Astrophysics and plasma relevant experimental studies of hydrogen and helium chemistry in high and low temperature ion traps and guides

高低温离子阱和导向器中氢和氦化学的天体物理学和等离子体相关实验研究

基本信息

项目摘要

Neutral and ionized hydrogen atoms and molecules play a key role in natural environ-ments such as the early universe, inter- or circumstellar media and in many technological processes, the most complicated one being controlled fusion. In order to model the formation and destruction of hydrogen containing species under different conditions, fundamental information on the relevant elementary processes is needed, especially over a wide range of temperatures and densities. The goal of this proposal is to continue and deepen the cooperation between our groups in Germany and Serbia. Using the cryogenic ion traps available in Köln, interesting results already have been obtained including proton transfer from internally hot H3+ to He at collision energies of a few K and complex infrared spectra of He-H3+, a system of fundamental importance. Because H3+ is not only important for astrochemistry but also for hydrogen plasmas, our low temperature activities must be complemented with ex-periments in the eV range. For this the experiences of Prof. Igor Savic and the contribu-tions of his group at the University of Novi Sad in Serbia will be essential. The experi-mental part of this proposal consists of the completion of a guided ion beam instrument using the resources and know how available in Köln and to transfer it to Serbia in spring 2017. In the center of the scientific aims of this proposal are studies of H3+ + He collisions as a function of the internal and translational energy. Future experiments will also include other ions (e.g. hydrocarbons) at collision energies or temperatures, relevant for fusion reactors and stellar outflows. Our low temperature activities will be continued in the frame of the DFG core facility 'Cologne Center for Terahertz Spectroscopy'.
中性和电离的氢原子和分子在自然界中起着关键作用,如早期宇宙、星际或星周介质以及许多技术过程,其中最复杂的是受控聚变。为了模拟不同条件下含氢物质的形成和破坏,需要有关基本过程的基本信息,特别是在宽范围的温度和密度下。这一提议的目标是继续和深化我们在德国和塞尔维亚的团体之间的合作。利用科隆现有的低温离子阱,已经获得了有趣的结果,包括在几K的碰撞能量下从内部热的H3+到He的质子转移,以及He-H3+的复杂红外光谱,这是一个非常重要的系统。由于H3+不仅对天体化学而且对氢等离子体都很重要,因此我们的低温活动必须与eV范围内的实验相补充。为此,塞尔维亚诺维萨德大学伊戈尔·萨维奇教授的经验和他的小组的贡献将是必不可少的。该提案的实验部分包括利用科隆现有的资源和技术完成制导离子束仪器,并于2017年春季将其转移到塞尔维亚。在该建议的科学目标的中心是研究H3+ + He碰撞作为内能和平移能的函数。未来的实验还将包括其他离子(例如碳氢化合物)在碰撞能量或温度,相关的聚变反应堆和恒星流出。我们的低温活动将在DFG核心设施“科隆太赫兹光谱中心”的框架内继续进行。

项目成果

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Formation of H3+ in collisions of H2+ with H2 studied in a Guided Ion Beam Instrument.
在引导离子束仪器中研究 H2 与 H2 碰撞中 H3 的形成
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