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。     

高电荷态Arq+与Ne碰撞中入射离子电荷交换截面的研究

报道Arq++Ne(q=8, 9, 11, 12)碰撞体系中多电子转移过程,得到了多组实验测量电荷交换截面数据,讨论入射离子电荷交换截面、反冲离子产生截面与入射离子电荷态、能量以及散射离子电荷态的关系,并且将实验结果与Arq++Ar碰撞体系进行对比研究.在修正分子库仑过垒模型的基础上,对实验现象做了合理的解释.     

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。     

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.     

基于多体经典轨迹蒙特卡罗方法的H+,Li3+,Be4+,O7+与He原子电荷交换过程

经典轨迹蒙特卡罗(CTMC)方法是研究离子-原子碰撞系统电荷交换过程的常用方法,广泛应用于天体物理以及实验室等离子体环境下重粒子碰撞过程的研究.本文利用四体碰撞模型(4-CTMC)研究了包括两个束缚电子的四体碰撞过程,通过数值求解四体碰撞系统的哈密顿运动方程,计算了高电荷态入射离子(Li³⁺,Be⁴⁺和O⁷⁺)同氦原子在大能量范围的单、双电子电离和俘获截面.H⁺+He碰撞截面的计算中,在50—200 keV/amu的入射能区,4-CTMC的结果几乎重复了实验结果.在高电荷态入射情形下,4-CTMC计算的单电子电离和俘获截面值相较于三体碰撞模型(3-CTMC)在100—500 keV/amu的入射能区内与实验符合更好.尽管4-CTMC和3-CTMC忽略了电子关联,均高估了双电子电离和俘获截面(与实验值相比),但4-CTMC的结果更接近实验.     

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。     

高电荷态Ar^q＋与Ne碰撞中入射离子电荷交换截面的研究

报道Ar^q Ne(q=8，9，11，12)碰撞体系中多电子转移过程，得到了多组实验测量电荷交换截面数据，讨论入射离子电荷交换截面、反冲离子产生截面与入射离子电荷态、能量以及散射离子电荷态的关系，并且将实验结果与Ar^q Ar碰撞体系进行对比研究。在修正分子库仑过垒模型的基础上，对实验现象做了合理的解释。     

中低速C3+与He,Ne,Ar原子相互作用过程中单电子转移绝对截面的测量

实验测量了1.7v0-4.2v0(v0为玻尔速度,v0=2.19×108 cm/s)的C3+与He,Ne,Ar原子碰撞过程中单电子转移绝对截面.将实验结果与多体经典轨道蒙特卡罗模拟计算结果做了比较,发现测量结果与多体经典轨道蒙特卡罗模拟计算结果在趋势上相符.当入射离子速度在1.7v0-2.0v0时,因多体经典轨道蒙特卡罗方法计算时不能考虑多电子关联态俘获和极化效应的影响,实验值大于计算值.当入射离子速度在2.2v0-4.2v0时,由于被俘获电子对入射离子的不完全屏蔽,加上电子间的动态关联及有效电荷的影响,实验结果先与多体经典轨道蒙特卡罗计算结果符合很好,而后逐渐大于计算值.此外,还根据转移电离与单电子俘获的截面比简单分析了转移电离机制.     

中低能非全裸C离子与He原子的碰撞研究

采用反冲离子飞行时间-散射离子位置灵敏符合测量技术，测量了能量范围在0.7v₀—4.4v₀(v₀为玻尔速度)的碳离子C^q+(q=1—4)与He原子碰撞过程不同出射道靶原子的双电离与单电离截面比R，包括入射离子不损失电子(直接电离)的出射道(R_q,q),入射离子俘获一个电子的出射道(R_q,q-1)和入射离子损失一个电子的出射道(R_q,q+1)，并研究了R随入射C离子的能量及电荷态的变化关系.实验表明，对给定电荷态的入射离子，靶原子的双电离与单电离截面比R与出射道有很强的依赖关系，即R_q,q<R_q,q+1<R_q,q-1.直接电离出射道截面比R_q,q与入射离子电荷态几乎无关，而入射离子俘获一个电子的出射道和损失一个电子的出射道靶原子双电离与单电离截面比R_q,q-1和R_q,q+1却与入射离子电荷态有很强的关系.采用原子极化理论和电子屏蔽与反屏蔽作用对实验结果进行了解释. 关键词： 离子-原子碰撞 电离 截面比     

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.     

