Electron capture in collisions of tin ions with molecular hydrogen
| Promotie: | K.I.J. (Klaas) Bijlsma |
| Wanneer: | 18 juni 2024 |
| Aanvang: | 14:30 |
| Promotors: | prof. dr. ir. R.A. (Ronnie) Hoekstra, prof. dr. O.O. Versolato |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Elektroneninvangst in botsing van tin ionen met moleculaire waterstof
Elektroneninvangst is een fundamenteel proces waarbij een positief geladen projectieldeeltje langs een neutraal deeltje beweegt en ondertussen één of meerdere elektronen van dat doeldeeltje opneemt. Het proces speelt een rol in de lichtbron voor geavanceerde lithografiemachines die met extreem ultraviolet (EUV) licht werken. Dit licht wordt gegenereerd door een superheet plasma van tin (Sn). Waterstofgas (H2) wordt gebruikt om snelle Sn-ionen uit het plasma af te remmen om daarmee te voorkomen dat deze ionen mogelijk schade aanrichten.
Naast afremmen treedt ook elektroneninvangst door tin-ionen op, en dat was het onderwerp van het promotieonderzoek van Klaas Bijlsma. Met de ZERNIKELEIF ionenfaciliteit, maakte hij een bundel van energetische Sn-ionen gemaakt, die vervolgens in een speciaal ontwikkelde opstelling een bundel H2-gas doorkruist. Voor het eerst kon hiermee de waarschijnlijkheid voor elektroneninvangst door tweevoudig en drievoudig geladen Sn-ionen worden vastgesteld, en ook over een breed energiebereik.
Gebaseerd op een eenvoudige reactie-energiebalans verwacht men dat de omzetting van hooggeladen naar lager geladen Sn-ionen door elektroneninvangst in H2-gas stopt bij Sn2+. Maar Bijlsma vond twee reactiekanalen die efficiënt tot Sn+-ionen leiden, namelijk tweevoudige elektroneninvangst door Sn3+-ionen en enkelvoudige elektroneninvangst door metastabiele Sn2+*-ionen.
Bijlsma vergeleek zijn meetresultaten met gecombineerde klassieke-kwantummechanische berekeningen door de expertgroep van de Universidad Autónoma de Madrid. Op de hogere energieën is een goede overeenkomst, terwijl op de lagere energieën de waarden uiteenlopen. Bijlsma denken dat dit komt doordat de berekeningen niet expliciet de trillingsbeweging van het waterstofmolecuul in beschouwing nemen, terwijl de trilling dan vergelijkbaar snel is als de snelheid van de tin-ionen.
Klaas Bijlsma voerde zijn promotieonderzoek uit bij het Zernike Institute for Advanced Materials, afdeling Quantum interactions and structural dynamics, met financiering van ARCNL. Hij vervolgt zijn loopbaan als postdoc bij NWO-I.