Laboratório de Colisões Atômicas e Moleculares IF - UFRJ - Rio de Janeiro - Brasil

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A Pesquisa e Participantes do LaCAM

Nesta página você encontra informações sobre o acelerador Pelletron e sobre o histórico de nosso grupo. Veja informações mais detalhadas na descrição do grupo de pesquisa no Diretório de Grupos de Pesquisa do CNPq.

O Laboratório de Colisões Atômicas e Moleculares (LaCAM) do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio de Janeiro está localizado na Ilha do Fundão, na cidade do Rio de Janeiro, e se dedica à pesquisa de diversos temas atuais da Física Atômica e de suas aplicações. Para isto no segundo semestre de 1998 o LaCAM passou a contar com um acelerador eletrostático Pelletron de 1,7 MV, produzido pela NEC Corporation, e cuja instalação foi apoiada por financiamentos da FINEP, da FAPERJ e da FUJB. Este acelerador é o único no Brasil dedicado a pesquisas básicas e aplicadas em colisões atômicas e moleculares usando feixes de íons. Além de estudos em física, colaborações interdisciplinares estão sendo desenvolvidas para a aplicação de técnicas como RBS (Retroespalhamento de Rutherford) e PIXE (Emissão de Raios-X Induzida por Prótons) na datação e caracterização de materiais arqueológicos e históricos.

O acelerador Pelletron do LaCAM acelera ions atômicos e moleculares até velocidades da ordem de centésimos da velocidade da luz. Estes íons em alta velocidade são a base de experimentos de colisões com alvos sólidos e gasosos. Neste tipo de equipamento, a região central do acelerador é mantida em alta tensão (no caso 1,7 milhões de volts) enquanto as extremidades são aterradas. Assim, a mesma diferença de potencial é utilizada duas vezes para a aceleração, que é feita sempre em dois estágios. Primeiramente, os ions negativos, obtidos numa fonte e injetados no acelerador, ganham velocidade até a região central. Nesta região, atravessando uma câmara com gás, estes íons podem perder alguns de seus elétrons tornando-se positivos. Em seguida são novamente acelerados na segunda metade do tubo acelerador. Finalmente, um feixe homogêneo contendo apenas uma espécie iônica é formado coma utilização de um ímã analisador. O feixe é então colimado, focalizado e injetado numa das três linhas, a -15, 0 ou 15 graus, onde são feitos os experimentos. Todo o sistema é mantido em alto vácuo, e o isolamento elétrico da alta tensão é feito por um gás, de grande rigidez dielétrica, em alta pressão em torno do tubo acelerador.

Na linha de 15 graus está montada uma câmara de colisão onde os diversos canais da fragmentação de moléculas (tanto quando ela são projéteis como quando são alvos) e de colisões atômicas (ionização do alvo, perda de elétrons pelo projétil) são estudados. Presentemente está sendo estudada a ionização simples e múltipla do alvo em coincidência com os diversos estados de carga finais do projétil, quando estes projéteis são inicialmente ou anionicos ou quase nús. Além disso está sendo estudada a fragmentação de moléculas sob o impacto de íons. Algumas destas moléculas tem interesse biomédico, para tratamentos de protonterapia, e outras tem interesse astronômico, sendo interessante estudar a sua fragmentação sob impacto dos íons do vento solar.

Ele permitiu uma grande expansão nas atividades de pesquisa básica de colisões íon-átomo e íon-sólido. Está sendo possível também implantar linhas de pesquisa aplicada, entre elas a de implantação de íons em amostras sólidas, em cooperação com pesquisadores do IF-UFRJ e da PUC-Rio , espectrometria de massa de polímeros e técnicas espectroscópicas de análise química (PIXE), em cooperação com pesquisadores do IQ-UFRJ, da COPPE-UFRJ, do Museu Nacional e do Instituto de Física da UFF. Além disso pesquisadores do grupo possuem colaboraçõo es ativas com os grupos dos aceleradores da Universidade de Lyon (na área de fragmentação de biomoléculas) e com pesquisadores experimentais e teóricos do CAB-Bariloche.

Temos no momento uma tese experimental de mestrado e cinco teses (quatro experimentaos e uma teórica) de doutorado em andamento. Com a progressiva ampliação do acelerador do IF-UFRJ haverá oportunidades ainda maiores para a formação de pesquisadores.