重粒子碰撞过程理论研究

应用全量子的分子轨道强耦合方法和经典径迹蒙特卡罗方法计算从低能到高能的离子与原子和分子碰撞反应截面和速率系数。在分子轨道强耦合计算中，采用从头计算法得到的绝热分子势能面和径向、转动耦合矩阵元，经过幺正变换后，求解强耦合方程组。本以Si^3 离子与氢原子碰撞过程为例，计算了重粒子碰撞过程中发生的电荷转移、碰撞电离和碰撞激发截面和速率系数，并与现存的理论结果和实验测量进行了对比。     

Si2+离子与氢原子碰撞电离过程的CTMC计算

应用经典径迹蒙特卡罗方法研究Si2+离子与氢原子碰撞电离反应过程,计算了随入射离子能量变化的总截面、出射电子随角度和能量变化的一阶、二阶微分截面,及出射电子随入射离子能量变化的平均能量.计算结果展示了软碰撞、电子转移到入射离子连续态、两体相遇碰撞等电离机制.通过计算出射电子到入射离子和靶的距离比的电离电子数分布,研究了不同入射离子能量"鞍点"电离机制的可能性.     

Si2++H碰撞过程的物理分析

文中应用经典径迹蒙特卡罗方法研究Si2+离子与氢原子碰撞过程,计算了随入射离子能量变化的电子俘获、电离总截面及电子俘获到特定末态的截面,分析了计算结果并定性解释了这些截面随能量的变化规律.     

Si2+离子与氢原子碰撞电离过程的CTMC计算

应用经典径迹蒙特卡罗方法研究Si2+离子与氢原子碰撞电离反应过程.计算了随入射离子能量变化的总截面、出射电子随角度和能量变化的一阶、二阶微分截面,及出射电子随入射离子能量变化的平均能量.根据计算结果,讨论展示了软碰撞、电子转移到入射离子连续态、两体相遇碰撞等电离机理,阐明了它们对碰撞总截面、微分截面、电离电子能量的影响.通过计算出射电子到入射离子和靶的距离比的电离电子数分布研究了不同入射离子能量"鞍点"电离机理的可能性.     

Si2+离子与氢原子碰撞电离过程的CTMC计算

应用经典径迹蒙特卡罗方法研究Si²⁺离子与氢原子碰撞电离反应过程.计算了随 入射离子能量变化的总截面、出射电子随角度和能量变化的一阶、二阶微分截面,及出射电子随 入射离子能量变化的平均能量.根据计算结果,讨论展示了软碰撞、电子转移到入射离子连 续态、两体相遇碰撞等电离机理,阐明了它们对碰撞总截面、微分截面、电离电子能量的影 响.通过计算出射电子到入射离子和靶的距离比的电离电子数分布研究了不同入射离子能量 “鞍点”电离机理的可能性. 关键词： 重粒子碰撞过程 经典径迹蒙特卡罗方法 电离机理     

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.     

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.     

H^＋离子与Li（5f）碰撞单俘获过程理论研究

利用经典径迹蒙特卡罗研究了H^＋离子与Li（5f）碰撞单俘获过程，分析了不同碰撞速度时截面随末态主量子数n变化的分布行为，截面随末态n变化的分布中存在一个明显峰值，此峰值对应的n随碰撞速度变化不是很明显．同时还计算了不同碰撞速度下，截面随末态角量子数l变化的规律，在截面随角量子数l变化的分布中，存在一个最大峰值，此峰值对应的角动量为lmax，lmax随着碰撞速度的增加而减小，由于l≤n-1的限制，从而使l的分布有两种不同的行为．     

H+离子与Li(5f)碰撞单俘获过程理论研究

利用经典径迹蒙特卡罗研究了H 离子与Li(5f)碰撞单俘获过程,分析了不同碰撞速度时截面随末态主量子数n变化的分布行为,截面随末态n变化的分布中存在一个明显峰值,此峰值对应的n随碰撞速度变化不是很明显.同时还计算了不同碰撞速度下,截面随末态角量子数l变化的规律,在截面随角量子数l变化的分布中,存在一个最大峰值,此峰值对应的角动量为lmax,lmax随着碰撞速度的增加而减小,由于l≤n-1的限制,从而使l的分布有两种不同的行为.     

重粒子碰撞过程在惯性约束核聚变诊断的作用

应用连续扭曲波程函初态近似方法（COW—EIS）计算了入射粒子能量从30 kev到10 Mev口粒子与各价碳原子15壳层的碰撞电离的总截面，进而得出在惯性约束核聚变（Inertiαl Controlled Fusion。简称1CF）聚变条件下该反应的速率系数，同时利用Bethe公式，我们也计算了电子与各价破原子1s壳层碰撞电离总截面厦ICF环境下该反应的速率系数．通过比较口粒子压电子与碳原子碰撞K-壳层电离Kα信号贡献大小，探讨Kα信号利用诊断α粒子分布的可能性。     

重粒子碰撞过程在惯性约束核聚变诊断的作用

应用连续扭曲波程函初态近似方法(CDW-EIS)计算了入射粒子能量从30 keV到10 MeV α粒子与各价碳原子1s壳层的碰撞电离的总截面,进而得出在惯性约束核聚变(Inertial Controlled Fusion, 简称ICF)聚变条件下该反应的速率系数.同时利用Bethe公式,我们也计算了电子与各价碳原子1s壳层碰撞电离总截面及ICF环境下该反应的速率系数.通过比较α粒子及电子与碳原子碰撞K-壳层电离Kα信号贡献大小,探讨Kα信号利用诊断α粒子分布的可能性.     

