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。     

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.     

P—He碰撞中1s—ns电子俘获截面计算

本文进一步发展了由我们提出的一种新的方法来计算离子－原子，离子－离子碰撞中１ｓ－ｎｓ电子俘获截面。在该方法中，我们用联合原子模型描述初态电子的导曲波函数及用氢原子模型的描述末态电子的波函数，在小几率及峰点近似条件下，其散射振幅为一简单的解析形式。在１０－２００ｋｅＶ能量范围，我们用此方法计算了Ｐ＋Ｈｅ碰撞中电子俘获到４ｓ态的截面。计算结果与实验结果在３０－２００ｋｅＶ能量很好地一致。特别是我们的结     

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     

低能高电荷态离子(4≤q≤7)与He碰撞中双俘获与转移电离的截面反转效应

基于入射离子双俘获后势能沉积与双电离靶离子势能的比值定义了势能参数Ω,研究了低能高电荷态离子(q=4,5,6,7)与He原子碰撞系统中双俘获和转移电离反应道的选择规律.研究发现,在Ω坐标下,双俘获和转移电离存在截面反转效应,Ω1.0时双俘获为双电子转移过程主反应道,Ω≥1.0时转移电离成为双电子转移过程主反应道.     

等电荷态离子与He原子碰撞中的转移电离过程研究

采用位置灵敏探测和飞行时间技术测量了等电荷态离子Cq+、Nq+、Oq+、Neq+(q=4,5,6,7)与He原子碰撞中,转移电离截面与单电子俘获截面的比值R.研究了相同q入射的情况下,R与入射离子核电荷数Z的依赖关系,在统计蒸发模型的基础上对实验结果进行了解释.     

等电荷态离子与He原子碰撞中的转移电离过程研究

采用位置灵敏探测和飞行时间技术测量了等电荷态离子C^q 、N^q 、O^q 、Ne^q (q=4，5，6，7)与He原子碰撞中，转移电离截面与单电子俘获截面的比值Ro研究了相同q入射的情况下，R与入射离子核电荷数Z的依赖关系。在统计蒸发模型的基础上对实验结果进行了解释。     

强扰动能区非全裸Cq+,Oq+(q=1-4)与He原子碰撞过程中截面比的实验研究

利用兰州大学2×1.7MV串列加速器离子-原子碰撞实验终端上产生的单核子能量为20-500 keV的Cq+和Oq+(q=1-4)离子与He原子碰撞.采用符合测量方法和多参数数据获取系统得到了散射离子与反冲离子电荷态的二维谱,从而分别得到直接电离、入射离子俘获电子和入射离子损失电子截面与总截面的截面比Rdirect,Rcapture和Rloss,并对强扰动能区的各个反应道之间竞争关系及同一反应道在不同碰撞体系中所表现出的实验规律进行了比较和定性分析.     

强扰动区C~(q+)离子与He原子碰撞中有效电荷研究

本文利用经典过垒电离模型(Class Over Barrier Ionization)处理100-400ke V/amu强扰动区(q/v1)的不同价态非全裸离子Cq+(q=1-4)与全裸离子H1+,He2+,Li3+与He原子碰撞过程.发现相同价态下,全裸离子的双单电离截面比R21明显低于非全裸离子,原因在于两者的电子结构明显不同.非全裸离子的外壳层电子在碰撞过程中会有一定几率过垒,这在以往的研究中并未考虑.利用模型计算结果与实验数据的比对,估计入射离子第二有效电荷,最终确定入射离子在电离过程中的第一和第二有效电荷.     

