Ne Peter - target ionization Karoly - target ionization Peter - projectile ionization Karoly - projectile ionization Peter - target+projectile ionization Larry - experiment Karoly - target+projectile ionization Energy (ev) a) b) 1e c) dσ/de (cm 2 /ev) dσ/de (cm 2 /ev) dσ/de (cm 2 /ev) 1e-16 1e-17 1e-18 1e-19 1e-20 1e-21 1e-22 1e-23 1e-24 1e-16 1e-17 1e-18 1e-19 1e-20 1e-21 1e-22 1e-23 1e-24 1e-16 1e-17 1e-18 1e-19 1e-20 1e-21 1e-22 1e MeV C ++ + Ne Peter - target ionization Karoly - target ionization Peter - projectile ionization Karoly - projectile ionization Peter - target+projectile ionization Larry - experiment Karoly - target+projectile ionization 1e Energy (ev) a) b) c)

23 Example electron g First collisions projectile second collisions Target nucleus

24 CTMC trajectories kev O + Ar(3p) E electron =260 ev, θ=155 o 10 b=0.91 a.u. Total Electron Energy /30 [a.u.] z [a.u.] target nucleus "z" projectile "z" electron "z" t [a.u.]

25 CTMC trajectories 200 kev O + + Ar(3p) Eelectron=250 ev, θ=155 o b=0.07 a.u. Total Electron Energy /30 [a.u.] z [a.u.] target nucleus "z" electron "z" projectile "z" t [a.u.] Estimated ratio: < 10% (by sampling) (for E e > 100 ev) The majority of events looks to be accelerating scattering (or with other words nonadiabatic quasimolecular development)

26 Magasabb rendű folyamatok - Kisenergiájú ütközések (>98% ping-pong) Hatáskeresztmetszet (tetszőleges egység) Kísérlet - HMI Berlin Energia ev CTMC - Debrecen Energia ev

27 Hosszú ping-pong játszma (15 kev N + + Ar) P-T-P-T-P-T-P-T-P-T 8 8 z (a.u.) céltárgymag lövedék elektron Energy (a.u.) P T T T T T P P P P Elektron energia (a.u.) t (a.u.) -6

28 Összegzés -A CTMC igen hatékony leírási mód lassú (1-30 kev/u) lövedékek és atomok ionizációs hatáskeresztmetszeteinek. -Eredményeim igen jó egyezésben vannak a kísérleti megfigyelésekkel, a többszörös szórási folyamatok által eredményezett határozott csúcsokat és vállakat is részletesen leírják. Számításaim azt mutatják, hogy nagy elektronenergiáknál (E > 400 ev) mind a lövedék, mind a céltárgy ionizációját a Fermi-gyorsítással járó, többszörös elektronszóródási folyamatok uralják kev-es N+ ionok és Ar atomok ütközésekor a kiszámolt egyedi pályák elemzésével azt kaptam, hogy a 10 ev feletti energiájú elektronok megjelenését az elektronspektrumban a többszörös szórások eredményezik. CTMC modellszámításaimmal megmutattam, hogy az emittált elektronok ebben az energiatartományban több, mint 98%-ban a Fermi-féle folyamatból származnak, azaz a Fermi-típusú ionizáció jelentős vagy domináns kisenergiájú ütközésekben. Klasszikus elemzéseim szerint az ion-atom ütközésekben szeres elektronszóródási sorozatok is kialakulhatnak.

ICACS Debrecen - 13-18 July, 2014 ICACS (the International Conference on Atomic Collisions in Solids) is a biannual meeting, which deals with physical and chemical phenomena induced by the

29 ICACS Debrecen July, 2014 ICACS (the International Conference on Atomic Collisions in Solids) is a biannual meeting, which deals with physical and chemical phenomena induced by the interaction of low and high energy beams (hyperthermal up to relativistic velocities) of charged or dressed particles (singly up to highly charged ions, atoms and clusters, photons, electrons, antiprotons, etc.) with the surface and the bulk of solids and also liquids.

30 Köszönöm a figyelmet!

Hasonló dokumentumok

TŐKÉSI Károly. Institute of Nuclear Research of the Hungarian Academy of Sciences, (ATOMKI) H-4001 Debrecen, P.O.Box 51, Hungary

TŐKÉSI Károly. Institute of Nuclear Research of the Hungarian Academy of Sciences, (ATOMKI) H-4001 Debrecen, P.O.Box 51, Hungary Atomi ütközési folyamatok tanulmányozása klasszikus pályájú Monte Carlo módszerrel Investigation of Atomic Collisions within the Framework of the Classical Trajectory Monte Carlo Method TŐKÉSI Károly Institute