俄歇电子谱及莫应用

1925年俄歇(M·P.Auger)研究威尔逊云室中被x射线所电离的惰性气体的光电效应时,发现双径迹现象.这两条径迹从同一处出发.其中一条是被x射线照射后原子内壳层释放出一个光电子所引起的,它的长度随照射的x射线能量的增加而拉长.另一条径迹的长度却并不随着照射的X射线的能量变化而变化,仅同被照射的原子的种类有关.俄歇对后者作了正确的解释,认为它是由一个外壳层电子填补内壳层空穴释放出来的能量,激发外壳层另一个电子所引起的,后来称这种电子为俄歇电子.长期以来,这种物理现象未能找到应用.直到 1953年,兰德(J.J.Lander)[1]才首次提出…     

高电荷态同质异能态的寿命

分析了带电原子由于缺少内转换(同质异能态)或电子俘获跃迁(β衰变)引起的核寿命的变化.理论预言了随着电荷态的增加,内壳的电子在核表面的电子密度降低,内壳电子能级也降低,不稳定原子核的寿命由于前一原因而缓慢增加,但当内壳电子能级降到特殊能量时产生剧烈增加.比较了由于不同的跃迁能量和跃迁类型对内转换过程的半衰期的影响,并将计算的理论值与一些实验测量值进行了比对.并开发了进行这类计算的公共计算程序.     

X射线象增强器的原理、性能和评价(续) 第二部分:X射线光阴极及微通道电子倍增器

三、X 射线光阴极1.X 射线光阴极一般原理由 x 射线光电子物理学可知:当 x 射线光子与阴极材料中的原子相互作用时,一般会产生如下非弹性碰撞过程:(1)一次电子发射;(2)二次电子发射;(3)俄歇电子发射;(4)特征(线状)谱和连续谱 X 射线发射;(5)长波(紫外、可见光和红外)辐射;(6)电子/空穴对产生;(7)晶格振动     

同步辐射X射线荧光分析

 近二、三十年来,X射线荧光分析(简称XRF)已成为物质中元素含量分析的基本手段,已广泛应用于物理、化学、生物、医学、法学、地学、材料科学等学科及工农业生产中.XRF是用X射线激发样品,并检测从样品中发射出的元素之特征X射线强度,分析样品中元素的含量.所谓特征X射线,是指每种元素的原子受激后会发射特定能量的X射线,它们是不连续的,是各自分立的.当原子内壳层中的电子受外来粒子作用而电离后,就会在内壳层留下一个空穴,于是较外层的电子就会跃迁到这个空穴,这就是所谓的退激发过程.     

Ar16+和Ar17+离子与Zr作用产生的X射线谱

将超导离子源提供的10-20keV/q Ar16 和Ar17 离子入射到Zr金属表面,在相互作用中产生的X射线谱表明,高电荷态Ar16 离子在金属表面中性化过程中有可能存在多电子激发,使Ar16 的K壳层电子被激发形成空穴,在退激过程中发射特征Kα-X射线.空心原子Ar的K层发射X射线强度随入射离子的动能而减弱,靶原子Zr的L壳层发射X射线强度随入射离子动能的增加而增强.Ar17 的单离子的Kα-X射线产额比Ar16 单离子的Kα-X射线产额大5个数量级.     

低能高电荷态O~(q+)离子与Al表面作用产生的X射线

报道了 1.5—20 keV/q的高电荷态O~(q+)(q=3—7)离子与Al表面相互作用发射的O原子的特征X射线谱.分析表明,对于O~(q+)(q=3—6)离子入射时发射的X射线,是由于离子进入表面后与Al原子发生紧密碰撞导致的;而O~(7+)离子入射时的X射线,主要来自于"空心原子"的衰变.在动能相等的条件下,存在K壳层空穴的O~(7+)离子的X射线产额相较于O~(q+)(q=3—6)离子高一个数量级,不存在K壳层空穴的O~(6+)离子的X射线产额也要高于O~(3+),O~(5+)离子.总体来说,X射线产额以及电离截面与入射离子的初始电子组态有关,且随离子入射动能的增加而增加.根据半经典两体碰撞模型,本文估算了入射离子与靶原子相互作用时分别产生O和Al的K_α-X射线的动能阈值.对于入射动能低于动能阈值且电子组态为1s~2的O~(6+)离子与样品表面相互作用,可能存在多电子激发使O~(6+)离子产生K壳层空穴.     

