低速多电荷态离子He2+、O2+和Ne2+与W靶表面

本文报道了He2+,O2+和Ne2+与W靶表面相互作用中的动能电子产额随离子入射速度变化的实验测量结果.结果表明：在本实验的入射速度范围内,对同一入射离子,动能电子产额随入射离子的速度增大而线性增加.基于动能电子发射的机理,我们分析了影响动能电子产额的因素,理论上得出动能电子产额与入射速度增长呈线性增加的关系,取得了实验上和理论上一致的结果.     

低速多电荷态离子He2+、O2+和Ne2+与W靶表面相互作用的动能电子发射研究

本文报道了He2 ,O2 和Ne2 与W靶表面相互作用中的动能电子产额随离子入射速度变化的实验测量结果.结果表明:在本实验的入射速度范围内,对同一入射离子,动能电子产额随入射离子的速度增大而线性增加.基于动能电子发射的机理,我们分析了影响动能电子产额的因素,理论上得出动能电子产额与入射速度增长呈线性增加的关系,取得了实验上和理论上一致的结果.     

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。     

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     

近程碰撞对He+离子诱发背向电子发射贡献比例的计算

用Monte Carlo方法模拟了高速He+离子入射到C，Cu和Al固体表面所诱发的电子发射.用这个程序计算了背向的电子发射产额，并且同时计算了近程碰撞对总的背向电子发射产额的贡献比例，对C，Cu和Al其值分别是05，055和0.42.对在近程碰撞中产生的高能δ电子（E＞10O eV）对背向电子发射行为的影响也进行了详尽地讨论，只有那些能量为几百个eV的δ电子对产额的贡献比例较大.对于C靶，δ电子对电子阻止本领最大值附近的二次电子发射行为会产生影响.计算所得到的电子发射产额与实验结果符合得很好. 关键词： 二次电子发射 Monte Carlo模拟 近程碰撞 δ电子     

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²⁰⁷Pb^q+(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. 关键词： 高电荷态离子 经典过垒模型 电子发射产额     

H_1~ ,H_2~ ,H_3~ 和He,Ne,Ar碰撞过程中的巴耳末系H_α,H_β,H_γ发射

实验利用TN-1710光学多道分析系统(OMA),对H_1~ ,H_2~ ,H_3~ 和He,Ne,Ar碰撞过程中产生的巴耳末系H_α,H_β,H_γ发射进行了测量,入射离子H_1~ ,H_2~ ,H_3~ 的实验室能量范围为50—150keV。本文给出H_α,H_β,H_γ谱线的发射截面。实验结果表明:在H_3~ 离子和He,Ne,Ar原子碰撞过程中,H_α的发射截面分别比H_2~ ,H_1~ 离子和He,Ne,Ar原子碰撞过程的大,也就是说,电子俘获几率,前者比后者大,而H_1~ 离子和He,Ne,Ar原子碰撞过程的最小。     

双电荷离子Ar^2＋与He,Ne原子碰撞中的发射截面

双电荷离子Ar~(2 )和He、Ne原子碰撞中,存在着三种碰撞激发过程,一是双电子俘获激发过程,二是单电子俘获激发过程,三是直接激发过程。实验用光学多道分析系统(OMA)对这些过程进行了光学测量,得到了ArⅠ、ArⅡ、NeⅠ、NeⅡ、HeⅠ、HeⅡ谱线的发射截面,并对这些发射截面进行了比较,发现在入射离子速度相同的情况下,Ar~(2 ) Ne碰撞体系的发射截面要比Ar(2 ) He碰撞体系的大。OMA的光谱波长范围是200—800um。入射离子Ar(2 )的能量范围是140—340keV。     

50~250 keV质子入射SiC和Si靶时的电子发射特性研究

在中国科学院近代物理研究所兰州重离子加速器国家实验室测量了能量范围为50~250 keV 的质子入射碳化硅靶和硅靶表面的电子发射产额。实验结果发现,两种半导体靶材的电子发射产额随质子入射能量变化趋势均与作用过程中电子能损随质子入射能量的变化趋势相似。通过分析电子发射的能量来源,发现实验中电子发射产额主要由动能电子发射产额贡献,势能电子发射产额可以忽略不计。两种靶材的电子发射产额均近似地正比于质子入射靶材过程中的电子能损,比例系数B随入射能量略有变化。     