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.     

O3+与氦原子碰撞过程的CTMC计算

应用经典径迹蒙特卡罗方法研究了O3+离子与氦原子碰撞的各种反应过程.基于使用多个系统总能量U值,对初始电子的微正则分布进行了优化,使其更接近于量子力学的径向空间分布.作为检验,首先在独立电子模型近似下计算了He2+与氦原子碰撞的各种反应过程,通过与实验的比较,发现对氦原子靶,优化极大地提高了计算精度.计算了O3+与氦原子随入射离子能量变化的各种反应过程截面,特别是单电子丢失、双电子丢失的总截面,以及转移电离截面与单俘获截面的比值,并与实验进行了比较,发现单双电子丢失截面与实验符合得很好,但在大于200 keV/u的能区,转移电离截面与单俘获截面的比值与实验有较大的差距,这表明独立电子模型需要进一步改进.     

用紧耦合方法研究C4+和O6+与He原子碰撞

用双中心原子轨道紧耦合方法计算了C4+-He以及O6+-He碰撞的单俘获总截面,入射离子的能量范围为10～100keV/amu,所得计算结果在实验误差范围内与实验值很好符合.对满壳层入射离子,研究了单俘获截面随入射离子电荷态的变化,并讨论了原子轨道展开波函数数目对计算结果的影响.p     

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.     

O3+与氦原子碰撞过程的CTMC计算

应用经典径迹蒙特卡罗方法研究了O³⁺离子与氦原子碰撞的各种反应过程.基于使用多个系统总能量U值，对初始电子的微正则分布进行了优化，使其更接近于量子力学的径向空间分布.作为检验，首先在独立电子模型近似下计算了He²⁺与氦原子碰撞的各种反应过程，通过与实验的比较，发现对氦原子靶，优化极大地提高了计算精度.计算了O³⁺与氦原子随入射离子能量变化的各种反应过程截面，特别是单电子丢失、双电子丢失的总截面，以及转移电离截面与单俘获截面的比值，并与实验进行了比较，发现单双电子丢失截面与实验符合得很好，但在大于200 keV/u的能区，转移电离截面与单俘获截面的比值与实验有较大的差距，这表明独立电子模型需要进一步改进.     

低能N6+离子与Ne原子碰撞的单电子俘获研究

采用冷靶反冲离子动量谱仪技术,实验测量了能量为6和8.6 keV/u N6+-Ne碰撞的单电子俘获过程,得到了主量子数n分辨的态选择截面和炮弹离子的散射角分布。实验结果表明,单电子主要被俘获到n=3和n=4的态。这与分子库仑过垒模型计算的反应窗所预测的结果符合。同时,实验获得了单电子俘获到n=3和n=4量子态的角微分截面,此结果与经典模型的计算结果存在较大差别,主要原因是碰撞反应过程的多通道耦合效应。     

低能He2+-He反应中单电子俘获微分散射过程的实验研究

利用冷靶反冲离子动量谱仪装置系统研究了20—40 keV He²⁺-He碰撞体系的态选择单电子俘获过程,实验获得了单电子俘获过程的态选择截面以及角微分截面.在所研究的能区范围,电子俘获到L壳层的截面最大,为主要的反应道,这与分子库仑过垒模型的反应窗理论的预测一致.实验测量的态选择截面与原子轨道紧耦合的计算结果很好地符合,与光谱方法的测量结果存在一定的差别,主要原因是光谱方法不能测量完整的反应通道信息.实验结果表明,总角微分截面在小角度范围主要来源于电子俘获到基态的贡献,在大角度范围主要来自电子俘获到激发态的贡献;电子俘获到基态的和激发态的角微分截面均出现振荡结构,这种振荡来源于电子俘获反应中分子轨道之间的相干效应.实验测量的角微分截面与其他实验和紧耦合方法的计算结果进行了比较和分析. 关键词： 冷靶反冲离子动量谱仪 态选择电子俘获 态选择截面 角微分截面