Ar16+和Ar17+离子与Zr作用产生的X射线谱

将超导离子源提供的10—20keV/q Ar¹⁶⁺和Ar¹⁷⁺离子入射到Zr金属表面,在相互作用中产生的X射线谱表明,高电荷态Ar¹⁶⁺离子在金属表面中性化过程中有可能存在多电子激发,使Ar¹⁶⁺的K壳层电子被激发形成空穴,在退激过程中发射特征Kα-X射线.空心原子Ar的K层发射X射线强度随入射离子的动能而减弱,靶原子Zr的L壳层发射X射线强度随入射离子动能的增加而增强.Ar¹⁷⁺的单离子的Kα- 关键词： 高电荷态离子 空心原子 X射线     

Cq+ 和Oq+与原子碰撞的电子俘获过程的理论研究

在ECPSSR理论的基础上， 利用OBKN近似描述电子俘获过程， 得到了包括电子俘获过程贡献的ECPSSR理论， 编写了相应的计算程序。 采用该程序计算了不同电荷态离子与多种靶原子碰撞的电子俘获截面和相应的X 射线产生截面， 将计算得到的包含电子俘获过程贡献的X 射线产生截面与实验结果进行了比较。 对于具有满K壳层的入射离子碰撞， X 射线产生截面与入射离子电荷态基本无关； 对于以直接电离为主导的碰撞过程， 计算得到的X 射线产生截面与实验数据符合得很好； 对于全裸和单K空穴入射离子的碰撞， 计算高估了X 射线产生截面。 Based on the ECPSSR theory, the contribution of the electron capture is described by the OBKN theory. The cross sections of electron capture and X ray production for the collision of different charge state projectiles with various targets are calculated, and compared with the available experimental data. It is found that the obtained X ray production cross sections are almost independent of the projectile charge states for projectiles without a K vacancy. For the collision processes of direct ionization, the present calculated results agree well with the experimental data. The calculations overestimate the X ray production cross sections for the projectiles with full and a K vacancy.     

不同离子激发Au靶的多电离效应

重离子与固体表面相互作用时,会引起靶原子内壳层的电离,相应空穴退激过程中发射的X射线对研究重离子与固体表面的相互作用有着重要意义,可为相关研究提供基础数据.目前,在K和L壳层电离方面做了一些工作,而M壳层的研究较少,本文依托兰州重离子加速器国家实验室320 kV高电荷态离子综合研究平台,测量了不同能量的H~+, Ar~(8+), Ar~(12+), Kr~(13+)和Eu~(20+)离子与Au表面作用产生的特征X射线谱及其能移,计算了X射线的产额比值.结果表明:重离子引起了靶原子内壳层的多电离,多电离效应使Au的MX射线有不同程度的能移;多电离程度取决于入射离子能量、离子的原子序数和其外壳层的空穴数量.     

近Bohr速度I20+离子在不同靶面上的L壳层X射线辐射

在兰州重离子加速器国家实验室,利用硅漂移X射线探测器探测了4.5 MeV I20+离子入射到Fe,Co,Ni,Cu,Zn靶表面时产生I的L壳层X射线.实验观察到Ll,Lα1,2,Lβ1,3,4,Lβ2,15,Lγ1,Lγ2,3,4,4,等6组分辨较好的谱线,各分支X射线的能量发生了蓝移;Lβ1,3,4,Lβ2,15与Lα1,2谱线的相对强度比随靶原子序数的增大基本线性增加,Ll与Lα1,2,Lγ2,3,4,4,与Lγ1 X射线的相对强度比近似与靶原子序数的平方成正比.分析表明,玻尔速度附近能量的低速高电荷态离子与固体靶原子碰撞产生的内壳层过程存在直接库仑电离和电子俘获的双重综合作用,这使得内壳层X射线发射时,外壳层仍存在多个空穴,导致辐射X射线的频移和分支比的变化.     

M‐X‐ray satellite lines of heavy elements due to multiple ionization

The relative intensities of M‐X‐ray satellites for heavy elements have been calculated. These satellite lines arise from X‐ray emission with multiple vacancy states in M and N shells. The origin of multiple vacancies is considered as the Coster–Kronig transition as well as the shake process. The calculated intensities are compared with the experimental results and other theoretical calculations. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

内转换电子能量及绝对强度计算

简要介绍γ跃迁的内转换电子能量及绝对强度的计算方法,并以实例说明其具体应用.     

