高电荷态离子207Pbq+(24≤q≤36)与Si(110)固体表面作用的电子发射研究

报道了利用兰州重离子加速器国家实验室ECR源引出的高电荷态离子207Pbq+(24≤q≤36)入射到Si(110)表面产生的电子发射的实验测量结果.结果表明,高电荷态离子与固体表面相互作用产生的电子发射产额Y与入射离子的电荷态q、入射角度ψ和入射能量E都有很强的关联.首次发现,电子发射产额Y与入射角度ψ间有接近1/tanψ的关系.理论分析认为,这些过程与基于经典过垒模型的势能电子发射过程密切相关.     

低速高电荷态离子40Ar16+与云母表面作用中的电子发射研究

报道了由兰州ECR源提供的低速高电荷离子40Ar16 入射到云母表面产生的电子发射的实验测量结果.结果发现,电子发射产额Y与离子入射角ψ有近似1/tanψ的关系.基于经典过垒模型,我们对这一关系进行了理论分析.实验结果和理论结果相当符合,这就间接说明势能电子发射是低速高电荷态离子作用于表面发射电子的一个主要途径.     

高电荷态离子40Arq+与Si表面作用中的电子发射产额

报道了在兰州重离子加速器国家实验室电子回旋共振离子源原子物理实验平台上，用高电荷态⁴⁰Ar^q+(1≤q≤12)离子作用于半导体Si固体表面时的电子发射产额实验测量.实验中，通过改变炮弹离子的电荷态和引出电压选取其不同的势能和动能，系统地研究了入射离子势能沉积和与其在固体中的电子能损对表面电子发射产额的贡献.结果表明，作为引起表面电子发射的两个主要因素，单离子的电子发射产额与炮弹离子在固体表面的势能沉积和电子能损都有近似的正比关系.     

高电荷态离子126Xeq+与Ti固体表面作用的激发光谱

报道用150keV的高电荷态离子¹²⁶Xe^q+（6≤q≤30）轰击Ti固 体表面产生2 00—1000nm波段发射光谱的实验结果.结果显示，用电荷态足够高的离子作光谱激发源，无 需很强的束流强度（nA量级），便可激发起样品表面的原子和离子在可见光波段的特征谱线 .当入射离子剥离度q>q_c≈20时，Ti原子及其离子的特征谱线强度突然显著增强 ；不 同金属靶，特征谱线突然增强的q_c值不同.理论分析表明，这与q大于此临界值 后，单电子转移释放能量激发靶材料传导电子气体的表面等离激元密切相关. 关键词： 低速高电荷态离子 特征谱线 经典过垒模型 等离激元     

高电荷态离子126Xeq+与Ti固体表面作用的激发光谱

报道用 15 0keV的高电荷态离子1 2 6 Xeq + (6≤q≤ 30 )轰击Ti固体表面产生 2 0 0— 10 0 0nm波段发射光谱的实验结果 .结果显示 ,用电荷态足够高的离子作光谱激发源 ,无需很强的束流强度 (nA量级 ) ,便可激发起样品表面的原子和离子在可见光波段的特征谱线 .当入射离子剥离度q >qc≈ 2 0时 ,Ti原子及其离子的特征谱线强度突然显著增强 ;不同金属靶 ,特征谱线突然增强的qc值不同 .理论分析表明 ,这与q大于此临界值后 ,单电子转移释放能量激发靶材料传导电子气体的表面等离激元密切相关 .     

高电荷态Krq+与Al表面碰撞发射可见光的研究

利用低速(V≈0.01 V_Bohr)高电荷态Kr^q+ (q=8, 10, 13, 15, 17)离子轰击金属Al表面, 获得了碰撞过程产生的300–600 nm的光谱. 实验结果表明: 低能大流强(μA/cm²量级)离子束入射金属表面, 可产生溅射原子、离子和入射离子中性化后发射的可见光. 随着入射离子势能(电荷态)增加, 碰撞过程中发射谱线的强度增强. 与激发态3d能级相比, 较高的势能可以有效地激发Al原子的电子到较高4s能级. 关键词： 高电荷态离子 可见光发射 离子与表面作用     

高电荷态离子Ar17+与Mo表面作用过程中的X射线发射

观测了低速(小于Bohr速度)高电荷Ar¹⁷⁺离子与金属Mo表面相互作用的X射线发射,以及ArKα,KβX射线强度随入射离子动能的变化.     

