The Ice Chamber for Astrophysics–Astrochemistry (ICA) is a new laboratory end station located at the Institute for Nuclear Research (Atomki) in Debrecen, Hungary. The ICA has been specifically designed for the study of the physico-chemical properties of astrophysical ice analogs and their chemical evolution when subjected to ionizing radiation and thermal processing. The ICA is an ultra-high-vacuum compatible chamber containing a series of IR-transparent substrates mounted on a copper holder connected to a closed-cycle cryostat capable of being cooled down to 20 K, itself mounted on a 360° rotation stage and a z-linear manipulator. Ices are deposited onto the substrates via background deposition of dosed gases. The ice structure and chemical composition are monitored by means of FTIR absorbance spectroscopy in transmission mode, although the use of reflectance mode is possible by using metallic substrates. Pre-prepared ices may be processed in a variety of ways. A 2 MV Tandetron accelerator is capable of delivering a wide variety of high-energy ions into the ICA, which simulates ice processing by cosmic rays, solar wind, or magnetospheric ions. The ICA is also equipped with an electron gun that may be used for electron impact radiolysis of ices. Thermal processing of both deposited and processed ices may be monitored by means of both FTIR spectroscopy and quadrupole mass spectrometry. In this paper, we provide a detailed description of the ICA setup as well as an overview of the preliminary results obtained and future plans.

1.
P. A.
Feldman
,
Can. J. Phys.
79
,
89
(
2001
).
3.
N.
Watanabe
and
A.
Kouchi
,
Astrophys. J.
571
,
L173
(
2002
).
4.
S.
Cazaux
and
A. G. G. M.
Tielens
,
Astrophys. J.
604
,
222
(
2004
).
5.
S.
Ioppolo
,
H. M.
Cuppen
,
C.
Romanzin
,
E. F.
van Dishoeck
, and
H.
Linnartz
,
Astrophys. J.
686
,
1474
(
2008
).
6.
G. W.
Fuchs
,
H. M.
Cuppen
,
S.
Ioppolo
,
C.
Romanzin
,
S. E.
Bisschop
,
S.
Andersson
,
E. F.
van Dishoeck
, and
H.
Linnartz
,
Astron. Astrophys.
505
,
629
(
2009
).
7.
S.
Ioppolo
,
Y.
van Boheemen
,
H. M.
Cuppen
,
E. F.
van Dishoeck
, and
H.
Linnartz
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
413
,
2281
(
2011
).
8.
M.
Minissale
,
G.
Fedoseev
,
E.
Congiu
,
S.
Ioppolo
,
F.
Dulieu
, and
H.
Linnartz
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
16
,
8257
(
2014
).
9.
G.
Fedoseev
,
S.
Ioppolo
,
D.
Zhao
,
T.
Lamberts
, and
H.
Linnartz
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
446
,
439
(
2015
).
10.
D.
Qasim
,
G.
Fedoseev
,
K.-J.
Chuang
,
J.
He
,
S.
Ioppolo
,
E. F.
van Dishoeck
, and
H.
Linnartz
,
Nat. Astron.
4
,
781
(
2020
).
11.
K.-J.
Chuang
,
G.
Fedoseev
,
S.
Ioppolo
,
E. F.
van Dishoeck
, and
H.
Linnartz
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
455
,
1702
(
2015
).
12.
G.
Fedoseev
,
K.-J.
Chuang
,
S.
Ioppolo
,
D.
Qasim
,
E. F.
van Dishoeck
, and
H.
Linnartz
,
Astrophys. J.
842
,
52
(
2017
).
13.
K.-J.
Chuang
,
G.
Fedoseev
,
D.
Qasim
,
S.
Ioppolo
,
C.
Jäger
,
T.
Henning
,
M. E.
Palumbo
,
E. F.
van Dishoeck
, and
H.
Linnartz
,
Astron. Astrophys.
635
,
199
(
2020
).
14.
S.
Ioppolo
,
G.
Fedoseev
,
K.-J.
Chuang
,
H. M.
Cuppen
,
A. R.
Clements
,
M.
Jin
,
R. T.
Garrod
,
D.
Qasim
,
V.
Kofman
,
E. F.
van Dishoeck
, and
H.
Linnartz
,
Nat. Astron.
5
,
197
(
2021
).
15.
P. A.
Gerakines
,
M. H.
Moore
, and
R. L.
Hudson
,
Astron. Astrophys.
357
,
793
(
2000
).
16.
G.
Leto
and
G. A.
Baratta
,
Astron. Astrophys.
397
,
7
(
2003
).
17.
M. J.
Loeffler
,
G. A.
Baratta
,
M. E.
Palumbo
,
G.
Strazzulla
, and
R. A.
Baragiola
,
Astron. Astrophys.
435
,
587
(
2005
).
18.
E. A.
Bergin
and
M.
Tafalla
,
Annu. Rev. Astron. Astrophys.
45
,
339
(
2007
).
19.
S.
Ioppolo
,
I.
Sangiorgio
,
G. A.
Baratta
, and
M. E.
Palumbo
,
Astron. Astrophys.
