Double folding with a density-dependent effective interaction and it s analytical approximation

The real part of the optical potential for heavy ion elastic scattering is obtained by double folding of the nuclear densities with a density-dependent nucleon-nucleon effective interaction which was successful in describing the binding, size, and nucleon separation energies in spherical nuclei. A simple analytical form is found to differ from the resulting potential considerably less than 1% all through the important region. This analytical potential is used so that only few points of the folding need to be computed. With an imaginary part of the Woods-Saxon type, this potential predicts the elastic scattering angular distribution in very good agreement with experimental data, and little renormalization (unity in most cases) is needed.

Monte Carlo simulation of x-ray spectra generated by kilo-electron-volt electrons

We present a general algorithm for the simulation of x-ray spectra emitted from targets of arbitrary composition bombarded with kilovolt electron beams. Electron and photon transport is simulated by means of the general-purpose Monte Carlo code PENELOPE, using the standard, detailed simulation scheme. Bremsstrahlung emission is described by using a recently proposed algorithm, in which the energy of emitted photons is sampled from numerical cross-section tables, while the angular distribution of the photons is represented by an analytical expression with parameters determined by fitting benchmark shape functions obtained from partial-wave calculations. Ionization of K and L shells by electron impact is accounted for by means of ionization cross sections calculated from the distorted-wave Born approximation. The relaxation of the excited atoms following the ionization of an inner shell, which proceeds through emission of characteristic x rays and Auger electrons, is simulated until all vacancies have migrated to M and outer shells. For comparison, measurements of x-ray emission spectra generated by 20 keV electrons impinging normally on multiple bulk targets of pure elements, which span the periodic system, have been performed using an electron microprobe. Simulation results are shown to be in close agreement with these measurements.

Dynamics of laser produced silver plasma under film deposition conditions studied using optical emission spectroscopy

Laser produced plasma from silver is generated using a Q-switched Nd:YAG laser. Optical emission spectroscopy is used to carry out time of flight (TOF) analysis of atomic particles. An anomalous double peak profile in the TOF distribution is observed at low pressure. A collection of slower species emerge at reduced pressure below 4 X lO-3 mbar and this species has a greater velocity spread. At high pressure the plasma expansion follows the shockwave model with cylindrical symmetry whereas at reduced pressure it shows unsteady adiabatic expansion (UAE). During UAE the species show a parabolic increases in the expansion time with radial distance whereas during shock wave expansion the exponent is less than one. The angular distribution of the ablated species in the plume is obtained from the measurement of optical density of thin films deposited on to glass substrates kept perpendicular to the plume. There is a sharp variation in the film thickness away from the film centre due to asymmetries in the plume.

