The realization of electron vortex beams in the past decade has led to numerous proposed applications in fields from electron microscopy to control and manipulation of individual molecules. Yet despite the many unique characteristics and promising advantages of electron vortex beams, such as transverse momentum and quantized orbital angular momentum, there remains a limited understanding of their fundamental interactions with matter at the atomic scale. Collisions between electron vortex projectiles and atomic targets can provide some insight into these interactions and we present here fully differential cross sections for ionization of excited state atomic hydrogen targets using electron vortex projectiles. We show that the projectile's transverse momentum causes the ionized electron angular distributions to be altered compared to non-vortex projectiles and that the ionized electron's ejection angle can be controlled by adjustment of the vortex opening angle, a feature unique to vortex projectiles. Additionally, an inherent uncertainty in the projectile's momentum transfer leads to a broadening of the classical binary peak, making signatures of the target electron density more readily observable. Fully differential cross sections for aligned 2p targets exhibit structures that can be used to determine the alignment.
Positronium breakup versus hydrogen ionization in collisions with fast charged projectiles: a comparative study
Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院近代物理研究所);Heinrich-Heine-University of Düsseldorf(杜塞尔多夫大学);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学)
Multiple ionization and charge equilibration in slow, multiply charged $\mathrm{Ar^{q+} + Ar}$ collision studied via L-MM Auger-Meitner electron spectroscopy
Indian Institute of Technology Kanpur(坎普尔印度理工学院);Tata Institute of Fundamental Research(塔塔基础研究所)
Exploring a novel model for projectile charge state distribution inside a solid-target
本文首次提出了一种计算固体靶中离子电荷态分布的理论方法。该方法采用简单的费米气体模型或从头算理论方法,并对洛伦兹电荷态分布的宽度进行了一定的参数化。从两种方法得到的结果是可比的,但前者比后者有一定的优势。固体靶内的粒子电荷态分布对于估算电子俘获截面进而描述所观测到的K壳层电离动力学具有重要作用。电子捕获过程在L壳层电离动力学中也起一定的作用,但在Si on Au靶的测试情况下,子壳层电荷共享比电子捕获起更重要的作用。因此,我们已经验证了本模型作为一个可靠的以及有用的许多固体靶为基础的应用程序,即肿瘤治疗,生物物理学,加速器,材料科学等。
2D electron momentum distributions for transfer ionization in fast proton Helium collisions
在入射能量为$E_p$ =300和630 keV/u时,测量了反应p+He $\rightarrow$ H + He $^{2+}$ + $e$中电子的动量分布.主要给出了平行于$(k_{||})$和垂直于$(k_{\perp})$的二维分布。在平面波第一玻恩近似(PWFBA),其中包括两个电子发射机制,摇脱和顺序捕获和电离内进行理论计算。结果表明,电子关联的目标波函数中起着最重要的作用,在解释实验观察到的后向发射。为了正确地描述电子的前向发射,必须涉及二阶效应。
Vortex photoelectron holography in strong-field tunneling ionization
School of Physics and Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology(华中科技大学物理科学与技术学院与武汉光电国家研究中心);Moscow Institute of Physics and Technology(莫斯科物理技术学院);Institute for Advanced Science, The University of Electro-Communications(电波大学高级科学研究所);Hubei Fundamental Research Center for Physics(湖北物理基础研究中心)
Complete break-up of the helium atom by proton and antiproton impact
我们提出了一个完全的{ \it ab initio},非微扰,含时的方法来描述单和双电离的氦质子和反质子的影响。在球坐标系下,采用一种灵活而精确的有限元离散变量表示法,在径向网格上对问题进行离散。最新的实验数据的绝对角积分截面得到了很好的一致性在3千电子伏和6兆电子伏之间的入射射弹能量的宽范围内。此外,角微分截面的两个电子喷射的质子碰撞能量为6 MeV的预测。最后,电离过程的时间评估描绘通过显示作为射弹位置的函数的电子密度。
Fragmentation of the $^4$He$_2$ dimer by relativistic highly charged projectiles in collisions with small kinetic energy release
本文从理论上研究了氦二聚体$^4$ He $_2$在与相对论高电荷粒子碰撞中碎裂成单电荷离子的过程。我们讨论了驱动这一过程的主要机制,重点是在一个单一的碰撞与弹丸的二聚体的两个原子位点的直接电离所造成的碎片。这种直接机制主导了He $_2$ $\to $ He $^+$ + He $^+$破裂事件,其中出现的离子碎片的动能低于$4$ - $5$ eV。我们探讨的能量和角分布的He $^+$离子产生的碰撞与$1$和$7$ GeV/u U $^{92+}$弹丸,并表明它们的形状显着影响相对论和高阶效应之间的相互作用的弹丸和二聚体。我们还表明,能谱的形状是相当敏感的他$_2$二聚体的结合能,可以利用其精确的测定。计算出直接机制对He $_2$通过$1$和$7$ GeV/u U $^{92+}$碎裂的总截面的贡献分别为$3.65$ Mb和$2.4$ Mb,约占该截面的一半。
Direct evidence for projectile electronic structure effects in slow multielectron capture collisions
Indian Institute of Science Education and Research Pune(印度科学教育研究所浦那分校);Université Caen Normandie, ENSICAEN, CNRS, CEA, Normandie Univ., CIMAP UMR6252(卡昂诺曼底大学,ENSICAEN,法国国家科学研究中心,法国原子能和替代能源委员会,诺曼底大学,CIMAP联合研究实验室)
Association between projectile and target excitation in slow Ar$^{q+}$-CO$_2$ collisions
Indian Institute of Science Education and Research Pune(印度科学教育与研究学院浦那分校);Normandie Univ., ENSICAEN, UNICAEN, CEA, CNRS, CIMAP(诺曼底大学,ENSICAEN,UNICAEN,CEA,CNRS,CIMAP)
Tables of experimental branching ratios of Auger-type post collisional ionization of rare gases
当电子从次价壳层发射时,产生空位,并且对于不同的碰撞后电离(PCI)过程存在非零概率,从而产生更高的目标电荷状态。可以合理地认为,PCI是一种时间延迟的电子发射,因此与射弹无关。给出了Ne、Ar、Kr和Ar在不同内壳层单电离后,$0-6$碰撞后发射电子的分支比表。这些值已经在以前计算稀有气体的电子、正电子、质子、反质子和不同的正离子的多重电离中得到了很好的结果(见本文和参考文献)。这些表格和解释包含在[Montanari C C and Miraglia J E 2014,\textit{J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys.} { \bf 45},105203]中。