Abstract
Available empirical and semiempirical formulae predicting cross sections for inelastic two-body collisions of atoms and molecules at low, intermediate, and high collision energy regions are summarized. Some of these were selected to be revisited in detail and visually compared with experimental data, including the latest measurements.
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
References
W.H. Barkas, W. Birnbaum, F.M. Smith, Phys. Rev. 101, 778 (1956)
H.H. Andersen, H. Simonsen, H. Sørensen, Nucl. Phys. A 125, 171 (1969)
W.H. Bragg, M.A. Elder, Phil. Mag. 10, 318 (1905)
C.A. Ram\(\mathrm{\acute{i}}\)rez, R.D. Rivarola, Phys. Rev. A 52, 4972 (1995)
H. Bethe, Ann. Physik folge 5, 5(397) 325 (1930)
M. Inokuti, Rev. Mod. Phys. 43, 297 (1971)
Y.-K. Kim, M. Inokuti, Phys. Rev. 175, 176 (1968)
Y.-K. Kim, M. Inokuti, Phys. Rev. 184, 38 (1969)
R.K. Janev, L.P. Presnyakov, J. Phys. B 13, 4233 (1980)
R.K. Janev, L.P. Presnyakov, Phys. Rep. 70, 1 (1981)
W. Fritsch, K.-H. Schartner, Phys. Lett. A 126, 17 (1987)
C.O. Reinhold, R.E. Olson, W. Fritsch, Phys. Rev. A 41, 4837 (1990)
W. Fritsch, R. Shingal, C.-D. Lin, Phys. Rev. A 44, 5686 (1991)
D. Detleffsen, M. Anton, W. Werner, K.-H. Schartner, J. Phys. B 27, 4195 (1994)
K. Reymann, K.-H. Schartner, B. Sommer, E. Träbert, Phys. Rev. A 38, 2290 (1988)
M. Anton, D. Detleffsen, K.-H. Schartner, W. Werner, J. Phys. B 26, 2005 (1993)
R.K. Janev, Phys. Rev. A 53, 219 (1996)
J.T. Park, J.E. Aldag, J.M. George, J.L. Peacher, Phys. Rev. A 14, 608 (1976)
K.H. Schartner, D. Detleffsen, B. Sommer, Phys. Lett. A 136, 55 (1989)
F.J. de Heer, R. Hoekstra, H.P. Summers, Nucl. Fusion Suppl. 3, 47 (1992)
M. Anton, D. Detleffsen, K.-H. Schartner, Nucl. Fusion Suppl. 3, 51 (1992)
L.F. Errea, L. M\(\mathrm{\acute{e}}\)ndez, B. Pons, A. Riera, I. Sevila, J. Su\(\mathrm{\acute{a}}\)rez, Phys. Rev. A 74, 012722 (2006)
J.G. Lodge, I.C. Percival, D. Richards, J. Phys. B 9, 239 (1976)
R. Ito, T. Tabata, T. Shirai, R.A. Phaneuf, JAERI-Data/Code 94-005 (1994)
A.E.S. Green, R.J. McNeal, J. Geophys. Res. 76, 133 (1971)
R.K. Janev, J.J. Smith, in: Atomic and Plasma-Material Interaction Data for Fusion, vol. 4, ed. by R.K. Janev (IAEA, Vienna, 1993) pp. 1–180
I. Murakami, J. Yan, H. Sato, M. Kimura, R.K. Janev, T. Kato, At. Data Nucl. Data Tables 94, 161 (2008)
V.D. Irby, Phys. Rev. A 39, 54 (1989)
Y.K. Kim, M. Inokuti, Phys. Rev. A 3, 665 (1971)
W. Lotz, Z. Phys. 206, 205 (1967)
M.E. Rudd, R.D. DuBois, L.H. Toburen, C.A. Ratcliffe, T.V. Goffe, Phys. Rev. A 28, 3244 (1983)