Two-photon ionization of atomic inner-shells

Die Summation ueber des vollstaendige Spektrum des Atoms, die in der Stoehrungstheorie zweiter Ordnung vorkommt, wurde mit Hilfe der Greenschen Funktion Methode berechnet. Die Methode der Greenschen Funktion verlangt die Berechnung der unterschiedlichen Greenschen Funktionen: eine Coulomb-Greensche-Funktion im Fall von wasserstoffaehnlichen Ionen und eine Zentral-feld-Greensche-Funktion im Fall des Vielelektronen-Atoms. Die entwickelte Greensche Funktion erlaubte uns die folgenden atomaren Systeme in die Zweiphotonenionisierung der folgenden atomaren Systeme zu untersuchen: - wasserstoffaehnliche Ionen, um relativistische und Multipol-Effekte aufzudecken, - die aeussere Schale des Lithium; Helium und Helium-aehnliches Neon im Grundzustand, um taugliche Modelle des atomaren Feldes zu erhalten, - K- und L-Schalen des Argon, um die Vielelektronen-Effekte abzuschaetzen. Zusammenfassend, die relativistische Effekte ergeben sich in einer allgemeinen Reduzierung der Zweiphotonen Wirkungsquerschnitte. Zum Beispiel, betraegt das Verhaeltnis zwischen den nichtrelativistischen und relativistischen Wirkungsquerschnitten einen Faktor zwei fuer wasserstoffaehnliches Uran. Ausser dieser relativistischen Kontraktion, ist auch die relativistische Aufspaltung der Zwischenzustaende fuer mittelschwere Ionen sichtbar. Im Gegensatz zu den relativistischen Effekten, beeinflussen die Multipol-Effekte die totalen Wirkungsquerschnitte sehr wenig, so dass die Langwellennaeherung mit der exakten Naeherung fuer schwere Ionen sogar innerhalb von 5 Prozent uebereinstimmt. Die winkelaufgeloesten Wirkungsquerschnitte werden durch die relativistischen Effekte auf eine beeindruckende Weise beeinflusst: die Form der differentiellen Wirkungsquerschnitte aendert sich (qualitativ) abhaengig von der Photonenenergie. Ausserdem kann die Beruecksichtigung der hoeheren Multipole die elektronische Ausbeute um einen Faktor drei aendern. Die Vielelektronen-Effekte in der Zweiphotonenionisierung wurden am Beispiel der K- und L-Schalen des Argon analysiert. Hiermit wurden die totalen Wirkungsquerschnitte in einer Ein-aktives-Elektron-Naeherung (single-active-electron approximation) berechnet. Es hat sich herausgestellt, dass die Elektron--Elektron-Wechselwirkung sehr wichtig fuer die L-Schale und vernachlaessigbar fuer die K-Schale ist. Das bedeutet, dass man die totalen Wirkungsquerschnitte mit wasserstoffaehnlichen Modellen im Fall der K-Schale beschreiben kann, aber fuer die L-Schale fortgeschrittene Modelle erforderlich sind. Die Ergebnisse fuer Vielelektronen-Atome wurden mittels einer Dirac-Zentral-feld-Greenschen Funktion erlangt. Ein numerischer Algorithmus wurde urspruenglich von McGuire (1981) fuer der Schroedinger-Zentral-feld-Greensche Funktion eingefuehrt. Der Algorithmus wurde in dieser Arbeit zum ersten Mal fuer die Dirac-Gleichung angewandt. Unser Algorithmus benutzt die Kummer- und Tricomi-Funktionen, die mit Hilfe eines zuverlaessigen, aber noch immer langsamen Programmes berechnet wurden. Die Langsamkeit des Programms begrenzt den Bereich der Aufgaben, die effizient geloest werden koennen. Die Zentral-feld-Greensche Funktion konnte bei den folgenden Problemen benutzt werden: - Berechnung der Zweiphotonen-Zerfallsraten, - Berechnung der Zweiphotonenanregung und -ionisierungs-Wirkungsquerschnitte, - Berechnung die Multiphotonenanregung und -ionisierungs-Wirkungsquerschnitte, - Berechnung einer atomaren Vielelektronen-Green-Funktion. Von diesen Aufgaben koennen nur die ersten beiden in angemessener Zeit geloest werden. Fuer die letzten beiden Aufgaben ist unsere Implementierung zu langsam und muss weiter verbessert werden.

Profile simulations of gas chopping etching processes : model development and comparison with experiments

