高能脉冲C~(6+)离子束激发Ni靶的K壳层X射线

精确测量离子与原子碰撞引起的靶原子内壳层电离截面,对研究原子内壳层过程以及建立合适的理论模型具有重要的意义.现有的实验数据和理论模型大都集中在中低能区,高能区由于受到实验条件的限制,几乎没有相关实验数据的报道,哪种理论更适合描述高能重离子入射的靶原子内壳层电离截面,还需要进行深入的实验研究.采用电子冷却存储环提供能量分别为165,300,350,430 MeV/u的C~(6+)离子束轰击Ni靶,测量Ni的K壳层X射线.分析了实验中探测到的Ni的K_β和K_α射线强度比,发现入射粒子能量的变化对该强度比影响不明显.分别应用两体碰撞近似(BEA)、平面波玻恩近似(PWBA)和ECPSSR理论对Ni的K壳层X射线的产生截面进行理论计算,并将理论结果与实验结果进行比较.     

铝、钛和镍在250—430Kev质子轰击下产生的K壳层特征X射线

我们研究了厚靶铝、钛和镍在250到430Kev的质子轰击下产生的K壳层的特征X射线。用Si(L)探测器测量了厚靶的产额,得到了K壳层X射线的产生截面,相应壳层的电离截面,并与半经典近似的理论予言值作了比较。     

CSR上C6+脉冲束激发Au靶的X射线辐射

用电子冷却储存环提供的C⁶⁺脉冲高能离子束轰击Au靶, 测量到Au的L_α和L_β X射线辐射谱, 分析结果表明, 在高能离子束的轰击下, Au原子的L_α的X射线产生截面大于L_β的, 两个X射线产生截面随炮弹的动能增加而增加. 本文分别用PWBA理论和ECPSSR理论计算了此实验条件下的X射线产生截面, 结果比实验获得的结果大, 初步分析了其中的原因. 关键词： 脉冲离子束 截面 X射线 内壳层     

应用ECPSSR理论研究重离子引起原子的内壳层电离

ECPSSR理论是解释离子-原子碰撞内壳层电离最成功的理论之一.我们用VISUAL FORTRAN编写了ECPSSR理论计算程序,修正了ISICS程序中的错误,本程序可以对各种入射离子与靶原子的组合进行计算,给出K,L,M的壳层及次壳层电离截面以及相应的X射线产生截面,并根据需要选择是否对入射离子运动进行相对论修正.采用所编写的程序计算了一些碰撞体系的电离截面和X射线产生截面,并与其他程序的计算结果和实验数据分别进行了比较.     

8—9.5 keV正电子致Ti的K壳层电离截面的实验研究

低能正电子碰撞原子内壳层电离截面的实验数据目前还很缺乏,从而影响了对近年来发展的各相关理论模型的检验,限制了慢正电子束流技术在诸多领域中的应用.本文采用慢正电子束流装置产生的8—9.5 keV正电子束碰撞纯厚Ti靶,利用硅漂移探测器(SDD)收集正电子碰撞Ti靶产生的X射线,同时采用高纯锗探测器在线获得与靶碰撞的入射正电子数,从而得到Ti的K壳层实验产额,并基于蒙特卡罗模拟程序PENELOPE获得模拟产额.将实验产额分别与内壳层电离截面数据库采用经典光学数据模型(ODM)和扭曲波玻恩近似理论模型(DWBA)的蒙特卡罗模拟产额进行对比,发现基于ODM理论模型的模拟产额与实验值有较大的偏差,基于DWBA理论模型的模拟产额与实验结果符合较好.根据实验产额和基于DWBA理论模型的模拟产额的比较结果,对蒙特卡罗模拟程序使用的DWBA理论模型数据库进行修正后再进行模拟和比较,从而得到可靠的8—9.5 keV正电子致Ti原子K壳层电离截面数据.     