M.E. Rudd, Y.-K. Kim, D.H. Madison, J.W. Gallagher, Rev. Mod. Phys. 57, 965 (1985)
M.E. Rudd, A. Itoh, T.V. Goffe, Phys. Rev. A 32, 2499 (1985)
H.B. Gilbody, J.B. Hasted, Proc. R. Soc. Lond. A 240, 382 (1957)
H.B. Gilbody, A.R. Lee, Proc. R. Soc. Lond. A 274, 365 (1963)
J.W. Hooper, E.W. McDaniel, D.W. Martin, D.S. Harmer, Phys. Rev. 121, 1123 (1961)
E.A. Solov’ev, R.N. Il’in, V.A. Oparin, N.V. Fedorenko, Sov. Phys. JETP 15, 459 (1962)
Yu.S. Gordeev, M.N. Panov, Sov. Phys. Tech. Phys. 9, 656 (1964)
F.J. de Heer, J. Schutten, H. Moustafa, Physica 32, 1766 (1966)
L.I. Pivovar, Yu.Z. Levchenko, Sov. Phys. JETP 25, 27 (1962)
J.G. Collins, P. Kebarle, J. Chem. Phys. 46, 1082 (1967)
J.B. Crooks, M.E. Rudd, Phys. Rev. A 3, 1628 (1971)
Z.Z. Latypov, A.A. Shaporenko, Sov. Phys. Tech. Phys. 17, 117 (1972)
H. Gabler, Diplomarbeit, Freie Universität Berlin (1974)
M.E. Rudd, Phys. Rev. A 20, 787 (1979)
T.L. Criswell, L.H. Toburen, M.E. Rudd, Phys. Rev. A 16, 508 (1977)
L.H. Toburen, S.T. Manson, Y.-K. Kim, Phys. Rev. A 17, 148 (1978)
C.F. Barnett, ORNL-6086/V1 (1990). http://www-cfadc.phy.ornl.gov/redbooks/one/1.html
R. Ito, T. Tabata, T. Shirai, R.A. Phaneuf, JAERI-Data/Code 95-008 (1995)
V.P. Shevelko, D. Kato, M.-Y. Song, H. Tawara, I.Yu. Tolstikhina, J.-S. Yoon, Nucl. Instr. Meth. B 267, 3395 (2009)
I.D. Kaganovich, E.A. Startsev, R.C. Davidson, Phys. Plasmas 11, 1229 (2004)
I.D. Kaganovich, E. Startsev, R.C. Davidson, New J. Phys. 8, 278 (2006)
H. Knudsen, in Physics of Electronic and Atomic Collisions, ed. by S. Datz (North-Holland, Amsterdam 1982), pp. 657–669
M.B. Shah, H.B. Gilbody, J. Phys. B 14, 2361 (1981a)
M.B. Shah, H.B. Gilbody, J. Phys. B 14, 2831 (1981b)
M.B. Shah, H.B. Gilbody, J. Phys. B 15, 413 (1982)
G.H. Gillespie, J. Phys. B 15, L729 (1982)
G.H. Gillespie, Phys. Lett. A 93, 327 (1983)
R.E. Olson, A. Salop, Phys. Rev. A 16, 531 (1977)
R.E. Olson, K.H. Berkner, W.G. Graham, R.V. Pyle, A.S. Schlachter, J.W. Stearns, Phys. Rev. Lett. 41, 163 (1978)
R.E. Olson, Phys. Rev. A 18, 2464 (1978)
D.J.W. Hardie, R.E. Olson, J. Phys. B 16, 1983 (1983)
R.E. Olson, J. Phys. B 13, 483 (1980)
R.K. Janev, G. Ivanovski, E.A. Solov’ev, Phys. Rev. A 49, R645 (1994)
W. Wu, C.L. Cocke, J.P. Giese, F. Melchert, M.L.A. Raphaelian, M. Stöckli, Phys. Rev. Lett. 75, 1054 (1995)
W. Wu, E.F. Deveney, S. Datz, D.D. Desai, H.F. Krause, J.M. Sanders, C.R. Vane, C.L. Cocke, J.P. Giese, Phys. Rev. A 53, 2367 (1996)
J. Alonso, H. Gould, Phys. Rev. A 26, 1134 (1982)
