Helyum atomunun kendiliğinden iyonlaşma tesir kesitlerinin (e, 2e) çakışma tekniği ile ölçülmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, helyum atomunun (2s2)1S, (2s2p)3P, (2p2)1D and (2s2p)1Po ikili uyarma-kendiliğinden iyonlaşma enerji düzeylerinin, 250 eV enerjili elektron çarpışmasıyla uyarılması olayı için ikili ve üçlü diferansiyel tesir kesiti ölçümleri yapılmıştır. İyonlaşma sonrası kopan elektronların açısal dağılımları ve enerji spektrumları, yeni bir (e, 2e) spektrometresi kullanılarak, -13'de saçılan elektronlar ile beraber eşzamanlı olarak dedekte edilmesiyle ölçülmüştür. Rezonans profilleri Shore-Balashov parametrizasyonu kullanılarak analiz edilmiş ve f direk iyonlaşma tesir kesiti, Aµ rezonans asimetrisi ve Bµ rezonans şiddeti parametreleri elde edilmiştir. Spektrumlar ve rezonans parametreleri önceki deneysel ölçümler ile karşılaştırılmıştır. Deneysel sonuçlar aynı zamanda birinci ve ikinci-mertebe Born yaklaşıklığına dayanan tesir kesiti hesaplamaları ile karşılaştırılmıştır. Genel olarak önceki deneysel çalışmalar ile iyi bir uyum görülmüştür. İleri ve geri açılarda bazı farklılıklar gözlemlenmiştir. Tesir kesitinin şekil ve büyüklüğündeki bu farklılıklar deneylerde kullanılan çarpışma enerjisindeki farklılıkla açıklanmıştır. İkinci mertebe Born yaklaşıklığı ve üç-parçacıklı Coulomb etkileşmesinin hesaba katılması ile ileri açı bölgesinde deneysel çalışmalarla iyi bir uyum gözlenmiştir. Fakat teorik hesaplamalarda Bµ, 1Po rezonans şiddet parametresi, geri açılarda deneysel verilerden daha fazla çıkmış ve tesir kesiti bu bölgede büyük bir pik vermiştir. Bu bölgede 1D rezonansı Bµ parametresi için iki benzer teorik çalışma arasında da önemli farklılıklar bulunmaktadır. 1S düzeyi için Bµ parametresi teorik sonuçlarlardan önemli bir şekilde sapmaktadır. Teorik sonuçlar momentum transfer doğrultusu boyunca Bµ parametresinin negatif değerler aldığını ve bir lokal minimuma sahip olduğunu göstermektedir. Buna zıt olarak deneysel sonuçlar pozitif değerler almaktadır ve bir maksimuma sahiptir. Bµ değerinin pozitif olması yapıcı girişimi gösterirken, negatif değerler yıkıcı girişimi göstermektedir. Ayrıca deney ve teori arasındaki diğer farklılıklar da tartışılmıştır.

In this thesis, the double and triple differential cross sections for the excitation of the (2s2)1S, (2s2p)3P, (2p2)1D and (2s2p)1Po doubly excited autoionizing states of helium by 250 eV electron impact are presented. The angular distributions and energy spectra of ejected electrons are measured in coincidence with the corresponding scattered electrons for a scattering angle of -13 and for a range of ejected electron angles in both the forward and backward directions, using a newly developed (e, 2e) spectrometer. Resonance profiles are analyzed in terms of the Shore-Balashov parametrization to obtain the resonance asymmetry Aµ and yield Bµ parameters and the direct ionization cross section f. The spectra and their parameters are compared to the previous measurements. Comparison is also made with the recent theoretical calculations based on the first and second Born approximations. In general, good qualitative agreement is found between the experimental results. Some differences are found at forward and backward directions. These differences in the shape and magnitude of the cross sections are attributed to the different incoming electron energies used in the experiments. The second Born approximation with inclusion of the three-body Coulomb interaction in the final state agrees reasonably with experiments at forward region. However, the 1Po resonance yield parameter Bµ is significantly overestimated at recoil region, which results in a relatively large backward peak in a blunt contradiction to the experiment. There is also a discrepancy between the two theories available for the 1D resonance yield parameter Bµ in this region. For the 1S state, the experimental results for the Bµ parameter deviate strongly from the theoretical data, with their results showing a local minimum near the direction of momentum transfer and having negative values. By contrast, the experimental data show a maximum and have positive values. The large positive values of Bµ are thought to be the confirmation of constructive interference while the negative values indicate destructive interference. Remaining discrepancies between theories and experiments are also discussed.