高电荷态离子207Pb36+与金属Nb表面作用产生的二次离子产额

本文报道了利用兰州重离子加速器国家实验室的ECR离子源引出的高电荷态离子207Pb36 入射到金属Nb表面产生的二次离子的实验测量结果.实验发现,二次离子产额Y随入射初动能Ek的增加有先增加后减小的关系,在初动能为576 keV时二次离子产额达到最大.通过对实验点做高斯拟合发现,曲线峰值对应的入射初动能为602 keV.分析表明,这是势能沉积作用与线性级联碰撞过程协同作用的结果.高电荷态离子本身携带的高势能沉积在靶表面引起势能溅射,促进了二次离子的发射;而主导二次离子溅射的过程是动能溅射,它与靶表面的动量沉积(核能损)过程密切相关.     

高电荷态离子207Pb36+与金属Nb表面作用产生的二次离子产额

本文报道了利用兰州重离子加速器国家实验室ECR源引出的高电荷态离子207Pb36+入射到金属Nb表面产生二次离子溅射的实验测量结果.实验发现,二次离子产额Y随入射初动能Ek的增加有先增加后减小的关系,二次离子产额有一个峰值.理论分析认为,这一过程是势能沉积作用与线性级联碰撞过程协同作用的结果.     

高电荷态离子轰击Au固体表面激发的特征光谱线

报道了高电荷态离子129X6+e和129X30+e轰击金属Au表面激发的200～1000 nm波段光谱的实验结果.实验结果表明：高电荷态离子所激发的靶原子的谱线强度与入射离子的电荷态密切相关,与入射离子的初动能没有强的相关性.     

高电荷态离子^207Pb^36＋与金属Nb表面作用产生的二次离子产额

本文报道了利用兰州重离子加速器国家实验室ECR源引出的高电荷态离子^207Pb^36＋入射到金属Nb表面产生二次离子溅射的实验测量结果，实验发现。二次离子产额Y随入射初动能B的增加有先增加后减小的关系，二次离子产额有一个峰值。理论分析认为，这一过程是势能沉积作用与线性级联碰撞过程协同作用的结果。     

不同电荷态的129Xeq+激发Au的X射线发射研究

报道了在兰州重离子加速器国家实验室测量动能为2.4 MeV的Xe^q+(q=10, 15, 20, 26)轰击Au表面辐射的X射线的实验数据. 实验结果表明, Au的M-X射线有不同程度的能移, 这是由于入射过程引起了靶原子内壳层的多电离, 多电离的程度主要取决于离子的外壳层电子分布. 计算了X射线产额, 并与BEA理论计算值进行了比较, 讨论了电荷态对X射线产额的影响.     

高电荷态离子与表面相互作用

论述了高电荷态离子与表面相互作用的过程 ,说明了发射电子、发射光子、负离子、中性粒子、正离子的散射和发射的物理机理以及应用前景 .介绍了在兰州重离子国家实验室ECR源建立高电荷态离子与表面相互作用的原子物理平台的重要意义和将要开展的工作.The interaction between highly charged ions and surface is investigated, the mechanisms for emissions of electrons, photons and scattered neutral particles, negative and positive ions are reviewed. We report a new atomic physics station in ECR and our work plan.     