采用薄靶方法测量低能电子致Al,Ti,Cu,Ag,Au元素K壳层电离截面与L壳层特征X射线产生截面

使用5—27 keV能量范围内的单能电子束轰击薄碳衬底上的薄Al (Z=13),Ti (Z=22),Cu (Z=29),Ag (Z=47),Au(Z=79)靶,使用硅漂移型探测器(SDD)收集产生的特征X射线,测量了Al,Ti,Cu的K壳层电离截面以及Cu,Ag和Au的L壳层特征X射线的产生截面,并且使用蒙特卡罗PENELOPE程序对实验结果进行了修正.本文给出了Cu的L壳层特征X射线产生截面.与半相对论扭曲波玻恩近似(semi-relativistic distorted-wave Born approximation,DWBA)理论值相比,本文的大多数实验值在7%的范围内与理论值符合.研究表明,中重元素的L壳电离截面的理论计算以及相应的原子参数有待更精确的确定.     

氧离子轰击引起钽的L壳层X射线发射截面的研究

在北京原子能研究院串联加速器上,利用20—45 MeV的O⁵⁺轰击Ta靶,研究靶的L壳层X射线. 给出了Ta的L壳层各亚壳层Ll,Lα,Lβ和Lγ X射线发射截面的比值,并且与ECPSSR理论计算做了比较. 结果表明,在误差范围内比值σ(Ll)/σ(Lα)、σ(Lβ)/σ(Lα)和σ< 关键词： L壳层X射线')" href="#">L壳层X射线 发射截面 ECPSSR理论     

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     

近玻尔速度氙离子激发钒的K壳层X射线

测量了2.4—6.0 MeV Xe~(20+)离子轰击V靶表面过程中辐射的X射线.计算了V的K壳层X射线发射截面,并将实验结果与平面波恩近似、ECPSSR、两体碰撞近似的理论计算进行了对比.讨论了近玻尔速度非对称碰撞过程中,BEA模型估算高电荷态重离子激发内壳层电离的修正因素.结果表明,综合考虑库仑偏转和有效电荷态修正后,BEA理论与实验结果符合较好.     

碳离子碰撞引起的金L壳层X射线产生截面的实验研究

实验测量了20～50 MeV的C离子和Au原子碰撞中Au产生的L壳层X射线,研究了Au的L各支壳层产生截面σ(L_l)、(L_α)、(L_β)、(L_γ)和总截面的比值σ(L_(total)与入射离子能量的关系.利用L壳层的辐射跃迁几率,Croster～Kroning跃迁率和L亚壳层的荧光产额将平面波波恩近似(PWBA)和ECSSR理论计算的电离截面转换为L层X射线产生截面,并与实验结果相比较,结果表明σ(L_l)、(L_α)、(L_γ)和总截面σ(L_(total))实验测量值随入射离子的变化趋与ECPSSR和PWBA所预测的结果一致,ECSSR理论值更接近我们的实测测量值,但是数值大于实验测量结果.     

Measurement of the K shell X-ray production cross-sections and fluorescence yields for Nd,Eu, Gd,Dy and Ho using radioisotope X-ray fluorescence in the external magnetic field

The effect of external magnetic field on the K_α and K_β X-ray production cross-sections and K shell fluorescence yields for ferromagnetic elements Nd, Gd and Dy and paramagnetic elements Eu and Ho have been measured at the excitation energy of 59.5 keV γ -rays from ²⁴¹Am radioactive source of strength 100 mCi in the external magnetic field of intensities ±0.75 T. Furthermore, I_Kβ /I_Kα intensity ratios for these elements have been measured in the external magnetic field. The K X-rays from different targets were detected using a high resolution Si(Li) semiconductor detector. For B = 0, the measured K X-ray production cross-sections, K shell fluorescence yields and the I_Kβ /I_Kα intensity ratios were compared with the experimental and theoretical data in literature. The results have shown that the fluorescence parameters as photoionization cross section, fluorescence yield, radiation rates and spectral linewidth can change when the irradiation is conducted in a magnetic field.     

裸核离子与中性原子碰撞电离过程的理论研究

基于处理裸核离子与中性原子碰撞电离过程的OBKN和ECPSSR理论模型,系统计算了不同裸核离子与中性原子碰撞K壳层电子俘获截面和直接电离截面,并与其它文献已有的理论和实验结果进行了比较.研究结果表明：碰撞能量较低时,电子俘获截面大于直接电离截面,随着碰撞能量的增加,电子俘获截面和直接电离截面均是先增大后减小且直接电离截面减小地非常缓慢,高能时,直接电离截面大于电子俘获截面.当入射炮弹离子速度接近0.67倍靶原子K壳层电子速度时,电子俘获截面达到最大值,而当入射炮弹离子速度接近靶原子K壳层电子速度时,直接电离截面达到最大值.     

