低速离子在固体中的电子阻止本领

本文介绍了低速离子在固体材料中电子阻止本领的理论发展情况。着重介绍了有效电荷理论和根据有效电荷理论,由氢离子在材料中的电子阻止截面标度各种重离子在同种材料中电子阻止截面的方法。 用电导理论导出了低速离子贯穿价电子气的阻止截面公式,并给出了一套有效电荷比的经验公式。利用这套公式求得的电子阻止截面Se的值,既符合实验上发现的Se随z_1或z_2振荡的规律,又符合Se随入射离子能量的变化关系。     

低速离子在固体中的电子阻止截面

在均匀电子气模型和微扰极限成立的条件下,给出了低迷离子在固体中的电子阻止截面公式。结果表明,低迷离子的电子阻止本领可以表示成只与入射离子性质有关的因子和只与材料性质有关的因子的乘积。这种简化阻止函数的形式被推广到一般的固体材料,从而得出相同速度的离子之间的有效电荷比基本与靶材料无关的结论。给出了一套计算重离子与氢离子有效电荷比的经验公式,由实验资料确定了公式中的参数。采用此有效电荷比公式以及低速氢离子的电子阻止截面数据,很容易计算出低速重离子的电子阻止截面。与实验比较表明,我们给出的公式能很好地描写实验上发现的Z_1和Z_2振荡,而且在实验误差范围内,能很好地描写电子阻止截面S_e随离子能量的变化关系。     

重离子束在热靶中的电子阻止本领与有效电荷数

采用线性介电响应理论,研究了重离子束在热靶中的有效电荷数和电子阻止本领。为了考虑入射离子的束缚电荷分布,我们将Brandt-Kitagawa的有效电荷理论推广到热靶。在低速和高速情况下,分别得到了有效电荷数和电子阻止本领的解析表示式。数值结果表明,对于低速离子,有效电荷数随电子气的温度增加而增加;在一定的温度范围内,低速离子的阻止本领与冷靶相比有明显增加。对于高速离子,我们的理论结果与实验值符合得较好。 关键词：     

化合物和合金中离子投影射程分布矩的计算(Ⅱ) 轻离子(Z_1≤10)的射程分布矩

本文根据离子在固体材料中电子阻止截面的实验资料,给出了低能Li~+,Be~+,B~+,C~+,N~+,O~+,F~+,Ne~+等离子在固体中电子阻止截面S_e的经验公式。这些经验公式既能够很好地反映电子阻止本领的Z_1和Z_2振荡、又能正确地给出S_e随离子能量E的变化关系。用这种以实验为基础的S_e经验公式和符合于WHB势的核散射函数,计数了从H~+到Ne~+十种轻离子在非晶Al_2O_3,SiO_2,20/25/Nb不锈钢,LiNbO_3和UO_2等材料中的投影射程分布的一次至三次矩。将计算值与近几年的实验测量及其他人的计算结果进行了比较,在低能端,我们计算的平均投影射程R_p与实验符合得更好。     

经典过垒模型在Xeq++He碰撞中的应用

采用位置灵敏探测和飞行时间技术研究了高电荷态Xe离子(q=15,17,19,21,23)与He原子碰撞中双电子转移截面与单俘获截面比随入射离子电荷态的变化规律.提出一步过程假定,对扩展的经典过垒(ECB)模型进行了修正,利用修正模型计算得到的单、双电子转移绝对截面与Andersson等人和Selberg等人的实验结果符合得很好,所得截面比与本实验得到的双电子转移截面与单电子俘获截面符合得比较好.     