高电荷态离子Arq+与不同金属靶作用产生的X射线

研究了高电荷态离子Ar^q+(q=16，17，18)入射金属Be，Al，Ni，Mo，Au靶表面产生的X射线谱.实验结果表明，Ar的Kα-X射线是离子在与固体表面相互作用过程中固体表面之下形成空心原子发射的.电子组态1s²的高电荷态Ar¹⁶⁺离子在金属表面中性化过程中，存在的多电子激发过程使Ar¹⁶⁺的K壳层电子激发产生空穴，级联退激发射Ar的Kα 特征X射线.Ar¹⁷⁺离子在金属表面作用过程中产生的X射线谱形与靶材料没有明显的关联,入射离子的Kα-X射线产额与其最初的电子组态有关，靶原子的X射线产额与入射离子的动能有关. 关键词： 高电荷态离子 空心原子 多电子激发 X射线     

129Xeq+轰击N型和P型Si表面时的电子发射产额研究

在兰州重离子加速器国家实验室测量了1.8 MeV Xeq+离子分别轰击N型和P型Si两种靶材表面时的电子发射产额。实验中,通过改变入射离子的电荷态,研究了入射离子势能沉积对两种靶材表面电子发射产额的贡献。结果发现同一离子入射时,N型Si表面的电子发射产额高出P型Si表面的电子发射产额约12.5%;对于具有相同入射动能的Xeq+离子,两种靶材表面的电子发射产额均随着入射离子势能的增加而线性增加。此外,还测量了3.4 MeV Xeq+离子分别轰击以上两种靶材时的电子发射产额,得到了类似的结果。本文利用功函数分别从动能电子发射和势能电子发射两个角度对实验结果进行了分析讨论。The electron emissions from N-type Si and P-type Si induced by 1.8 MeV 129Xeq+are measured in the National Laboratory of Heavy Ion Research Facility in Lanzhou,The contribution to electron emission yield from potential energy of incident ions is studied through changing the charge state of incident ions.The results show that for the same incident ion,electron emission yield of N type Si surface is higher than that of P-type Si surface about 12.5%.For incident ions with the same kinetic energy,both electron emission yields of two targets increase linearly with incident ion energy.In addition,the electron emissions induced by 3.4 MeV 129Xeq+from N-type Si and P-type Si mentioned above are measured,which give similar results.The experimental results are analyzed and discussed using work function from two angles of the kinetic electron emission and the potential energy electron emission.     

高电荷态离子与Si(110)晶面碰撞的沟道效应研究

不同电荷态低速离子(Ar^q+,Pb^q+)轰击Si(110)晶面,测量不同入射角情况下的次级粒子的产额. 通过比较溅射产额与入射角的关系,证实沟道效应的存在. 高电荷态离子与Si相互作用产生的沟道效应说明溅射产额主要是由动能碰撞引起的. 在小角入射条件下,高电荷态离子能够增大溅射产额. 当高电荷态离子以40°—50°入射时,存在势能越高溅射产额越大的势能效应. 关键词： 高电荷态离子 溅射 沟道效应     

高电荷态离子129Xe28+与Au和Mo表面作用产生的X射线谱

研究了高电荷态离子129Xe28+轰击金属Au和Mo表面产生的特征X射线谱.实验结果表明,在入射离子的电荷态和能量相同的条件下,对于核电荷数较小、原子质量较轻的靶原子,只有其内壳层的电子才能被激发而产生X射线,而核电荷数较大、原子质量较重的靶原子只有其较外壳层的电子能被激发而产生X射线.特征X射线的产额随入射离子动能的增加而增加.     

高电荷态Ar17+离子与不同固体表面相互作用的X射线谱研究

报道了利用光谱技术研究高电荷态Ar17 离子入射金属Be、 Al、 Ni 、Mo、Au靶表面产生的X射线谱.实验结果发现Ar17 离子与固体表面作用发射的Ar Kα-X射线形状与靶材料没有明显的关系,随入射离子能量的增加,Kα-X射线强度减小.     

高电荷态离子129Xe29+与不同金属表面作用产生的X射线谱

研究了高电荷态离子129Xe29+入射金属Au、Mo、Be表面产生的特征X射线谱。实验结果表明,在入射离子的动能相同时,Au的Mα1-X射线产额比Mo的Lα1-X、Lα2-X、Lβ 1-X射线总产额高,特征X射线的产额随入射离子动能的增加而显著增加;不同动能的Xe29+入射金属Au、Mo、Be表面均未产生Xe的特征X射线。     

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