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     

中低能区α粒子与Li原子碰撞中电子俘获总截面的计算

采用Ｌｉ原子价电子的有效势模型和两态轨道展开方法主要计算了中低能区（３０ｋｅＶ￣２００ｋｅＶ）α粒子与Ｌｉ原子碰撞过程中价电子俘获的部分截面，提出了利用部分截面计算总截面的近似公式。计算结果表明，中低能区价电子的俘获截面对总截面有很大的贡献，理论结果与实验很好的符合。     

态选择电荷交换实验测量以及对天体物理软X射线发射模型的检验

在高温天体等离子体环境中,低能高电荷态离子与中性原子和分子之间的电荷交换是天体物理环境中软X射线发射的重要机制之一.电荷交换软X射线发射相关的天体物理建模需要大量的主量子数n和角量子数l分辨的态选择俘获截面数据,目前这类数据主要来自于经典或者半经典的原子碰撞理论模型.本文利用反应显微成像谱仪,系统测量了炮弹能量为1.6—20.0 keV/u Ne~(8+)与He的单电子俘获n分辨的态选择俘获截面.将测得的相对态选择截面与多通道Landau-Zener方法以及分子库仑过垒模型计算的结果进行比较,发现理论模型计算结果与实验测量结果在弱反应通道上存在显著差异.进一步结合天体物理中常用的l分布模型,计算了1.6和2.4 keV/u Ne~(8+)与He之间电荷交换中的软X射线发射谱,通过与近期实验测量的X射线谱比较,发现计算的软X射线谱强度明显偏离已有的测量值.这些研究表明,多通道Landau-Zener方法、分子库仑过垒模型以及l分布模型在定量描述电荷交换态选择截面时存在一定的不足,如果将这些理论模型应用于天体物理的X射线背景研究中,可能导致对天体等离子体参数的描述不够准确.     

用反应窗理论研究离子与原子碰撞的态选择微分截面

基于描述低能离子与原子碰撞的分子库仑过垒模型,详细阐述了与入射离子速度相关的反应窗理论,并对影响势垒变化的平均径向速度做了修正.根据该理论,计算了C5 -He和He2 -He碰撞体系单电子俘获过程的态选择微分截面,并分别与Kamber等人和Mergel等人的实验结果进行了比较.     

多电子激发态离子的自由离衰变处理方法

在分析当前描述离子与原子碰撞的经典理论模型的基础上,详细讨论了处理多电子激发态自电离衰变问题的一些新的思路,把高电荷态离子与原子碰撞反应中的电子转移过程分为四阶段描述,并依据能量守恒原理,规范了处理多电子激发态离子发生自电离衰变的规则,自洽地解决碰撞中间过程中俘获多电子后的离子发生自电离向末态衰变的问题,并分析和比较了新的计算结果与实验结果。     

多电子激发态离子的自电离衰变处理方法

在分析当前描述离子与原子碰撞的经典理论模型的基础上,详细讨论了处理多电子激发态自电离衰变问题的一些新的思路,把高电荷态离子与原子碰撞反应中的电子转移过程分为四阶段描述,并依据能量守恒原理,规范了处理多电子激发态离子发生自电离衰变的规则,自洽地解决碰撞中间过程中俘获多电子后的离子发生自电离向末态衰变的问题,并分析和比较了新的计算结果与实验结果     

低能高电荷态氩离子与氩原子碰撞反应截面研究

使用位置灵敏技术和飞行时间方法研究了低能高电荷态氩离子与氩原子的碰撞反应,给出了实验测量得到的入射离子电荷交换截面和转移电荷截面,研究了反应截面与不同电荷态参教的关系,并与修正后的分子过垒模型计算结果进行了比较。     

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.     

_(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。     

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.     

反应窗理论的适用性研究

基于低能离子与原子碰撞的分子库仑过垒模型，简要描述了与入射离子速度相关的反应窗理论.根据这一理论，计算了不同碰撞速度时O⁸⁺-H，Ar⁸⁺-H，Ar⁸⁺-He，Ne¹⁰⁺-He及Ar¹⁸⁺-He等碰撞体系单电子俘获过程的微分截面，还计算了碰撞速度为0.53 a.u.时¹⁵N⁷⁺-Ne碰撞体系单电子、双电子及三电子俘获过程的微分截面，并与他人的实验结果作了比较.研究发现，反应窗理论预言的末态电子分布与实验结果符合较好.理论和实验研究表明，随着碰撞速度的增加反应窗变宽；反应窗理论所预言的微分截面，当Q值较小时比实验结果偏大，当Q值较大时比实验结果偏小. 关键词： 反应窗理论 态选择微分截面 分子库仑过垒模型 离子与原子碰撞