R.E. Olson, R.L. Watson, V. Horvat, K.E. Zaharakis, J. Phys. B 35, 1893 (2002)
N. Bohr, K. Dan. Vidensk. Selsk., Mat.-fys. Medd. XVIII(8), (1948)
G.D. Alton, L.B. Bridwell, M. Lucas, C.D. Moak, P.D. Miller, C.M. Jones, Q.C. Kessel, A.A. Antar, M.D. Brown, Phys. Rev. A 23, 1073 (1981)
V.P. Shevelko, M.S. Litsarev, H. Tawara, J. Phys. B 41, 115204 (2008)
V.P. Shevelko, M.S. Litsarev, M.-Y. Song, H. Tawara, J.-S. Yoon, J. Phys. B 42, 065202 (2009)
M.-Y. Song, M.S. Litsarev, V.P. Shevelko, H. Tawara, J.-S. Yoon, Nucl. Instr. Meth. B 267, 2369 (2009)
A.C.F. Santos, R.D. DuBois, Phys. Rev. A 69, 042709 (2004)
R.D. DuBois, A.C.F. Santos, R.E. Olson, Nucl. Instr. Meth. A 544, 497 (2005)
V.P. Shevelko, I.L. Beigman, M.S. Litsarev, H. Tawara, I.Yu. Tolstikhina, G. Weber, Nucl. Instrum. Meth. B 269, 1455 (2011)
V. Shevelko et al., in Electron Loss and Capture Processes in Collisions of Heavy Many-Electron Ions with Neutral Atoms. Atomic Processes in Basic and Applied Physics (Springer, Berlin, 2012)
B. Franzke, IEEE Trans. Nucl. Sci. 28, 2116 (1981)
R.D. DuBois, A.C.F. Santos, Th. Stöhlker et al., Phys. Rev. A 70, 032712 (2004)
W. Erb, GSI Report GSI-P-78, Darmstadt, Germany (1978)
A.N. Perumal, V. Horvat, R.L. Watson, Y. Peng, K.S. Frushey, Nucl. Instr. Meth. B 227, 251 (2005)
A. Smolyakov, P. Spiller, Internal Note ACC-note-internal-2006-001(GSI, Darmstadt, 2006)
N. Bohr, J. Lindhard, K. Dan. Vidensk. Selsk. Mat.-fys. Medd. 28(7), (1954)
T.V. Goffe, M.B. Shah, H.B. Gilbody, J. Phys. B 12, 3763 (1979)
D.S.F. Crothers, N.R.J. Todd, J. Phys. B 13, 2277 (1980)
H. Knudsen, H.K. Haugen, P. Hvelplund, Phys. Rev. A 23, 597 (1981a)
J.R. Oppenheimer, Phys. Rev. 31, 349 (1928)
H.C. Brinkman, H.A. Kramers, Koninklijke Akademie van Wetenschappen te Amsterdam 33, 973 (1930)
K. Dettmann, G. Leibfried, Z. Phys. 218, 1 (1969)
J.S. Briggs, J. Phys. B 10, 3075 (1977)
W.S. Melo, M.M. Sant’Anna, A.C.F. Santos, G.M. Sigaud, E.C. Montenegro, Phys. Rev. A 60, 1124 (1999)
I. Ben-Itzhak, A. Jain, O.L. Weaver, J. Phys. B 26, 1711 (1993)
L.D. Gardner, J.E. Bayfield, P.M. Koch, H.J. Kim, P.H. Stelson, Phys. Rev. A 16, 1415 (1977)
R.A. Phaneuf, F.W. Meyer, R.H. McKnight, Phys. Rev. A 17, 534 (1978)
H.J. Kim, R.A. Phaneuf, F.W. Meyer, P.H. Stelson, Phys. Rev. A 17, 854 (1978)
D.H. Crandall, R.A. Phaneuf, F.W. Meyer, Phys. Rev. A 19, 504 (1979)
C.D. Moak, H.O. Lutz, L.B. Bridwell, L.C. Northcliffe, S. Datz, Phys. Rev. 176, 427 (1968)
H.J. Zwally, D.W. Koopmann, Phys. Rev. A 2, 1851 (1970)
