Atomic structure and collision dynamics with highly charged ions

The research progresses on the investigations of atomic structure and collision dynamics with highly charged ions based on the heavy ion storage rings and electron ion beam traps in recent 20 years are reviewed. The structure part covers test of quantum electrodynamics and electron correlation in strong Coulomb field studied through dielectronic recombination spectroscopy and VUV/x-ray spectroscopy. The collision dynamics part includes charge exchange dynamics in ion-atom collisions mainly in Bohr velocity region, ion-induced fragmentation mechanisms of molecules, hydrogen-bound and van de Waals bound clusters, interference, and phase information observed in ion-atom/molecule collisions. With this achievements, two aspects of theoretical studies related to low energy and relativistic energy collisions are presented. The applications of data relevant to key atomic processes like dielectronic recombination and charge exchanges involving highly charged ions are discussed. At the end of this review, some future prospects of research related to highly charged ions are proposed.     

低能He~(2+)入射He原子转移电离实验中出射电子成像研究

利用反应显微谱仪对70keV He2+-He转移电离过程中的出射电子进行了成像,研究了出射电子的空间速度分布特征.结果表明:电子主要集中在散射平面内;在散射平面内,电子速度分布介于零与入射离子速度Vp之间(即前向出射)且在散射离子和靶核核间轴处有一极小值,呈现出典型的双峰结构.出射电子的上述分布特征可由出射电子波函数σ振幅和π振幅的干涉进行定性解释,σ振幅和π振幅对出射电子波函数的贡献与碰撞参数相关.在小碰撞参数下,π振幅的贡献更加明显;而在大碰撞参数下,σ振幅的贡献更加显著.     

甲烷分子电子碰撞电离和解离的实验研究

本文利用反应显微成像技术(reaction microscope)研究了54 eV电子入射甲烷分子导致的电离解离过程,详细分析了电离解离产生的CH⁺₂,CH⁺,C⁺离子碎片的动能分布情况.实验结果表明,该入射能量下产生CH⁺₂,CH⁺,C⁺离子碎片主要贡献来自2a₁内价轨道电子的直接电离过程产生的离子态(2a< 关键词： 反应显微成像谱仪 电离解离 能量沉积 动能分布     

Ne原子(e,2e)反应中反冲离子动量分析

利用冷靶反冲离子动量谱仪,对电子轰击Ne原子的单电离反应(e,2e)进行了研究,实验测量了70—3300eV入射能量情况下,反应过程中产生的一价反冲离子的动量分布,并对反冲离子的总动量进行了还原。介绍了一个简单的碰撞机制,据此着重分析了反冲离子纵向动量和横向动量二维谱形成的原因,该碰撞机制能够较好地解释较高能量入射时的实验结果。最后根据反冲离子的动量,估算了出射电子的能量范围,为下一步进行电子、离子的符合测量奠定了基础。     

低能Ar3+ + Ar碰撞反应过程实验研究

测量了入射离子能量为27 keV、45 keV和66 keV时Ar3 Ar碰撞反应各子过程的分截面,通过将其归一化到Bliman,Dousson等人所测量的截面值,获得了绝对截面.结果表明,该能区电子俘获过程仍占主导地位,但转移电离过程已不能忽略.结果还表明,各子过程反应截面基本不随能量变化.与考虑自电离的MCBM(Molecular Coulombic overBarrier Model)模型比较发现,模型所给截面普遍高于实验测量值,这在一定程度上是由于归一化时带来的系统误差.在误差允许的范围内,单电子和双电子俘获截面符合的比较好,但三电子俘获截面却相差一个数量级.对于实验观测到的转移电离过程,模型却预言并没有此过程发生.