Non-adiabatic processes in the radiation damage of materials from first principles

Abstract

El paso rápido de iones a través de un sistema de materia condensadaconstituye un problema cuánntico de muchos cuerpos dependientedel tiempo. La complejidad del problema hace que sea extremadamentedifícil encontrar una descripción exacta del mismo. Para resolver elproblema se han aplicado varios modelos que siendo cuantitativamenteprecisos proporcionan un grado de éxito variable. En primer lugar,describimos el problema general de la interacción radiación-materia,sus antecedentes, la bibliografía en el campo de la interacción radiación materia,y campos asociados tales como el estudio del consiguientedaño por radiación. Cuando un ión de movimiento rápido penetraa través de un sólido, pierde energía a través de diferentes mecanismostales como excitaciones electrónicas en el objetivo, ionización delproyectil, movimiento y desplazamiento de los iones objetivo, emisiónde radiación y reacciones químicas o nucleares. Estos mecanismos sonextremadamente complicados y la importancia de cada proceso varía dependiendodel material objetivo, del tipo de proyectil, y especialmentedel rango de energía. Sin embargo, la pérdida de energía asociadaa excitaciones electrónicas, caracterizada como el poder de parada(stopping power) electrónico, es con diferencia el mecanismo más dominantee importante. Los primeros modelos de poder de parada debidosa Bohr, Bethe y Bloch presentaban una validez limitada para ionesligeros en régimen de alta velocidad.