Grundforskning inom växelverkan mellan joner och fasta material
När en jon kommer in i ett material interagerar den med de atomer som materialet är uppbyggt av. Denna växelverkan är betydelsefulla för ett stort antal naturliga och tekniska processer, till exempel protonterapi för cancerbehandling, solvindens påverkan på himlakroppar och satelliter samt dopning av halvledare för tillverkning av elektronik. Eftersom materien består av ett otroligt stort antal atomer involverar dessa interaktioner många partiklar och blir mycket komplexa. Vi är intresserade av de grundläggande fysikaliska principerna bakom dessa interaktioner, både ur en fundamental synpunkt och för att förfina och vidareutveckla de experimentella jonstrålebaserade metoder som vi använder. För exakt, kvantitativ materialanalys med jonstrålar samt för riktade materialmodifieringar krävs en detaljerad förståelse av växelverkan mellan joner och fasta material.
3D-bild av energiförlusten av en 50 keV heliumstråle som transmitteras genom ett 200 nanometer tunt kiselmembran.
En nyckelparameter för många jonstrålebaserade tekniker är jonens energiöverföring till materialet. Vi studerar bland annat inbromsning för olika intressanta joner och material, och vi bidrar regelbundet till Internationella atomenergiorganets (IEAE:s) databas för ”stopping” (= genomsnittlig jonenergiförlust per förflyttad väglängd).
Vi har ett särskilt fokus på excitation av provelektroner i låg- och medelenergiregimen (vilket innebär att de inkommande jonerna accelereras med några få till några hundra kV), som historiskt sett är mindre utforskad och där interaktionerna är mycket mer komplexa än vid högre jonenergier. Ett långsiktigt mål med vår forskning är att gå djupare än att beskriva dessa interaktioner genom en genomsnittlig energiförlust och ta fram en lokal och dynamisk bild av växelverkan mellan joner och fasta material. Redan nu kan vi utföra experiment där vi väljer ut specifika jonbanor genom att använda prover där atomerna är ordnade - kristaller. Vi tittar också på sekundära partiklar som elektroner och jonernas laddningstillstånd, vilket kan ge information om de sista interaktionerna som en jon har haft när den färdats genom ett prov.
Andra forskningsämnen är bland annat interatomisk potential vid låga energier samt påverkan av jonens laddningstillstånd på energidepositionen vid olika primära energier.
Publikationer i urval
Ingår i Nuclear Materials and Energy, 2023
- DOI för Experimental electronic stopping cross-section of tungsten bulk and sputter-deposited thin films for slow protons, deuterons and helium ions
- Ladda ner fulltext (pdf) av Experimental electronic stopping cross-section of tungsten bulk and sputter-deposited thin films for slow protons, deuterons and helium ions
Energy deposition by H and He ions at keV energies in self-supporting, single crystalline SiC foils
Ingår i Radiation Physics and Chemistry, 2022
- DOI för Energy deposition by H and He ions at keV energies in self-supporting, single crystalline SiC foils
- Ladda ner fulltext (pdf) av Energy deposition by H and He ions at keV energies in self-supporting, single crystalline SiC foils
Energy deposition by nonequilibrium charge states of MeV 127I in Au
Ingår i Physical Review A. Atomic, Molecular, and Optical Physics, 2021
- DOI för Energy deposition by nonequilibrium charge states of MeV 127I in Au
- Ladda ner fulltext (pdf) av Energy deposition by nonequilibrium charge states of MeV 127I in Au
Disparate Energy Scaling of Trajectory-Dependent Electronic Excitations for Slow Protons and He Ions
Ingår i Physical Review Letters, 2020
- DOI för Disparate Energy Scaling of Trajectory-Dependent Electronic Excitations for Slow Protons and He Ions
- Ladda ner fulltext (pdf) av Disparate Energy Scaling of Trajectory-Dependent Electronic Excitations for Slow Protons and He Ions
On the influence of uncertainties in scattering potentials on quantitative analysis using keV ions
Ingår i Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, s. 21-27, 2020
Electronic energy-loss mechanisms for H, He, and Ne in TiN
Ingår i Physical Review A: covering atomic, molecular, and optical physics and quantum information, 2017
Kontakt
- Daniel Primetzhofer
- Besöksadress: Ångströmlaboratoriet, Lägerhyddsvägen 1, Uppsala, hus 4, våning 1 och hus 6, våning 1.