554
,
34
(
2013
).
20.
N. J.
Mason
,
B.
Nair
,
S.
Jheeta
, and
E.
Szymańska
,
Faraday Discuss.
168
,
235
(
2014
).
21.
L. I.
Cleeves
,
E. A.
Bergin
,
C.
Qi
,
F. C.
Adams
, and
K. I.
Öberg
,
Astrophys. J.
799
,
204
(
2015
).
22.
S.
Yamamoto
,
Introduction to Astrochemistry: Chemical Evolution from Interstellar Clouds to Star and Planet Formation
(
Springer
,
Japan
,
2017
)
23.
G. M.
Muñoz Caro
,
A.
Ciaravella
,
A.
Jiménez-Escobar
,
C.
Cecchi-Pestellini
,
C.
González-Díaz
, and
Y.-J.
Chen
,
ACS Earth Space Chem.
3
,
2138
(
2019
).
24.
K. I.
Öberg
,
R. T.
Garrod
,
E. F.
van Dishoeck
, and
H.
Linnartz
,
Astron. Astrophys.
504
,
891
(
2009
).
25.
K. I.
Öberg
,
E. F.
van Dishoeck
,
H.
Linnartz
, and
S.
Andersson
,
Astrophys. J.
718
,
832
(
2010
).
26.
J.-H.
Fillion
,
E. C.
Fayolle
,
X.
Michaut
,
M.
Doronin
,
L.
Philippe
,
J.
Rakovsky
,
C.
Romanzin
,
N.
Champion
,
K. I.
Öberg
,
H.
Linnartz
, and
M.
Bertin
,
Faraday Discuss.
168
,
533
(
2014
).
27.
B. L.
Henderson
and
M. S.
Gudipati
,
Astrophys. J.
800
,
66
(
2015
).
28.
W.
Hagen
,
L. J.
Allamandola
, and
J. M.
Greenberg
,
Astrophys. Space Sci.
65
,
215
(
1979
).
29.
G. A.
Cruz-Diaz
,
G. M.
Muñoz-Caro
,
Y. J.
Chen
, and
T. S.
Yih
,
Astron. Astrophys.
562
,
A119
(
2014
).
30.
G.
Strazzulla
and
R.
Brunetto
,
Nucl. Phys. News
27
,
23
(
2017
).
31.
P. A.
Gerakines
and
R. L.
Hudson
,
Astrophys. J., Lett.
808
,
L40
(
2015
).
32.
G. A.
Baratta
and
M. E.
Palumbo
,
Astron. Astrophys.
608
,
A81
(
2017
).
33.
I.
Rajta
,
I.
Vajda
,
G.
Gyürky
,
L.
Csedreki
,
Á. Z.
Kiss
,
S.
Biri
,
H. A. P.
van Oosterhout
,
N. C.
Podaru
, and
D. J. W.
Mous
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
880
,
125
(
2018
).
34.
M. A.
Allodi
,
R. A.
Baragiola
,
G. A.
Baratta
,
M. A.
Barucci
,
G. A.
Blake
,
P.
Boduch
,
J. R.
Brucato
,
C.
Contreras
,
S. H.
Cuylle
,
D.
Fulvio
,
M. S.
Gudipati
,
S.
Ioppolo
,
Z.
Kaňuchová
,
A.
Lignell
,
H.
Linnartz
,
M. E.
Palumbo
,
U.
Raut
,
H.
Rothard
,
F.
Salama
,
E. V.
Savchenko
,
E.
Sciamma-O’Brien
, and
G.
Strazzulla
,
Space Sci. Rev.
180
,
101
(
2013
).
35.
B.
Augé
,
T.
Been
,
P.
Boduch
,
M.
Chabot
,
E.
Dartois
,
T.
Madi
,
J. M.
Ramillon
,
F.
Ropars
,
H.
Rothard
, and
P.
Voivenel
,
Rev. Sci. Instrum.
89
,
075105
(
2018
).
36.
R. L.
Hudson
,
M. J.
Loeffler
, and
P. A.
Gerakines
,
J. Chem. Phys.
146
,
024304
(
2017
).
37.
K.
Acharyya
,
G. W.
Fuchs
,
H. J.
Fraser
,
E. F.
van Dishoeck
, and
H.
Linnartz
,
Astron. Astrophys.
466
,
1005
(
2007
).
38.
D. V.
Mifsud
,
Z.
Juhász
,
P.
Herczku
,
S. T. S.
Kovács
,
S.
Ioppolo
,
Z.
Kaňuchová
,
M.
Czentye
,
P. A.
Hailey
,
A. T.
Muiña
,
N. J.
Mason
,
R. W.
McCullough
,
B.
Paripás
, and
B.
Sulik
,
Eur. Phys. J. D
75
,
182
(
2021
).
39.
K. I.
Öberg
,
H. J.
Fraser
,
A. C. A.
Boogert
,
S. E.
Bisschop
,
G. W.
Fuchs
,
E. F.
van Dishoeck
, and
H.