The progress in microsystem technology or nano technology places extended requirements to the fabrication processes. The trend is moving towards structuring within the nanometer scale on the one hand, and towards fabrication of structures with high aspect ratio (ratio of vertical vs. lateral dimensions) and large depths in the 100 µm scale on the other hand. Current procedures for the microstructuring of silicon are wet chemical etching and dry or plasma etching. A modern plasma etching technique for the structuring of silicon is the so-called "gas chopping" etching technique (also called "time-multiplexed etching"). In this etching technique, passivation cycles, which prevent lateral underetching of sidewalls, and etching cycles, which etch preferably in the vertical direction because of the sidewall passivation, are constantly alternated during the complete etching process. To do this, a CHF3/CH4 plasma, which generates CF monomeres is employed during the passivation cycle, and a SF6/Ar, which generates fluorine radicals and ions plasma is employed during the etching cycle. Depending on the requirements on the etched profile, the durations of the individual passivation and etching cycles are in the range of a few seconds up to several minutes. The profiles achieved with this etching process crucially depend on the flow of reactants, i.e. CF monomeres during the passivation cycle, and ions and fluorine radicals during the etching cycle, to the bottom of the profile, especially for profiles with high aspect ratio. With regard to the predictability of the etching processes, knowledge of the fundamental effects taking place during a gas chopping etching process, and their impact onto the resulting profile is required. For this purpose in the context of this work, a model for the description of the profile evolution of such etching processes is proposed, which considers the reactions (etching or deposition) at the sample surface on a phenomenological basis. Furthermore, the reactant transport inside the etching trench is modelled, based on angular distribution functions and on absorption probabilities at the sidewalls and bottom of the trench. A comparison of the simulated profiles with corresponding experimental profiles reveals that the proposed model reproduces the experimental profiles, if the angular distribution functions and absorption probabilities employed in the model is in agreement with data found in the literature. Therefor the model developed in the context of this work is an adequate description of the effects taking place during a gas chopping plasma etching process.

Polarization and correlation phenomena in the radiative electron capture by bare highly-charged ions

In dieser Arbeit wird die Wechselwirkung zwischen einem Photon und einem Elektron im starken Coulombfeld eines Atomkerns am Beispiel des radiativen Elektroneneinfangs beim Stoß hochgeladener Teilchen untersucht. In den letzten Jahren wurde dieser Ladungsaustauschprozess insbesondere für relativistische Ion–Atom–Stöße sowohl experimentell als auch theoretisch ausführlich erforscht. In Zentrum standen dabei haupsächlich die totalen und differentiellen Wirkungsquerschnitte. In neuerer Zeit werden vermehrt Spin– und Polarisationseffekte sowie Korrelationseffekte bei diesen Stoßprozessen diskutiert. Man erwartet, dass diese sehr empfindlich auf relativistische Effekte im Stoß reagieren und man deshalb eine hervorragende Methode zu deren Bestimmung erhält. Darüber hinaus könnten diese Messungen auch indirekt dazu führen, dass man die Polarisation des Ionenstrahls bestimmen kann. Damit würden sich neue experimentelle Möglichkeiten sowohl in der Atom– als auch der Kernphysik ergeben. In dieser Dissertation werden zunächst diese ersten Untersuchungen zu den Spin–, Polarisations– und Korrelationseffekten systematisch zusammengefasst. Die Dichtematrixtheorie liefert hierzu die geeignete Methode. Mit dieser Methode werden dann die allgemeinen Gleichungen für die Zweistufen–Rekombination hergeleitet. In diesem Prozess wird ein Elektron zunächst radiativ in einen angeregten Zustand eingefangen, der dann im zweiten Schritt unter Emission des zweiten (charakteristischen) Photons in den Grundzustand übergeht. Diese Gleichungen können natürlich auf beliebige Mehrstufen– sowie Einstufen–Prozesse erweitert werden. Im direkten Elektroneneinfang in den Grundzustand wurde die ”lineare” Polarisation der Rekombinationsphotonen untersucht. Es wurde gezeigt, dass man damit eine Möglichkeit zur Bestimmung der Polarisation der Teilchen im Eingangskanal des Schwerionenstoßes hat. Rechnungen zur Rekombination bei nackten U92+ Projektilen zeigen z. B., dass die Spinpolarisation der einfallenden Elektronen zu einer Drehung der linearen Polarisation der emittierten Photonen aus der Streuebene heraus führt. Diese Polarisationdrehung kann mit neu entwickelten orts– und polarisationsempfindlichen Festkörperdetektoren gemessen werden. Damit erhält man eine Methode zur Messung der Polarisation der einfallenden Elektronen und des Ionenstrahls. Die K–Schalen–Rekombination ist ein einfaches Beispiel eines Ein–Stufen–Prozesses. Das am besten bekannte Beispiel der Zwei–Stufen–Rekombination ist der Elektroneneinfang in den 2p3/2–Zustand des nackten Ions und anschließendem Lyman–1–Zerfall (2p3/2 ! 1s1/2). Im Rahmen der Dichte–Matrix–Theorie wurden sowohl die Winkelverteilung als auch die lineare Polarisation der charakteristischen Photonen untersucht. Beide (messbaren) Größen werden beträchtlich durch die Interferenz des E1–Kanals (elektrischer Dipol) mit dem viel schwächeren M2–Kanal (magnetischer Quadrupol) beeinflusst. Für die Winkelverteilung des Lyman–1 Zerfalls im Wasserstoff–ähnlichen Uran führt diese E1–M2–Mischung zu einem 30%–Effekt. Die Berücksichtigung dieser Interferenz behebt die bisher vorhandene Diskrepanz von Theorie und Experiment beim Alignment des 2p3/2–Zustands. Neben diesen Ein–Teichen–Querschnitten (Messung des Einfangphotons oder des charakteristischen Photons) wurde auch die Korrelation zwischen den beiden berechnet. Diese Korrelationen sollten in X–X–Koinzidenz–Messungen beobbachtbar sein. Der Schwerpunkt dieser Untersuchungen lag bei der Photon–Photon–Winkelkorrelation, die experimentell am einfachsten zu messen ist. In dieser Arbeit wurden ausführliche Berechnungen der koinzidenten X–X–Winkelverteilungen beim Elektroneneinfang in den 2p3/2–Zustand des nackten Uranions und beim anschließenden Lyman–1–Übergang durchgeführt. Wie bereits erwähnt, hängt die Winkelverteilung des charakteristischen Photons nicht nur vom Winkel des Rekombinationsphotons, sondern auch stark von der Spin–Polarisation der einfallenden Teilchen ab. Damit eröffnet sich eine zweite Möglichkeit zur Messung der Polaristion des einfallenden Ionenstrahls bzw. der einfallenden Elektronen.