化合物和合金中离子投影射程分布矩的计算(Ⅱ)——轻离子(Z1≤10)的射程分布矩

本文根据离子在固体材料中电子阻止截面的实验资料,给出了低能Li⁺,Be⁺,B⁺,C⁺,N⁺,O⁺,F⁺,Ne⁺等离子在固体中电子阻止截面S_e的经验公式。这些经验公式既能够很好地反映电子阻止本领的Z₁和Z₂振荡、又能正确地给出S_e随离子能量E的变化关系。用这种以实验为基础的S_e经验公式和符合于WHB势的核散射函数,计数了从H⁺到Ne⁺十种轻离子在非晶Al₂O₃,SiO₂,20/25/Nb不锈钢,LiNbO₃和UO₂等材料中的投影射程分布的一次至三次矩。将计算值与近几年的实验测量及其他人的计算结果进行了比较,在低能端,我们计算的平均投影射程R_p与实验符合得更好。 关键词：     

高电荷态Xe离子与He原子碰撞中的电子转移过程研究

采用位置灵敏探测和飞行时间技术研究了高电荷态Xe离子（q=15，17，19，21，23）与He原子碰撞中双电子转移截面与单电子转移截面比随入射离子电荷态的变化规律.提出一步过程假定，对扩展的经典过垒（ECB）模型进行了修正，利用修正模型计算得到的单、双电子转移绝对截面与Andersson等人和Selberg等人的实验结果很好符合，所得截面比与本实验得到的双电子转移截面与单电子俘获截面比较好符合. 关键词： 离子 原子碰撞 电荷转移 一步过程     

低速高电荷态离子40Ar16+与云母表面作用中的电子发射研究

报道了由兰州ECR源提供的低速高电荷离子40Ar16 入射到云母表面产生的电子发射的实验测量结果.结果发现,电子发射产额Y与离子入射角ψ有近似1/tanψ的关系.基于经典过垒模型,我们对这一关系进行了理论分析.实验结果和理论结果相当符合,这就间接说明势能电子发射是低速高电荷态离子作用于表面发射电子的一个主要途径.     

多电荷碳离子的电荷损失截面

 研究了多电荷碳离子分别与中性氢原子或氦原子碰撞的电荷损失截面,同时计算了多电荷碳离子的电势函数和电子动量分布,其中电荷数为5的碳离子的截面数据与Shirai等人的计算结果符合得相当好。所导出的计算公式和编制的计算程序可以推广计算任何一个多电荷离子A^q+与H或He碰撞的电荷损失截面,因而具有一定的普适性。     

辐射复合截面的扭曲波计算

采用非相对论量子计算方法计算了电子与高电荷态离子碰撞的辐射复合截面, 其中连续态电子的波函数是由扭曲波近似方法(DWBE)获得. 计算了低能电子与中、低核电荷的高电荷态离子(类H和类Li)的辐射复合截面, 并与采用有效电荷的库仑波计算结果进行了比较, 说明了扭曲波计算的重要性.     

近玻尔速度不同离子碰撞产生Al的KX射线

在玻尔速度附近能区,测量了H⁺,He²⁺和I²²⁺,Xe²⁰⁺离子作用于Al靶时碰撞激发靶的K壳层X射线.得到了相应X射线的发射截面,并与不同理论模型进行对比.研究表明,单核子能量相同时,轻离子入射激发的X射线产生截面比高电荷态重离子轰击时小了大约4个数量级.质子、He²⁺离子激发的实验截面可以由ECPSSR理论来很好的估算,而I²²⁺,Xe²⁰⁺的实验结果与考虑有效电荷、低速库仑偏转修正的BEA理论计算符合较好.     

中低能速度能区离子与H,He原子碰撞中的经典电子俘获截面（英文）

Bohr-Lindhard模型被用来描述中低能速度能区离子—原子碰撞中的经典电子俘获过程。根据离子与原子的作用时间与碰撞参数的关系,建立俘获几率对碰撞参数的依赖性,碰撞参数范围被限定在俘获半径之内。在该模型的框架内,人们试图通过电子的空间分布函数来研究所有碰撞参数的贡献,但存在较为复杂的数值计算。基于Bohr-Lindhard模型,本工作提出通过简单的指数衰减函数来描述电子俘获几率对碰撞参数的依赖性,计算了A~(q+)(q=2～6)-H碰撞中的单电子俘获截面和A~(q+)(q=3～6)-He碰撞中的双电子俘获截面,计算结果与已有实验数据符合很好,很好地描述了低能和中能区的电子俘获截面随能量和电荷态的变化,该工作还可计算其他不同电荷态离子与He和H靶的电子俘获截面。     

