低能质子束在氢等离子体中的能损研究

实验测量了100 keV的质子束穿过部分电离氢等离子体靶后的能量损失. 等离子体靶由气体放电方式产生, 其自由电子密度在10¹⁶ cm^-3量级, 电子温度约1–2 eV, 维持时间在微秒量级. 研究结果表明: 质子束在等离子体靶中的能量损失与自由电子密度密切相关且明显大于在同密度条件下中性气体靶中的能量损失; 在自由电子密度达到峰值处, 通过实验结果计算得到此时的自由电子库仑对数约为10.8, 与理论计算结果符合较好, 该值比Bethe公式给出的中性气体靶中束缚电子库仑对数高4.3倍,相应的能损增强因子为2.9.     

H+和Ar11+激发Si的K壳层X射线发射研究

测量了50–250 keV H⁺和1.0–3.0 MeV Ar¹¹⁺ 轰击Si表面过程中辐射的X射线. 结果表明, 在Ar¹¹⁺入射的情况下, 引起了Si的L壳层上3, 4个电子的多电离.计算了Si的K壳层X射线产生截面, 并将两体碰撞近似(BEA), 平面波恩近似, ECPSSR理论计算与实验值进行了对比. ECPSSR理论与质子产生的截面数据能够很好地符合; 而考虑多电离后, BEA理论与Ar¹¹⁺的实验结果符合较好. 关键词： X射线 高电荷态重离子 多电离     

Charge state effect on the K-shell ionization of iron by xenon ions near the Bohr velocity

Fe K-shell ionization cross sections induced by 2.4–6.0 MeV Xe20+are measured and compared with different binaryencounter-approximation(BEA)models.The results indicate that the BEA model corrected both by the Coulomb repulsion and by the effective nuclear charge(Zeff)agrees well with the experimental data.Comparison of Fe K-shell X-ray emission induced by 5 MeV xenon ions with different initial charge states(20+,22+,26+,30+)verifies the applicability of the effective nuclear charge(Zeff)correction for the BEA model.It is found that Zeffcorrection is reasonable to describe direct ionization induced by xenon ions with no initial M-shell vacancies.However,when the M shell is opened,the Zeffcorrected BEA model is unable to explain the inner-shell ionization,and the electron transfer by molecular-orbital promotion should be considered.     

重离子轰击Ta靶引起的多电离效应

在兰州重离子加速器国家实验室分别测量了H⁺, He²⁺, Ar¹¹⁺和Xe²⁰⁺离子轰击Ta表面过程中辐射的X射线谱, 并得到了Ta特征X射线谱中M_γ (M₃N₅)和N_αβ (M_4,5N_6,7)线的强度, 即I_γ和I_αβ. 分析结果表明, 强度比值I_γ/I_αβ 随着入射离子原子序数的增加而显著增加, 这是由于碰撞过程中Ta原子的多电离效应使M₃支壳层的荧光产额ω₃产生了显著增强.     

CSR上C6+脉冲束激发Au靶的X射线辐射

用电子冷却储存环提供的C⁶⁺脉冲高能离子束轰击Au靶, 测量到Au的L_α和L_β X射线辐射谱, 分析结果表明, 在高能离子束的轰击下, Au原子的L_α的X射线产生截面大于L_β的, 两个X射线产生截面随炮弹的动能增加而增加. 本文分别用PWBA理论和ECPSSR理论计算了此实验条件下的X射线产生截面, 结果比实验获得的结果大, 初步分析了其中的原因. 关键词： 脉冲离子束 截面 X射线 内壳层     

利用质子能损检测气体靶区有效靶原子密度的实验研究

准确测量气态靶区的有效靶原子密度能够提升离子与气体和离子与等离子体靶相互作用实验结果的精度和对物理过程的认识.实验中利用离子加速器引出的100 ke V质子束穿过一定长度的氢气靶,对质子的剩余能量进行了精确测量,获得了在气体靶内的质子能损数据,结合已有的能损研究结果,重新标定了气体靶区内的有效靶原子密度.分别比较了能损、电离型真空计IonIVac ITR 90和薄膜电容型真空计Varian CDG-500的实验测量结果,对比了修正后的电离型真空计有效气压曲线,结果发现质子束能损的测量方式具有原位、高准确性、在线监测等突出优势,为诊断气态靶有效原子密度提供了新的方法.     

Kr L X-ray and Au M X-ray emission for 1.5 MeV–3.9 MeV Kr~(13+) ions impacting on an Au target

Kr L X-ray and Au M X-ray emission for Kr13＋ ions with energies of 1.5 MeV and 3.9 MeV impacting on an Au target are investigated at heavy ion research facility in Lanzhou （HIRFL）. The L-shell X-ray yield per ion of Kr is measured as a function of incident energy. In addition, Kr L X-ray production cross section is extracted from the yield and compared with the result obtained from the classical binary-encounter approximation （BEA） model. Furthermore, the intensity ratio of the Au M/33 to Ma1 X-ray is investigated as a function of incident energy.     

低能O~(5+)离子穿过H_2靶后的电荷态分布

实验测量了0.75 MeV的O5+离子穿过一定长度不同原子数密度H2靶后的电荷态分布;理论模拟了出射离子的平均电荷态以及达到平衡后的平均电荷态,得到了与实验吻合较好的结果。研究表明,随着靶原子数密度的增大,离子在碰撞过程中俘获电子的几率随之增加,平均电荷态降低;当靶原子数密度达到或超过1014 cm-3,入射离子俘获电子和被碰撞电离的两个作用过程达到平衡,出射离子的平衡平均电荷态约为1.2。     

近玻尔速度氙离子激发钒的K壳层X射线

测量了2.4—6.0 MeV Xe~(20+)离子轰击V靶表面过程中辐射的X射线.计算了V的K壳层X射线发射截面,并将实验结果与平面波恩近似、ECPSSR、两体碰撞近似的理论计算进行了对比.讨论了近玻尔速度非对称碰撞过程中,BEA模型估算高电荷态重离子激发内壳层电离的修正因素.结果表明,综合考虑库仑偏转和有效电荷态修正后,BEA理论与实验结果符合较好.     

强流重离子束驱动的高能量密度物理研究进展

强流高能离子束可以准等容加热任何高密度样品,制备出尺度大、状态均匀、内部无冲击波的高能量密度物质,为实验室研究高能量密度物理提供了一种独特的新手段。介绍了国内外典型的强流重离子加速器装置及其与高能量密度物理相关的关键参数设计和研究规划;展示了基于粒子和流体模拟的离子束驱动高能量密度物质产生和状态演化规律进展;介绍了一套兼具高时空分辨和高穿透力的高能电子成像诊断技术;分析了中低能区离子束与等离子体相互作用过程中的碰撞和电荷交换微观机制,以及激光加速超短超强离子束在等离子体中的非线性输运和欧姆能损机制。