Double core hole creation and subsequent Auger decay in NH3 and CH4 molecules

Energies of the hollow molecules CH(4)(2+) and NH(3)(2+) with double vacancies in the 1s shells have been measured using an efficient coincidence technique combined with synchrotron radiation. The energies of these states have been determined accurately by high level electronic structure calculations and can be well understood on the basis of a simple theoretical model. Their major decay pathway, successive Auger emissions, leads first to a new form of triply charged ion with a core hole and two valence vacancies; experimental evidence for such a state is presented with its theoretical interpretation. Preedge 2-hole-1-particle (2h-1p) states at energies below the double core-hole states are located in the same experiments and their decay pathways are also identified.     

Vapour phase M4,5N4,5N4,5 Auger electron spectra of antimony and tellurium

High resolution M_4,5N_4,5N_4,5 Auger electron spectra from Sb₄ and Te₂ vapours have been measured using electron impact excitation. The spectra have been decomposed into line components and relative intensities and energies of the components are compared with calculated intensities and energies. The calculations have been done for these molecular samples using the free-atom calculation model involving initially filled shells. The calculations have been treated in the mixed coupling scheme using jj coupling for initial state and intermediate coupling for the final state. The experimental results agree well with the calculated values, indicating that the molecular effects on the relative intensities and energies are very small for these core level transitions. The clear molecular effects are found in the broadening of lines and in the kinetic energy shifts due to extra-atomic relaxation effects.     

LiF中空位形成能的第一性原理计算

采用平面波展开和基于密度泛函理论框架下的第一性原理赝势法,计算了102GPa下LiF化合物中Li空位和F空位的形成能及空间周围的原子弛豫,讨论了空位形成时电荷密度的重新分布,相应的电子态密度以及能带结构等性质.结果表明:LiF晶体中F空位的形成能比大于Li空位的形成能;F空位对LiF晶体的电子结构等性质的影响要比Li空位的大.     

LiF中空位形成能的第一性原理计算

采用平面波展开和基于密度泛函理论框架下的第一性原理赝势法,计算了102GPa下LiF化合物中Li空位和F空位的形成能及空间周围的原子弛豫,讨论了空位形成时电荷密度的重新分布,相应的电子态密度以及能带结构等性质.结果表明:LiF晶体中F空位的形成能比大于Li空位的形成能;F空位对LiF晶体的电子结构等性质的影响要比Li空位的大.     

Explanation of atomic displacement around lattice vacancies in diamond based on electron delocalization

The relationship between unpaired electron delocalization and nearest-neighbor atomic relaxations in the vacancies of diamond has been determined in order to understand the microscopic reason behind the neighboring atomic relaxation. The Density Functional Theory (DFT) cluster method is applied to calculate the single-electron wavefunction of the vacancy in different charge states. Depending on the charge and spin state of the vacancies, at outward relaxations, 84-90% of the unpaired electron densities are localized on the first neighboring atoms. The calculated spin localizations on the first neighboring atoms in the ground state of the negatively charged vacancy and in the spin quintet excited state of the neutral vacancy are in good agreement with Electron Paramagnetic Resonance (EPR) measurements. The calculated spin localization of the positively charged vacancy contrasts with the tentative assignment of the NIRIM-3 EPR signal to this center in (p-type) semiconductor diamond. The sign of the lattice relaxation in the diamond vacancy is explained based on the effect of electron delocalization on nearest-neighbor ion-ion screening, and also its effect on the bond length of neighboring atoms.     

Conversion coefficients of transitions in111Cd by a new precision method

An electron-electron coincidence method for precise measurements of internal conversion probabilities is described. By usingK-Auger electrons the atom itself provides a unity standard in the same nuclear decay. The method is applied to the decay of¹¹¹In in which theK-conversion probability of the 245 keV transition is determined to be 0.0494±0.0011. Relative internal conversion intensities and transition energies are determined using a double focussing spectrometer. These data make it possible to calculate conversion coefficients for all electron shells.     

光电离过程中Fe靶和V靶特征辐射的角相关研究

在发射角120°—170°的范围内,应用硅漂移探测器以10°为间隔对中心能量为13.1 keV的韧致辐射诱发Fe靶和V靶发射的典型K系X射线光谱进行了测量.得到特征X射线Kα和Kβ的特征谱线,考虑探测器对特征X射线的探测效率、靶对入射光子和出射光子吸收的校准及大气对特征X射线的吸收后,结果显示不同探测角度下Kβ与Kα的强度比为一常数.将本次实验探测角度为150°时的Kβ/Kα强度比值的实验值、理论计算值和Ertuğral的实验结果进行对比,发现实验结果与预期相符.对比不同探测角度下的强度比变化趋势推断特征X射线的角度依赖关系,分析认为Kα和Kβ在探测范围内是各向同性发射的.