S. Datz, H.O. Lutz, L.B. Bridwell, C.D. Moak, H.D. Betz, L.D. Ellsworth, Phys. Rev. A 2, 430 (1970)
J.R. Macdonald, F.W. Martin, Phys. Rev. A 4, 1965 (1971)
H.D. Betz, G. Ryding, A.B. Wittkower, Phys. Rev. A 3, 197 (1971)
A. Müller, E. Salzborn, Phys. Lett. A 59A, 19 (1976)
D.H. Crandall, Phys. Rev. A 16, 958 (1977)
J.A. Guffey, L.D. Ellsworth, J.R. Macdonald, Phys. Rev. A 15, 1863 (1977)
U. Schiebel, B.L. Doyle, J.R. Macdonald, L.D. Ellsworth, Phys. Rev. A 16, 1089 (1977)
H. Winter, Th.M. El-Sherbini, E. Bloemen, F.J. de Heer, A. Salop, Phys. Lett. A 68A, 211 (1978)
L.D. Gardner, J.E. Bayfield, P.M. Koch, I.A. Sellin, F.J. Pegg, R.S. Peterson, M.L. Mallory, D.H. Crandall, Phys. Rev. A 20, 766 (1979)
S.M. Ferguson, J.R. Macdonald, T. Chiao, L.D. Ellsworth, S.A. Savoy, Phys. Rev. A 8, 2417 (1973)
H. Klinger, A. Müller, E. Salzborn, J. Phys. B 8, 230 (1975)
H. Winter, E. Bloemen, F.J. de Heer, J. Phys. B 10, L453 (1977)
F.W. Meyer, R.A. Phaneuf, H.J. Kim, P. Hvelplund, P.H. Stelson, Phys. Rev. A 19, 515 (1979)
A. Müller, C. Achenbach, E. Salzborn, Phys. Lett. A 70A, 410 (1979)
A.S. Schlachter, J.W. Stearns, W.G. Graham, K.H. Berkner, R.V. Pyle, J.A. Tanis, Phys. Rev. A 27, 3372 (1983)
J.M. Sanders, T.N. Tipping, J. Hall, J.L. Sinpaugh, D.H. Lee, P. Richard, Nucl. Instr. Meth. B 56/57, 104 (1991)
K.R. Cornelius, Phys. Rev. A 73, 032710 (2006)
P. Hvelplund, A.A. Andersen, Phys. Scr. 26, 375 (1982)
W. Schwab, G.B. Baptista, E. Justiniano, R. Schuch, H. Vogt, E.W. Weber, J. Phys. B 20, 2825 (1987)
M.B. Shah, P. McCallion, H.B. Gilbody, J. Phys. B 22, 3983 (1989)
M.M. Sant’Anna, W.S. Melo, A.C.F. Santos, M.B. Shah, G.M. Sigaud, E.C. Montenegro, J. Phys. B 33, 353 (2000)
H. Knudsen, H.K. Haugen, P. Hvelplund, Phys. Rev. A 24, 2287 (1981)
K.H. Berkner, W.G. Graham, R.V. Pyle, A.S. Schlachter, J.W. Stearns, Phys. Rev. A 23, 2891 (1981)
A. Müller, E. Salzborn, Phys. Lett. A 62A, 391 (1977)
S. Bliman, J. Aubert, R. Geller, B. Jacquot, D. Van Houtte, Phys. Rev. A 23, 1703 (1981)
S. Bliman, S. Dousson, B. Jacquot, D. Van Houtte, J. Physique 42, 1387 (1981)
T. Kusakabe, T. Horiuchi, N. Nagai, H. Hanaki, I. Konomi, M. Sakisaka, J. Phys. B 19, 2165 (1986)
I. Yamada, A. Danjo, K. Hosaka et al., in Abstracts of Contributed Papers of the 21st International Conference on the Physics of Electronic and Atomic Collisions, ed. by Y. Itikawa et al. (1999) p. 553
V.V. Afrosimov, A.A. Basalaev, E.D. Donets, N.N. Panov, JETP Lett. 31, 600 (1980)
M.N. Panov, A.A. Basalaev, K.O. Lozhkin, Phys. Scr. T3, 124 (1983)
