Colisiones electrón-átomo: secciones eficaces para la ionización de

Colisiones electrón – átomo: secciones eficaces para la
ionización de capas internas
D. Bote1 and F. Salvat1
1
Facultat de Física (ECM), Universitat de Barcelona, ES-08028 Barcelona, España
E-mail: bote@ecm.ub.es
El diseño y caracterización de detectores y generadores de rayos x requiere una
buena descripción de la ionización de capas atómicas internas por impacto de
electrones y positrones, es decir, de secciones eficaces de ionización realistas y
precisas. En esta presentación revisaré brevemente los modelos teóricos disponibles
para el cálculo de secciones eficaces de ionización, y describiré nuestro trabajo
reciente sobre el cálculo de secciones eficaces de ionización de capas K, L y M por
impacto de electrones y positrones [1].
Convencionalmente, el problema de las colisiones electrón átomo ha sido tratado a
primer orden de teoría de perturbaciones, asumiendo que los electrones se mueven
independientemente unos de otros en un potencial común (modelo de partículas
independientes, IPM) y describiendo los estados del proyectil como ondas planas, lo
que se conoce como PWBA. Sin embargo, la PWBA sólo proporciona resultados
realistas para energías del proyectil por encima de 30 veces la energía de ionización
del electrón activo, U. Esto es debido en parte a que la PWBA no da cuenta de los
efectos del campo eléctrico del átomo blanco sobre las funciones de onda del
proyectil (distorsión), y en el caso de electrones, ignora los efectos de intercambio.
Sin abandonar el IPM, el cálculo se puede mejorar tratando de manera exacta parte
de la interacción, considerando los estados del proyectil como ondas distorsionadas
en vez de ondas planas (DWBA), lo que permite dar cuenta de los efectos de
distorsión y de intercambio de manera consistente. Desafortunadamente, el cálculo
DWBA sólo es factible para energías de hasta 10 U.
El esquema que hemos diseñado aprovecha que la distorsión causada por el campo
del átomo decrece cuando el momento angular orbital del proyectil crece, para tratar
la diferencia entre la DWBA y la PWBA como una corrección a la segunda,
esperando que las series de ondas parciales asociadas al nuevo esquema converjan
más rápidamente que las del cálculo original. Este esquema permite calcular
secciones eficaces DWBA hasta 25 U. Para energías por encima de este valor, las
secciones eficaces DWBA se obtienen multiplicando las de PWBA por un factor
empírico dependiente de la energía que da cuenta del incremento de la energía
cinética efectiva del proyectil al caer en el pozo de potencial atómico. Con este
modelo hemos generado una base de datos de secciones eficaces de ionización de
capas K, L y M para energías entre U y un 1 GeV para los elementos comprendidos
entre el hidrógeno (Z=1) y el einstenio (Z=99). La comparación con medidas
experimentales recientes, así como la simulación de experimentos de generación de
rayos x utilizando esta base de datos, confirman que el uso de la DWBA en lugar de
la PWBA representa una mejora significativa.
Referencias
[1] D. Bote and F. Salvat, Phys. Rev. A, 77, 042701 (2008).