Investigation on slow collisions between ions and matter

Investigating collisions at low energies between ions and matter permits the exploration of fundamental processes involved in these interactions. This research focuses on the different systems in which ions collide with neutral atoms or other ions, and of ions interacting with metal surfaces presenting a magnetic order. Highly charged ions are employed and produced by electron cyclotron resonance ion sources. The ion beam generation, optimization, and transmission methodologies are described, along with the specific experimental set-up design under advanced vacuum conditions. Preliminary tests for ion-atom and ion-ion collisions are performed with low-resolution X-ray detection. The development preparation of high-resolution X-ray spectrometry for ion-surface interactions is also presented. Furthermore, a simulation code for the atomic cascade process is implemented to improve the comprehension of the dynamics.

L’indagine sulle collisioni a basse energie tra ioni e materia permette di esplorare i processi fondamentali coinvolti nell’interazione. Questo studio si concentra sui diversi sistemi in cui ioni collidono con atomi neutri o con altri ioni, e ioni che interagiscono con superfici metalliche che presentano un ordine magnetico. Ioni altamente carichi sono utilizzati e prodotti da sorgenti ioniche a risonanza ciclotronica elettronica. I procedimenti di generazione, ottimizzazione e trasmissione del fascio ionico sono descritti insieme alla progettazione dello specifico apparato sperimentale in condizioni di alto vuoto. Prove preliminari per collisioni ione-atomo e ione-ione sono realizzate con rilevamento di raggi X a bassa risoluzione. Viene anche presentata la preparazione per lo sviluppo della spettroscopia a raggi X ad alta risoluzione per l’interazione ione-superficie. Inoltre, viene implementato un codice di simulazione del processo di cascata atomica per migliorare la comprensione della dinamica di interazione.