eco de espín superficial de helio-3

La técnica de eco de espín superficial de helio-3 ( HeSE ) es una técnica de dispersión inelástica utilizada en la ciencia de superficies para medir la dinámica microscópica en superficies bien definidas en ultra alto vacío . La información obtenida mediante HeSE complementa y amplía la obtenida con otras técnicas de dispersión inelástica, como el eco de espín de neutrones y la dispersión de átomos de helio-4 (HAS).

Los principios experimentales del experimento HeSE son análogos a los del eco de espín de neutrones, diferenciándose en detalles como la naturaleza de las interacciones sonda/muestra que dan lugar a la dispersión. En resumen, se crea un haz polarizado de ³He ^mediante una expansión supersónica seguida de una etapa de filtrado de espín (polarizador). El helio se dispersa al interactuar con la muestra experimental y se detecta al final de la línea de haz tras otra etapa de filtrado de espín (analizador). Antes y después del proceso de dispersión, el haz atraviesa campos magnéticos que provocan la precesión de los espines de la sonda, como en un experimento de eco de espín . Los datos brutos del experimento son las intensidades de helio dispersadas con resolución de espín en función de la integral del campo magnético incidente, la integral del campo saliente y cualquier otro parámetro variable relevante para experimentos específicos, como la orientación de la superficie y la temperatura. En el tipo más general de experimento de dispersión con precesión, los datos se pueden utilizar para construir la 'matriz de intensidad de longitud de onda' 2D ^{[ 1 ]} para el proceso de dispersión de superficie, es decir, la probabilidad de que un átomo de helio de una determinada longitud de onda entrante se disperse en un estado con una determinada longitud de onda saliente.

Las mediciones convencionales de "eco de espín" son un caso especial común de las mediciones más generales de dispersión con precesión, en las que las integrales del campo magnético entrante y saliente están restringidas a ser iguales. La polarización del haz saliente se mide en función de la integral del campo de precesión midiendo la intensidad del haz saliente resuelto en diferentes estados de espín. El caso del eco de espín se denomina un tipo de "medición de proyección inclinada". ^{[ 2 ]} Las mediciones de eco de espín son una proyección inclinada apropiada para mediciones cuasielásticas de la dinámica de superficies porque los datos brutos están estrechamente relacionados con la función de dispersión intermedia (ISF), que en muchos casos puede interpretarse en términos de firmas dinámicas estándar. ^{[ 3 ]}

Los procesos superficiales que HeSE puede medir se pueden dividir a grandes rasgos en procesos elásticos, cuasielásticos e inelásticos. Las mediciones en las que la señal predominante es la dispersión elástica incluyen la difracción estándar del helio y la medición de resonancias de adsorción selectiva . Las mediciones cuasielásticas generalmente corresponden a mediciones de difusión superficial microscópica en las que la ganancia y pérdida de energía tipo Doppler de los átomos de helio es pequeña en comparación con la energía del haz. Las mediciones inelásticas más intensas pueden proporcionar información sobre los canales de pérdida de energía en la superficie, como los fonones superficiales .