中低能速度能区离子与H,He原子碰撞中的经典电子俘获截面

Bohr-Lindhard模型被用来描述中低能速度能区离子—原子碰撞中的经典电子俘获过程。根据离子与原子的作用时间与碰撞参数的关系,建立俘获几率对碰撞参数的依赖性,碰撞参数范围被限定在俘获半径之内。在该模型的框架内,人们试图通过电子的空间分布函数来研究所有碰撞参数的贡献,但存在较为复杂的数值计算。基于Bohr-Lindhard模型,本工作提出通过简单的指数衰减函数来描述电子俘获几率对碰撞参数的依赖性,计算了Aq+(q = 2~6)-H碰撞中的单电子俘获截面和Aq+(q = 3~6)-He碰撞中的双电子俘获截面,计算结果与已有实验数据符合很好,很好地描述了低能和中能区的电子俘获截面随能量和电荷态的变化,该工作还可计算其他不同电荷态离子与He和H靶的电子俘获截面。     

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.     

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-Htickel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．     

高电荷态Ar~(17+)离子在表面以下过程中发射X射线分支比及各分支能量的研究

对低速高电荷态Ar17+离子在与不同金属靶相互作用过程中放出的Ar离子K壳X射线的Kβ/Kα分支比及各分支K线平均能量进行了理论研究.在文献[28,29]的基础上,通过对实验数据的分析,得到了0.3—0.8玻尔速度之间的Ar17+离子与Be,Al,Ni,Mo,Au等金属相互作用过程中入射离子发出的X射线分支比及各分支平均能量.理论上,基于导带电子俘获模型和级联跃迁模型,建立耦合方程组,以解释实验主要结果,理论结果与实验符合较好.在此基础上讨论了低速高电荷态Ar17+离子在金属表面以下的空心原子形成及退激发过程中发射K壳X射线的物理图像.     

多电荷离子的电子动量分布和电子剥离截面的数值研究

计算了多电荷离子的电子动量分布和多电荷离子与中性原子碰撞的电子剥离截面。     

低电荷态离子原子碰撞过程中的转移电离机理的研究

介绍了使用位置灵敏技术和飞行时间方法研究中低能低电荷态离子-原子碰撞过程中转移电离与单电子俘获过程.对于确定的入射离子电荷态,通过理论分析及与实验数据对比给出了转移电离与单电子俘获截面比R_TS随着入射离子速度V_P的变化规律和转移电离过程中电离的电子主要来自靶原子的最外亚壳层. 关键词： 转移电离 逃离半径 电离半径 俘获半径     

Ar+和He+离子与C60碰撞后富勒希离子的激发机制

C60在与重离子作用下的激发机制与入射离子能量、质量及电荷态有关.核阻止主要出现在低能重离子与C60的碰撞中;而高能轻离子作用下,电子阻止迅速增强,成为主要的激发方式.本文中直接观察到由弹性碰撞引起的C+峰,及其丰度依赖于入射离子的质量.同时我们还发现电子阻止随入射离子能量(7～20?keV)增大相应增加,这与绝热量子分子动力学计算的结果一致.     

_(18)Ar~(q~ )(q=3,4)与H和He碰撞的电荷剥离截面

采用二体碰撞近似和托马斯 -费米近似计算了多电荷离子18Arq ( q =3,4 )与中性原子H和He碰撞的电荷剥离截面以及Arq 的势函数和电子动量分布 ,计算结果与文献 [4]中的数据符合得较好。所导出的计算公式和编制的计算程序可以计算任何一个多电荷离子Aq 与H或He碰撞的电荷剥离截面。因而具有一定的普适性。