Linnartz
,
Astron. Astrophys.
462
,
1187
(
2007
).
40.
41.
M.
Famá
,
J.
Shi
, and
R. A.
Baragiola
,
Surf. Sci.
602
,
156
(
2008
).
42.
N.
Fray
and
B.
Schmitt
,
Planet. Space Sci.
57
,
2053
(
2009
).
43.
J. F.
Ziegler
,
M. D.
Ziegler
, and
J. P.
Biersack
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B
268
,
1818
(
2010
).
44.
K. K.
Sullivan
,
M. D.
Boamah
,
K. E.
Shulenberger
,
S.
Chapman
,
K. E.
Atkinson
,
M. C.
Boyer
, and
C. R.
Arumainayagam
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
460
,
664
(
2016
).
45.
A. L. F.
de Barros
,
A.
Domaracka
,
D. P. P.
Andrade
,
P.
Boduch
,
H.
Rothard
, and
E. F.
da Silveira
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
418
,
1363
(
2011
).
46.
C. R.
Arumainayagam
,
R. T.
Garrod
,
M. C.
Boyer
,
A. K.
Hay
,
S. T.
Bao
,
J. S.
Campbell
,
J.
Wang
,
C. M.
Nowak
,
M. R.
Arumainayagam
, and
P. J.
Hodge
,
Chem. Soc. Rev.
48
,
2293
(
2019
).
47.
M. H.
Moore
,
R. F.
Ferrante
, and
J. A.
Nuth
,
Planet. Space Sci.
44
,
927
(
1996
).
48.
R.
Hudson
and
M. H.
Moore
,
Icarus
145
,
661
(
2000
).
49.
M. E.
Palumbo
,
A. C.
Castorina
, and
G.
Strazzulla
,
Astron. Astrophys.
342
,
551
(
1999
).
50.
A.
Ciaravella
,
G.
Muñoz-Caro
,
A.
Jiménez-Escobar
,
C.
Cecchi-Pestellini
,
S.
Giarrusso
,
M.
Barbera
, and
A.
Collura
,
Astrophys. J., Lett.
722
,
L45
(
2010
).
51.
Y.-J.
Chen
,
A.
Ciaravella
,
G. M.
Muñoz Caro
,
C.
Cecchi-Pestellini
,
A.
Jiménez-Escobar
,
K.-J.
Juang
, and
T.-S.
Yih
,
Astrophys. J.
778
,
162
(
2013
).
52.
A.
Ciaravella
,
A.
Jiménez-Escobar
,
G.
Cosentino
,
C.
Cecchi-Pestellini
,
G.
Peres
,
R.
Candia
,
A.
Collura
,
M.
Barbera
,
G. D.
Cicca
,
S.
Varisco
, and
A. M.
Venezia
,
Astrophys. J.
858
,
35
(
2018
).
53.
S.
Jheeta
,
A.
Domaracka
,
S.
Ptasinska
,
B.
Sivaraman
, and
N. J.
Mason
,
Chem. Phys. Lett.
556
,
359
(
2013
).
54.
F.
Schmidt
,
P.
Swiderek
, and
J. H.
Bredehöft
,
ACS Earth Space Chem.
5
,
391
(
2021
).
55.
C. J.
Bennett
,
S. H.
Chen
,
B. J.
Sun
,
A. H. H.
Chang
, and
R. I.
Kaiser
,
Astrophys. J.
660
,
1588
(
2007
).
56.
L. B.
d’Hendecourt
and
L. J.
Allamandola
,
Astron. Astrophys. Suppl. Ser.
64
,
453
(
1986
).
57.
R. L.
Hudson
and
M. H.
Moore
,
Icarus
140
,
451
(
1999
).
58.
S.
Maity
,
R. I.
Kaiser
, and
B. M.
Jones
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
17
,
3081
(
2015
).
59.
H.
Yamada
and
W. B.
Person
,
J. Chem. Phys.
41
,
2478
(
1964
).
60.
G. J.
Jiang
,
W. B.
Person
, and
K. G.
Brown
,
J. Chem. Phys.
62
,
1201
(
1975
).
61.
C. F.
Mejía
,
A. L. F.
de Barros
,
V.
Bordalo
,
E. F.
da Silveira
,
P.
Boduch
,
A.
Domaracka
, and
H.
Rothard
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
433
,
2368
(
2013
).
62.
R.
Luna
,
G.
Molpeceres
,
J.
Ortigoso
,
M. A.
Satorre
,
M.
Domingo
, and
B.
Maté
,
Astron. Astrophys.
617
,
116
(
2018
).
63.
G. B.
Hansen
,
J. Geophys. Res. Planet.
102
,
21569
, (
1997
).
64.
W. A.
Schutte
,
L. J.
Allamandola
, and
S. A.
Sandford
,
Icarus
104
,
118
(
1993
).
65.
M.
Bouilloud
,
N.
Fray
,
Y.
Bénilan
,
H.
Cottin
,
M.-C.
Gazeau
, and
A.
Jolly
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
451
,
2145
(
2015
).
You do not currently have access to this content.