Laboratorium ciężkich jonów

W Laboratorium Ciężkich Jonów zajmujemy się badaniem procesów atomowych zachodzących w wysoko naładowanych jonach (HCI - Highly Charged Ions) podczas ich oddziaływania z intensywną i mono-energetyczną wiązką elektronów. Procesy te zachodzą w źródle jonów typu EBIT (Electron Beam Ion Trap), gdzie elektrony spełniają podwójną rolę. Po pierwsze, ich wiązkao energii regulowanej w zakresie (1-15) keV wytwarza silnie zjonizowane atomy, które są kumulowane w specjalnej pułapce elektromagnetycznej, a po drugie, wiązka ta spełnia rolę gęstej tarczy elektronowej, która porusza się względem „chmury” jonów uwięzionych w pułapce. Fotony o energiach w zakresie (1- 20) keV, wytwarzane podczas oddziaływania HCI z elektronami, są rejestrowane przez  krzemowy detektor typu XFlash (5030 Bruker) o powierzchni 30 mm2 i energetycznej zdolności rozdzielczej 127 eV (FWHM dla linii Mn Kα). Obserwowane promieniowanie rentgenowskie jest sygnaturą takich procesów atomowych jak jonizacja, radiacyjna rekombinacja, czy egzotyczna, rezonansowa rekombinacja wielo elektronowa. Alternatywnie, „otwarcie” elektromagnetycznej pułapki wytworzonych jonów pozwala na wydajną ekstrakcję wiązki HCI ze źródła i skierowanie jej, w razie potrzeby, do kolejnych eksperymentów (praca aparatury w reżimie EBIS – Electron Beam Ion Source). W tym przypadku, selekcję wybranego stanu ładunkowego jonów umożliwia wbudowany w aparaturę filtr Wiena. Źródło jonów, zainstalowane w Laboratorium, pozwala na całkowite odarcie z elektronów atomów o liczbie atomowej do Z=18 (Ar), a w przypadku np. Z=54 (Xe) jest możliwe uzyskanie stanu ładunkowego około 30. Warto zwrócić uwagę, że natężenia pól elektromagnetycznych wiążących pojedyncze elektrony w takich jonach mogą, o wiele rzędów wielkości, przekraczać natężenia pól jakim poddawana jest materia naświetlana np. wiązką światła, nawet najmocniejszych na świecie laserów. Przekłada się to na unikalne możliwości zastosowania HCI w badaniach wielu procesów atomowych, jak np. di-elektronowa rekombinacja, czy radiacyjny efekt Augera (RAE – Radiative Auger Effect). Wytworzenie wysokich stanów ładunkowych jonów wymaga utrzymania w źródle próżni na poziomie 10-10 mbar. Aparatura (Dresden EBIT I) zainstalowana w Laboratorium została wyprodukowana przez firmę DREEBIT GmbH z Drezna.