等离子体中重离子碰撞过程的理论研究

本文使用经典轨道蒙卡方法研究了弱耦合等离子体环境中的裸核离子与基态氢原子碰撞的电荷转移和电离过程,碰撞能量在10-900 kev/amu范围.粒子间的相互作用使用了含与入射速度相关的动力学效应的Debye-Hückel模型.确定了等离子体屏蔽效应所造成的初态电子坐标与动量的微正则分布.研究了电荷转移和电离过程的总截面与等离子体参数、入射离子电荷、速度的关系.计算结果表明:等离子体环境效应对重离子碰撞过程的影响显著,特别是在低速碰撞时.同时给出了在不同Debye长度(1-50a0)和不同入射离子核电荷数(1～14)条件下的计算结果.     

基于等离子体环境涨落的原子结构计算模型

本文将等离子体核聚变反应截面研究中利用等离子体环境涨落进行修正了的Debye-Hückel屏蔽势推广到计算等离子体中辐射离子束缚态的能级结构. 通过Tsallis参数q的变化,在等离子体辐射离子束缚态能级结构的计算中加入等离子体参数涨落的平均效应,即,等离子体动力学. 具体给出了利用修正的Debye-Hückel屏蔽势对类氦铝束缚态能级结构的计算结果. 结果表明基于这种修正的屏蔽势,自由电子的极化分布具有和线性Debye-Hückel屏蔽势不同的结构. 这种通过等离子体涨落分布对屏蔽势函数进 关键词： 等离子体中的原子结构 等离子体环境涨落 修正了的Debye-Hückel屏蔽势     

He2+离子与H原子的重粒子碰撞电离过程

利用初态程函近似的连续扭曲波方法研究了He²⁺离子与Ｈ原子的碰撞电离过程. 计 算得到了入射离子能量从30keV/u到2000keV/u的碰撞电离总截面、随电离电子能量和角度变 化的一阶和二阶微分散射截面，及随入射离子能量变化的电离电子平均能量.计算的总电离 截面与其他理论和实验结果进行了比较，在入射离子能量大于100keV／u的能区，计算结果 与实验符合得很好；在较低的能区，各种理论结果之间有较大差别，计算结果比实验约小50 ％.利用计算的二阶微分散射截面讨论了软碰撞、电子俘获到入射离子连续态、两体相遇碰 撞等碰撞电离机理. 关键词： 重粒子碰撞电离 初态程函近似 总截面 一阶和二阶微分散射截面     

Si2+离子与氢原子碰撞电离过程的CTMC计算

应用经典径迹蒙特卡罗方法研究Si²⁺离子与氢原子碰撞电离反应过程.计算了随 入射离子能量变化的总截面、出射电子随角度和能量变化的一阶、二阶微分截面,及出射电子随 入射离子能量变化的平均能量.根据计算结果,讨论展示了软碰撞、电子转移到入射离子连 续态、两体相遇碰撞等电离机理,阐明了它们对碰撞总截面、微分截面、电离电子能量的影 响.通过计算出射电子到入射离子和靶的距离比的电离电子数分布研究了不同入射离子能量 “鞍点”电离机理的可能性. 关键词： 重粒子碰撞过程 经典径迹蒙特卡罗方法 电离机理     

等离子体中电子弹性散射截面及电导率计算

本文研究了近理想等离子体中的电子弹性散射过程.利用Debye-Hückel模型考虑等离子体环境对电子与离子间相互作用的屏蔽效应.结合分波法计算了不同Debye长度情况下,电子与不同核电荷数离子散射的分波相移和微分散射截面.研究了散射波函数、分波相移和微分截面随等离子体屏蔽参数的变化规律.最后,基于Spitzer公式, 初步讨论了分波法计算的等离子体的电导率与卢瑟福公式计算的电导率之间的区别.     