低能高电荷态O~(q+)离子与Al表面作用产生的X射线

报道了 1.5—20 keV/q的高电荷态O~(q+)(q=3—7)离子与Al表面相互作用发射的O原子的特征X射线谱.分析表明,对于O~(q+)(q=3—6)离子入射时发射的X射线,是由于离子进入表面后与Al原子发生紧密碰撞导致的;而O~(7+)离子入射时的X射线,主要来自于"空心原子"的衰变.在动能相等的条件下,存在K壳层空穴的O~(7+)离子的X射线产额相较于O~(q+)(q=3—6)离子高一个数量级,不存在K壳层空穴的O~(6+)离子的X射线产额也要高于O~(3+),O~(5+)离子.总体来说,X射线产额以及电离截面与入射离子的初始电子组态有关,且随离子入射动能的增加而增加.根据半经典两体碰撞模型,本文估算了入射离子与靶原子相互作用时分别产生O和Al的K_α-X射线的动能阈值.对于入射动能低于动能阈值且电子组态为1s~2的O~(6+)离子与样品表面相互作用,可能存在多电子激发使O~(6+)离子产生K壳层空穴.     

He+和He2+离子与碱金属原子Na碰撞中靶激发过程的实验研究

本文通过光学方法,在q×(20—140)keV能量范围内,研究了He⁺和He²⁺离子与碱金属原子Na碰撞中的靶激发过程。通过光学多道分析系统(OMA),对He⁺与Na碰撞过程,观察到NaI589.0+589.6nm(3p→3s),NaI818.3nm(3d→3p)和NaI568.8nm(4d→3p)等谱线。对He²⁺与Na碰撞过程,只观察到NaI589.0+589.6nm谱线。计算了所有观察到的谱线的发射截面和Na(3 关键词：     

Intensity and detuning dependence of fine structure changing collisions in a 85 Rb magneto-optical trap

In an experimental study, the multi-ionisation of metallic clusters (Na_n) has been analysed in collisions with light ions in low charge states (H⁺, He⁺, He²⁺, O³⁺) at collision velocities below 1 a.u. Cluster ions are produced in charge states up to 5+. The average charge of the nano-particles is found to increase linearly with the variation of projectile velocity and the square of the effective projectile charge, well in agreement with the electronic stopping power of the bulk material. A fraction of 50% to 30% of the total projectile energy loss (decreasing with velocity) is transferred into vibrational modes in good agreement with recent theoretical predictions. Received 8 November 2000 and Received in final form 26 January 2001     

X-ray spectra induced by <Superscript>129</Superscript>Xe<Superscript><Emphasis Type="Italic">q</Emphasis>+</Superscript> impacting the metal surface

Using the slow highly charged ions ¹²⁹Xe ^q+ (q = 25, 26, 27; initial kinetic T ₀⩽4.65 keV/a.u.) to impact Au surface, the Au atomic Mα characteristic X-ray spectrum is induced. The result shows that as long as the charge state of projectile is high enough, the heavy atomic characteristic X-ray can be effectively excited even though the incident beam is very weak (nA magnitude), and the X-ray yield per ion is in the order of 10⁻⁸ and increases with the kinetic energy and potential energy of projectile. By measuring the Au Mα-X-ray spectra, Au atomic N-level lifetime is estimated at about 1.33×10⁻¹⁸ s based on Heisenberg uncertainty relation. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 10574132, 10274088 and 10405025), the Talent Introduction Project of Xianyang Normal University (Grant No. 05XSYK103) and the Education Commission Foundation of Shaanxi Province (Grant No. 04JK300)     

Elementary processes during collisions of ions with tryptophan molecules

The relative cross sections of elementary processes occurring in single collisions of tryptophan molecules in the gaseous phase with He²⁺ ions with energy 4 keV/u are measured using time-of-flight mass spectrometry for studying the mechanism of radiation damage of amino acid molecules. The fragmentation channels for intermediate singly and doubly charged tryptophan molecular ions formed during one-electron capture, two-electron capture, and electron capture with ionization are investigated. Significant difference is observed in the mass spectra of fragmentation of intermediate doubly charged ions formed during the capture with ionization and double capture, which is associated with different energies of excitation of {C₁₁H₁₂N₂O₂}²⁺* ions.     