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.     

光电离过程中Fe靶和V靶特征辐射的角相关研究

在发射角120°—170°的范围内,应用硅漂移探测器以10°为间隔对中心能量为13.1 keV的韧致辐射诱发Fe靶和V靶发射的典型K系X射线光谱进行了测量.得到特征X射线Kα和Kβ的特征谱线,考虑探测器对特征X射线的探测效率、靶对入射光子和出射光子吸收的校准及大气对特征X射线的吸收后,结果显示不同探测角度下Kβ与Kα的强度比为一常数.将本次实验探测角度为150°时的Kβ/Kα强度比值的实验值、理论计算值和Ertuğral的实验结果进行对比,发现实验结果与预期相符.对比不同探测角度下的强度比变化趋势推断特征X射线的角度依赖关系,分析认为Kα和Kβ在探测范围内是各向同性发射的.     

裸核离子与中性原子碰撞电离过程的理论研究

基于处理裸核离子与中性原子碰撞电离过程的OBKN和ECPSSR理论模型,系统计算了不同裸核离子与中性原子碰撞K壳层电子俘获截面和直接电离截面,并与其它文献已有的理论和实验结果进行了比较.研究结果表明:碰撞能量较低时,电子俘获截面大于直接电离截面,随着碰撞能量的增加,电子俘获截面和直接电离截面均是先增大后减小且直接电离截面减小地非常缓慢,高能时,直接电离截面大于电子俘获截面.当入射炮弹离子速度接近0.67倍靶原子K壳层电子速度时,电子俘获截面达到最大值,而当入射炮弹离子速度接近靶原子K壳层电子速度时,直接电离截面达到最大值.     

SEMI‐empirical and empirical formulas for calculation of K‐shell ionization cross sections by proton impact: a comparison

According to the plane wave Born approximation (PWBA) and the binary encounter approximation (BEA) models, it is possible to fit the cross sections obtained with any atomic element at any particle energy using a scaling law for a K‐shell. The semi‐empirical K‐shell ionization cross sections are then deduced by fitting the available experimental data normalized to their corresponding theoretical values. For the empirical K‐shell ionization cross sections, a third‐order polynomial was used to fit the same experimental data for protons. Our results are compared with the predictions of the ECPSSR theory and with other earlier works. Good agreement is obtained, but it is emphasized that the ultimate solution is to deduce the cross sections by fitting the available experimental data for each element separately. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

Study of the K shell photoelectric parameters of Dy,Yb and W atoms using low energy bremsstrahlung radiation

Low energy external bremsstrahlung (EB) photons were used to estimate the K shell photoelectric parameters; the K shell photoelectric cross section at the K edge, the K shell binding energy, the K shell jump ratio, the K shell jump factors, the Davisson-Kirchner ratio and the K shell oscillator strength for dysprosium (Dy), ytterbium (Yb) and tungsten (W) atoms. The EB photons are produced in the nickel (Ni) target by using the beta particles from a weak beta source of ⁹⁰Sr–⁹⁰Y. These photons are made to fall on these elemental targets of our interest and the transmitted spectrum is measured using GMX 10P HPGe detector coupled to an 8K multichannel analyzer. The sharp decrease at the K edge in the measured spectrum is used to determine the K shell photoelectric parameters of these elements. The experimental results are in good agreement with the theoretical values.     

X-ray emission for Ar11+ ions impacting on various targets in the collisions near the Bohr velocity

X-ray emission from the collisions of 3 MeV Ar¹¹⁺ ions with V, Fe, Co, Ni, Cu, and Zn is investigated. Both the x-rays of the target atom and projectile are observed simultaneously. The x-ray yield is extracted from the original count. The inner-shell ionization cross section is estimated by the binary encounter approximation model and compared with the experimental result. The remarkable result is that the Ar K-shell x-ray yield is diminished with the target atomic number increasing, which is completely opposite to the theoretical calculation. That is interpreted by the competitive consumption of the energy loss for the ionization of inner-shell electrons between the projectile and target atom.