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.     

O~(2+)离子穿过碳膜引起的前后表面电子发射

测量了入射能为1.9~11.3 keV/u的O~(2+)离子穿过碳膜诱导的前向、后向(分别对应出射表面和入射表面)电子发射产额。实验中,通过改变入射离子的能量和流强,系统地研究了电子能损和离子束流强度对前向、后向电子发射产额的影响。结果表明,在本实验的能量范围内,前向、后向电子发射产额与对应表面的电子能损有近似的正比关系,而与束流强度无关。分析还发现引起后向电子发射的动能阈值约为0.2 keV/u,势能电子发射产额约为1 e~-/ion。     

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     

近玻尔速度Ne2+离子穿过碳膜引起的电子发射

本文测量了入射能为2–25 keV/u的Ne²⁺离子穿过不同厚度碳膜诱导的前向、后向 (分别对应出射表面和入射表面) 电子发射产额. 实验中通过改变炮弹离子的能量, 系统的研究了势能沉积、电子能损以及反冲原子对前向、后向电子发射产额的贡献. 结果表明, 离子的势能沉积只对后向电子发射有贡献, 前向、后向电子发射产额分别与Ne²⁺离子在薄膜出射、入射表面的电子能损近似成正比关系, 其中电子能损很低 (对应于离子能量很低) 的时候, 反冲原子对电子发射的贡献不能忽略. 关键词： 近玻尔速度 电子发射 电子能损 反冲原子     

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.     

129Xe30+与Au作用激发的Au M-X射线 与Xe L-X射线

探测了动能为1.0——7.0 MeV的¹²⁹Xe³⁰⁺ 入射Au表面产生的X射线谱. 实验结果表明, 入射离子动能较高时, 不仅激发出很强的Au的M-X射线, 还激发出了Xe的L-X射线, 且X射线产额与入射离子动能有强相关性. 分析了X射线产额与入射离子动能的关系.     

近玻尔速度能区高电荷态离子与激光等离子体相互作用实验研究装置

近玻尔速度能区高电荷态离子在稠密等离子体中的能量损失是强流重离子束驱动的高能量密度物理等前沿研究中的核心物理问题之一.基于中国科学院近代物理研究所的320 kV实验平台,新建立了一套近玻尔速度能区离子束与激光等离子体相互作用的实验研究装置,用于开展高精度的离子能量损失和电荷态研究.本文将详细介绍该装置的特点,包括脉冲离子束(≥200 ns)的产生与调控、高密度(10¹⁷—10²¹ cm^–3)激光等离子体靶的制备、等离子体参数诊断与离子的高精度测量(<1%)等.基于该装置已开展了百keV的质子束和4 MeV的Xe¹⁵⁺离子束与激光Al等离子体靶相互作用的实验,并取得了相应的结果.本实验装置能够为中国在近玻尔速度能区高电荷离子与稠密激光等离子体相互作用研究提供高精度的实验数据,以促进理论工作的发展.     

近Bohr速度的152Eu20+入射Au表面产生的X射线谱

测量了动能为2.0–6.0 MeV的高电荷态离子¹⁵²Eu²⁰⁺ 入射Au表面产生的特征X射线谱, 结果表明, 相互作用不仅激发出了Au的 M_ζ, M_α和M_δ特征X射线, 还激发出了Eu的M_α X射线, 且X射线总产额随入射离子动能的增加而增加. 计算了Au的M壳层总的X射线产生截面, 并与理论模型的计算结果做了比较分析. 关键词： 高电荷态离子 X射线 产额 截面     

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.     

X-ray emission from 424-MeV/u C ions impacting on selected target

The K-shell x-rays of Ti, V, Fe, Co, Ni, Cu, and Zn induced by 424-MeV/u C~(6+) ion impact are measured. It is found that the K x-ray shifts to the high energy side and the intensity ratio of Kβ/Kα is larger than the atomic data, owing to the L-shell multiple-ionization. The x-ray production cross sections are deduced from the experimental counts and compared with the binary encounter approximation(BEA), plane wave approximation(PWBA) and energy-loss Coulomb-repulsion perturbed-stationary-state relativistic(ECPSSR) theoretical predictions. The BEA model with considering the multipleionization fluorescence yield is in better consistence with the experimental results. In addition, the cross section as a function of target atomic K-shell binding energy is presented.