He+离子和Ar原子碰撞过程中激发态的研究

在He⁺离子和Ar原子碰撞过程中,同样存在着电子俘获激发和直接激发两种过程。本文把实验结果同He⁺离子和Ne原子碰撞体系进行了比较,发现:在入射离子速度较小时,实验所得到的Hel三重态发射截面要大得多;当入射离子He⁺的速度大于一个原子单位(2.2×10⁸cm/s)时,情况则相反。因此,在俘获电子过程中,势能亏损同He⁺离子的入射速度是两个非常重要的因素,而且它们之间存在一个竞争过程。入射离子He 关键词：     

Projectile charge and velocity effect on UO2 sputtering in the nuclear stopping regime

Angular distributions and yields of uranium sputtered by slow highly charged Xe^q+ ions (kinetic energy 1.5 keV ￡ E_k ￡ 811.5~{\rm keV}\le E_{k}\le 81  keV, charge state 1≤q≤25) from UO₂ were measured by means of the catcher technique. A charge state effect on the sputtering process is observed at 8 and 81 keV. A deviation from a Acosθ shape (the linear collision cascade theory) is observed in case of Xe^q+ impinging a UO₂ surface at E_k=8 keV. Yields increase linearly with projectile charge state q thus clearly revealing the contribution of potential energy to the sputtering process. In addition, as the kinetic energy of a Xe¹⁰⁺ projectile decreases from 81 keV to 1.5 keV, a velocity effect is clearly observed on the angular distribution.     

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.     

不同Ep/q值的离子与氧化铝毛细孔的相互作用

绝缘材料毛细孔的离子导向效应研究在被动型离子光学元件开发方面有着重要的意义.进行了150keVO3+,0.32 MeVO+,2 MeV O2+等具有不同Ep/q值的离子与氧化铝毛细孔的相互作用研究.对于150keVO3+入射离子,离子沿毛细孔穿越的过程中存在着导向效应:随着毛细孔相对于入射离子束的偏转,入射离子依然能够显著地穿过毛细孔,而且保持电荷态不变;出射离子的角分布谱发生与毛细孔偏转相同的偏移;毛细孔不同偏转角度时的穿透率可以很好地被高斯函数拟合.对于0.32 MeV O+,2 MeV O2+离子入射氧化铝毛细孔,没有导向效应发生.导向效应能够发生的入射离子的Ep/q最大值小于320 kV.     

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.     

Multi electron capture processes in slow collisions between X<Superscript>7+</Superscript> (X = N,O and Ne) ions with C<Subscript>60</Subscript>

Electron capture processes in collision between slow X⁷⁺ (X = N, O and Ne) ions and C₆₀ fullerene have been investigated using coincident measurements of the number n of ejected electrons, the mass and charge of the multicharged C₆₀ ^r+ recoil ions and their fragments C_m ⁱ⁺ and the final charge state of the outgoing projectiles X^(q-s)+ ( ). The collision velocity is about 0.4 a.u. The partial cross-sections σ_r ^s , corresponding to r electrons transferred to the projectile with only s electrons stabilized, have been measured. Cross-sections for collisions “inside” and those “outside” the C₆₀ cage have been separated by analyzing the kinetic energy of the outgoing projectile. The mean final charge state for frontal collisions has been measured to 3.1, 2.6 and 2.5 for N⁷⁺, O⁷⁺ and Ne⁷⁺ respectively. These results show the importance of the core effect on the stabilisation processes of captured electrons.