Multiple haptic targets for motion-impaired computer users

Although a number of studies have reported that force feedback gravity wells can improve performance in "point-and-click" tasks, there have been few studies addressing issues surrounding the use of gravity wells for multiple on-screen targets. This paper investigates the performance of users, both with and without motion-impairments, in a "point-and-click" task when an undesired haptic distractor is present. The importance of distractor location is studied explicitly. Results showed that gravity wells can still improve times and error rates, even on occasions when the cursor is pulled into a distractor. The greatest improvement is seen for the most impaired users. In addition to traditional measures such as time and errors, performance is studied in terms of measures of cursor movement along a path. Two cursor measures, angular distribution and temporal components, are proposed and their ability to explain performance differences is explored.

Study of (9)Be+(12)C elastic scattering at energies near the Coulomb barrier

In this work, angular distribution measurements for the elastic channel were performed for the (9)Be + (12)C reaction at the energies E(Lab) = 13.0, 14.5, 17.3, 19.0 and 21.0 MeV, near the Coulomb barrier. The data have been analyzed in the framework of the double folding Sao Paulo potential. The experimental elastic scattering angular distributions were well described by the optical potential at forward angles for all measured energies. However, for the three highest energies, an enhancement was observed for intermediate and backward angles. This can be explained by the elastic transfer mechanism. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Search for Quark Compositeness with the Dijet Centrality Ratio in pp Collisions at root s=7 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

SEMICLASSICAL ESTIMATE OF THE COULOMB-EXCITATION OF THE GIANT-DIPOLE RESONANCE IN PB-208

A semiclassical approach to study pure Coulomb excitation of Pb-208 giant dipole isovector resonance is examined. We consider medium energy projectiles and assume the target excitation to be described by a simple Goldhaber-Teller model. It is shown that the main features concerning the angular distribution are obtained in the angular range described by the model and an estimate is made of the pure Coulomb dipole contribution to the measured cross sections.