C. Can, T.J. Grey, S.L. Varghese, J.M. Hall, L.N. Tunnell, Phys. Rev. A 31, 72 (1985)
S.H. Schwartz, A. Fardi, K. Haghighat, A. Langereis, H.T. Schmidt, H. Cederquist, Phys. Rev. A 63, 013201 (2001)
R.A. Phaneuf, Phys. Rev. A 28, 1310 (1983)
I. \(\mathrm{\check{C}}\)ade\(\mathrm{\check{z}}\), J.B. Greenwood, J. Lozano, R.J. Mawhorter, M. Niimura, S.J. Smith, A. Chutjian, J. Phys. B 36, 3303 (2003)
E. Justiniano, C.L. Cocke, T.J. Grey, R.D. DuBois, C. Can, W. Waggoner, R. Schuch, H. Schmidt-Böcking, H. Ingwersen, Phys. Rev. A 29, 1088 (1984)
D.H. Crandall, R.A. Phaneuf, F.W. Meyer, Phys. Rev. A 22, 379 (1980)
E. Salzborn, A. Müller, in Physics of Electronic and Atomic Collisions, ed. by N. Oda, K. Takayanagi (North-Holland, Amsterdam, 1980), pp. 407–426
H.A. Sakaue, A. Danjo, K. Hosaka et al., J. Phys. B 37, 403 (2004)
V.P. Shevelko, I.Yu. Tolstikhina, Th. Stöhlker, Nucl. Instr. Meth. B 184, 295 (2001)
R. Ito, T. Tabata, T. Shirai, R.A. Phaneuf, JAERI-M 93-117, JAERI (1993)
B.G. Lindsay, R.F. Stebbings, J. Geophys. Res. 110, A12213 (2005)
R.K. Janev, Phys. Lett. A 160, 67 (1991)
S. Sakabe, Y. Izawa, At. Data Nucl. Data Tables 49, 257 (1991)
S. Sakabe, Y. Izawa, Phys. Rev. A 45, 2086 (1992)
M. Imai, in Handbook of Atomic and Molecular Processes in Plasmas, ed. by S. Hamaguchi, I. Murakami, D. Kato, (Osaka Univ. Press 2011) in Japanese
Acknowledgements
The author is grateful to L. M\(\mathrm{\acute{e}}\)ndez and Bernard Pons for providing cross sections including unpublished ones and to R. D. DuBois as well for the data file. Discussions with Prof. Brian Gilbody and V. P. Shevelko are acknowledged. The author appreciates Robert E. H. Clark for his encouragement and suggestions to finalize this chapter.
Author information
Authors and Affiliations
Editor information
Editors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 2012 Springer-Verlag Berlin Heidelberg
About this chapter
Cite this chapter
Imai, M. (2012). Semiempirical Formulae for Inelastic Atomic and Molecular Collisions. In: Shevelko, V., Tawara, H. (eds) Atomic Processes in Basic and Applied Physics. Springer Series on Atomic, Optical, and Plasma Physics, vol 68. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-25569-4_17
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-25569-4_17
Published:
Publisher Name: Springer, Berlin, Heidelberg
Print ISBN: 978-3-642-25568-7
Online ISBN: 978-3-642-25569-4
eBook Packages: Physics and AstronomyPhysics and Astronomy (R0)