Debye等离子体中高能H++H碰撞激发过程的研究

利用碰撞参数玻恩近似方法研究了Debye 等离子体环境中高能H⁺+H的碰撞激发过程, 研究了不同Debye 半径下氢原子1s → 2p 的激发耦合相互作用矩阵元、入射粒子能量为160 keV/u 的激发电子跃迁概率以及入射粒子能量范围为100–1000 keV/u 的碰撞激发截面. 结果表明: 随着屏蔽效应的增强, 激发截面减小. 根据激发截面的公式以及计算结果详细分析了引起激发截面减少的原因. 入射粒子与激发电子之间的屏蔽相互作用势和靶的电子结构(波函数和能级) 对激发截面都有很重要的影响. 关键词： 等离子体 碰撞参数玻恩近似方法 碰撞激发截面     

低能电子在固体表面背散射系数的直接Monte Carlo方法模拟

应用单次碰撞的直接Monte Carlo方法计算能量范围从100 eV~10 keV的电子在固体Al,Si,Au表面的背散射系数,其中低能电子在固体中的弹性散射和非弹性散射截面分别应用Mott散射截面和Born近似下的广义振子强度计算模型得到.通过与压缩历史Monte Carlo方法的模拟计算结果及实验值的比较,结果表明,对于100 eV~10 keV范围的低能区电子,采用直接方法计算得到的电子背散射系数与实验值符合较好,直接方法比压缩历史方法更适合于能量在10 keV以下的电子输运计算.     

等离子体效应对碳的类氢离子能级的影响

通过在狄拉克方程中考虑德拜休克尔(Debye-Hückel)屏蔽势,研究了类氢离子C5 低能级能量1s(2S1/2),2s(2S1/2),2p(2P1/2和2P3/2)随等离子体电子温度及电子密度的变化规律,计算得到类氢离子C5 能级能量及能级电离势随等离子体环境的变化关系。同时,拟合得到了基于德拜休克尔屏蔽势下相当好的束缚态能级能量随等离子体环境变化的解析公式,利用该公式得到了类氢离子C5 相应各能级发生压致电离的临界电子密度,其结果与其它文献比有很好的可比性。结果表明:束缚态能级能量随等离子体电子温度的升高而减小,随等离子体电子密度的增大而增大。能级能量百分漂移量的对数值与等离子体电子密度的对数值以及等离子体电子温度的对数值之间均呈现出近似线性关系。对计算等离子体电离态分布及光谱模拟具有一定的意义。     

Si2+离子与氢原子碰撞电离过程的CTMC计算

应用经典径迹蒙特卡罗方法研究Si2+离子与氢原子碰撞电离反应过程.计算了随入射离子能量变化的总截面、出射电子随角度和能量变化的一阶、二阶微分截面,及出射电子随入射离子能量变化的平均能量.根据计算结果,讨论展示了软碰撞、电子转移到入射离子连续态、两体相遇碰撞等电离机理,阐明了它们对碰撞总截面、微分截面、电离电子能量的影响.通过计算出射电子到入射离子和靶的距离比的电离电子数分布研究了不同入射离子能量"鞍点"电离机理的可能性.     

等离子体屏蔽效应对类氢离子能级结构和辐射跃迁性质的影响

在Debye-Hückel屏蔽近似下,基于相对论Dirac-Fock方法,发展了包括等离子体屏蔽效应的自洽场计算程序.使用该程序研究了等离子体屏蔽效应对类氢离子能级结构和辐射跃迁性质的影响.结果表明,当原子处于等离子体环境中,所有束缚态能级向连续态移动, 移动量随着屏蔽长度的减小而增大.振子强度随屏蔽长度的变化也表现出了相同的规律.进一步分析了相对论效应和等离子体屏蔽效应的耦合,发现对于中Z元素,相对论效应和等离子体屏蔽效应存在较强的耦合.讨论了等离子体屏蔽效应对原子精细结构能级的影响.计算发现,由于等离子体屏蔽效应,原子的能级次序发生了变化,κ简并被消除. 关键词： 等离子体屏蔽 Debye-Hückel 模型 能级结构 跃迁概率     

Electron Transitions during the Capture of an Electron by a He<Superscript>2+</Superscript> Ion at the Argon Atom

We have measured the absolute values of the total cross section of the one-electron capture by He²⁺ ions in the kinetic energy range 2–30 keV at the Ar atoms. The absolute values of the differential scattering cross sections of He⁺ ions formed during the one-electron capture and the electron capture with ionization at energies of 2.2, 5.4, and 30 keV have been determined. The electronic states of the formed ions have been determined using collision spectroscopy based on analysis of the change in the kinetic energy of He⁺ after the interaction. We have measured doubly differential (with respect to the kinetic energy and the scattering angle) cross sections of the formation of free electrons. The free electron formation channels (direct ionization and electron capture with ionization) have been analyzed by calculating the electron terms of the (HeAr)²⁺ system. The calculated cross section of capture with ionization is in conformity with the cross section measured using collision spectroscopy.     