Asymmetry parameter for nonmesonic hypernuclear decay

We give general expressions for the vector asymmetry in the angular distribution of protons in the nonmesonic weak decay of polarized hypernuclei. From these we derive an explicit expression for the calculation of the asymmetry parameter, a(Lambda), which is applicable to the specific cases of He-5(Lambda) and C-12(Lambda) described within the extreme shell model. In contrast to the approximate formula widely used in the literature, it includes the effects of three-body kinematics in the final states of the decay and correctly treats the contribution of transitions originating from single-proton states beyond the s-shell. This expression is then used for the corresponding numerical computation of a(Lambda) within several one-meson-exchange models. Besides the strictly local approximation usually adopted for the transition potential, we also consider the addition of the first-order nonlocality terms. We find values for a(Lambda) ranging from -0.62 to -0.24, in qualitative agreement with other theoretical estimates but in contradiction with some recent experimental determinations.

Magnetic behavior of interstitial Fe impurities in divalent Ca, Sr, and Yb hosts

We have used a first-principles real-space approach to investigate the electronic structure and the magnetic behavior of interstitial Fe impurities in divalent Ca, Sr, and Yb hosts. The dependence of the local moment as a function of lattice relaxation around the impurity is obtained and contrasted with that of interstitial Fe in trivalent and tetravalent Zr, Y, Ti, and Sc hosts. The trends obtained for local moment formation at the impurity site an in agreement with experimental time-differential perturbed gamma-ray angular distribution technique observations.

Theoretical studies of liquids by computer simulations: the water-acetone mixture.

Monte Carlo simulation results for pure liquid acetone and water-acetone mixtures calculated in the isothermal and isobaric (NPT) ensemble at T=298K and p=1.0atm are presented. The TIP4P model was used for water and optimized potential for liquid simulation (OPLS) force field parameters used for acetone. The results obtained for the average configurational energy as a function of the mole fraction are in good accord with experimental data. Energy partitioning and co-ordination numbers results calculated for equimolar water-acetone solution are compared to similar data obtained for other water-organic liquid mixtures. These results show an increase in water-water interaction energy and co-ordination numbers when the interaction between water and organic liquid molecules decrease. Distribution functions for pure liquid acetone and water-acetone mixtures are presented. Dipole-dipole angular correlation functions obtained for pure liquid acetone show a predominance of dimers with parallel alignment of dipole moments. Radial distribution functions from water-acetone interaction show characteristic features of hydrogen bonded liquids. Radial and angular distribution functions for water-water correlation calculated in pure water and in equimolar water-acetone mixture are compared, showing very similar features in both systems. (C) 1999 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.

Testing TeV scale quantum gravity using dijet production at the Tevatron

Dijet production at the Tevatron including effects of virtual exchanges of spin-2 Kaluza-Klein modes in theories with large extra dimensions is considered. The experimental dijet mass and angular distribution are exploited to obtain stringent limits (> 1.2TeV) on the effective string scale M s.

Probing the LSND mass scale and four neutrino scenarios with a neutrino telescope

We show in this Letter that the observation of the angular distribution of upward-going muons and cascade events induced by atmospheric neutrinos at the TeV energy scale which can be performed by a kilometer-scale neutrino telescope, such as the IceCube detector, can be used to probe a large neutrino mass splitting, |Δm 2| ∼ (0.5-2.0) eV 2, implied by the LSND experiment and discriminate among four neutrino mass schemes. This is due to the fact that such a large mass scale can promote non-negligible v μ → v e, v τ/v μ → v e, v τ conversions at these energies by the MSW effect as well as vacuum oscillation, unlike what is expected if all the neutrino mass splittings are small. © 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.