Sequential over-barrier ionization of multi-electron atoms in the tens-to-hundreds keV/u energy range

Our previous work on the classical over-barrier ionization model for helium double ionization is extended to the complex multi-electron system of Ne.The total and q-fold ionization cross sections are calculated at energies ranging from a few tens to several hundred keV/u.The calculation results are in good agreement with the experimental data,and the energy dependence of the cross sections suggests that the multi-ionization of a strong perturbated complex atom is probably the sequential over-barrier ionization process.     

O3+与氦原子碰撞过程的CTMC计算

应用经典径迹蒙特卡罗方法研究了O³⁺离子与氦原子碰撞的各种反应过程.基于使用多个系统总能量U值，对初始电子的微正则分布进行了优化，使其更接近于量子力学的径向空间分布.作为检验，首先在独立电子模型近似下计算了He²⁺与氦原子碰撞的各种反应过程，通过与实验的比较，发现对氦原子靶，优化极大地提高了计算精度.计算了O³⁺与氦原子随入射离子能量变化的各种反应过程截面，特别是单电子丢失、双电子丢失的总截面，以及转移电离截面与单俘获截面的比值，并与实验进行了比较，发现单双电子丢失截面与实验符合得很好，但在大于200 keV/u的能区，转移电离截面与单俘获截面的比值与实验有较大的差距，这表明独立电子模型需要进一步改进.     

CTMC Investigation of Capture and Ionization Processes in P+H(1s) Collisions in Strong Transverse Magnetic Fields

The collision processes of proton with H(1s) atoms, which is embedded in strong transverse magnetic fields perpendicular to the initial velocity of the projectile, are studied with the classical trajectory Monte Carlo method in the energy range 25 keV /u–2000 keV /u and B ～ 104 T. It is found that the charge exchange cross section is decreased while the ionization cross section is increased significantly. The physics of magnetic field effects is analyzed by the time evolution of electron energy and trajectories, and it is found that these effects are induced by the diamagnetic term in the interaction, continuum electron trapping in the target regions and the Lorentz force. The velocity distributions of the ionized electrons, significantly influenced by the applied fields, are also presented.     

Single electron loss in the collisions of C3 + and atomic hydrogen

This paper studies the projectile electron loss cross sections of C3+ colliding with atomic hydrogen in the frame work of extended over-barrier model at intermediate velocities (25 keV/u-600 keV/u). The electron loss is calculated in terms of the interaction between the screened target nucleus and the active projectile electron and of the interaction between projectile electron and target electron. Compared with the convergent close-coupling calculations, screening and anti-screening calculations, this model satisfactorily reproduces the experimentally obtained energy dependence of the electron-impact ionisation cross sections and the single electron loss cross sections over the energy range investigated here.     

质子碰撞电离过程中程函近似效应的理论研究

分别利用连续扭曲波方法和初态程函近似-连续扭曲波方法对质子碰撞电离氖原子1s,2s,2p壳层后随电离电子能量变化的单重微分散射截面(SDCS)和二重微分散射截面(DDCS)及总截面进行了计算,所得结果与部分实验数据符合得很好.详细探讨了各壳层SDCS和DDCS的细致结构以及质子碰撞的电离机制.结果表明,对于氖原子2p壳层,随着入射质子能量的增加,SDCS的区域变长,幅度减小,在低能区以软电离为主;而DDCS出现的峰均迅速减小.此外,分析了初态程函近似对SDCS和DDCS的影响,发现该效应对截面的影响在低能入射时非常明显,随着入射能量的增大,这种影响逐渐减弱.     

电子垂直入射电离氦原子碰撞机理的理论研究

用3C模型和修正后的3C模型在低能、两个出射电子等能分享几何条件下,对电子垂直入射碰撞电离氦原子的三重微分散射截面进行了理论计算,并把计算结果与实验测量结果进行了比较,系统研究了(e,2e)反应中各种屏蔽效应对氦原子三重微分散射截面的影响,同时对截面中形成各峰的碰撞机理做了详细的探讨.研究结果表明:在入射能较低时,各种屏蔽效应对氦原子的三重微分散射截面幅度以及角分布均存在一定影响,并且形成各峰的碰撞机理直接影响截面的变化规律.     

Absolute H(e, 2e)p cross section measurements: Comparison with first and second order theory

Although the first Born approximation is appropriate to describe the total and double differential cross sections of the electron impact ionization for intermediate and high collision energies, the comparison with triple differential cross sections shows that the validity of this theory is only accidental.