离子碰撞过程中电荷转移的理论研究

用经典轨道蒙托卡罗(CTMC)方法计算离子与氢原子碰撞过程电荷转移截面,并计算俘获电子的n(n为主量子数)壳层分布。对于多电荷离子的碰撞过程,利用约化变量得到了截面的q标度规律。计算结果与实验测量符合得很好。     

强磁场下He2++H(1s)的碰撞电离微分截面及电离机理研究

应用经典径迹蒙特卡罗方法详细研究了强磁场环境下He²⁺+H (1s)的重粒子碰撞电离过程. 首先得到了在不同强度的纵向和横向磁场下电离电子的一阶能量微分截面, 发现它们不仅在数值上比未加磁场下的结果有明显的增加, 而且随电离电子的能量变化不再是单调下降, 而是呈现一定的峰值结构. 通过对电离事例的分析, 解释了这些变化形成的原因. 其次由于强磁场会导致碰撞电离的物理机理有很大变化, 因此也分析并解释了磁场强度、方向及入射粒子能量等因素对电离机理的影响行为.     

轰击阴极的重粒子能量分布

采用蒙特卡罗模拟对氮辉光放电等离子体中轰击极阴的重粒子（N2^ ,N^ ,Nf及N2f）能量分布随放电参数的变化规律进行了研究。结果表明：阴极臂前诸粒子的能量分布取决于粒子被加速的能量和碰撞频率,能量较低的快原子Nf的密度比高能粒子N^ 的密度最近两个量级。在活性氮粒子（N^ ,Nf）产率最高的放电条件下,适当降低放电气压,提高阴极位降和气体温度,有利于两种活性氮粒子（N^ ,Nf）达到阴极。     

高离化态S^q＋与H2碰撞中H2^r＋的库仑爆炸及解离过程研究

采用位置灵敏探测器和散射离子-反冲离子飞行时间技术测量了900keV的S^q H2碰撞产生的H^ 碎片的能量分布，实验表明部分H2^r 发生解离。基于蒙特卡罗方法，建立了程序模拟离子与分子碰撞中的反冲离子飞行时间谱。模拟结果与实验(S^2 H2，S^2 He)测量到的TOF谱进行了分析比较，并进行了定性讨论。     

库仑碰撞截面在等离子体粒子模拟中的应用

在等离子体粒子模拟中,TA模型和NanBu模型被广泛用于处理库仑碰撞,这两种模型要求每个时间步长内全部粒子参与计算。为了降低参与碰撞的粒子数,提高库仑碰撞的计算效率,提出了一种基于截面的库仑碰撞模拟方法,并给出了库仑碰撞概率的计算公式。采用该方法对不同温度不同密度电子气的弛豫过程进行模拟,分别对比了电子速度分布函数、电子温度以及电子x、y方向上的温度与电子温度之比的模拟值与理论值,验证了该方法的准确性。在相同的小时间步长上,该方法相比TA模型计算效率提升可达40%以上。对于较大的时间步长,该方法仍能得到与理论解近似的模拟结果,相比Nanbu模型,在相同的精度下可取更大的时间步长,计算效率也有所提升。研究表明,该方法同样适用于电子-离子碰撞。因此在提高库仑碰撞计算效率上,该方法具有碰撞粒子数少以及适用于大时间步长的优势。     

0^3＋与H2碰撞中解离电子俘获过程的全量子计算

利用全量子的分子轨道强耦舍方法。我们研究了基态的O^3（2s^22p^2P）与氢分子碰撞的解南电荷转移过程．分子轨道强耦合计算中采用了自旋耦合价带理论计算的三原子分子势能面和径向耦合矩阵元．对氢分子的自身转动，我们采用无限阶的冲量近似方法，在入射离子能量为0．1 eV／u到500 eV／u的能量区间。我们得到了非解离碰撞过程的振动态选择单电子俘获截面和解离碰撞过程的单电子俘获微分截面，发现解离碰撞截面大约占非解离过程的10％．这表明在实际的应用中。必须包含解离俘获过程的贡献．     

氢离子与里德伯原子碰撞中的电荷转移过程

应用双中心原子轨道强耦合方法研究了H⁺与里德伯态原子Li（5d）碰撞的电荷转移过程,计算了电子转移到氢原子各个n,l壳层（这里n为主量子数,l为角量子数）的态选择截面.结果发现,电荷转移的末态主要分布在与初态电子能量5d接近的n=4—7能级,该分布随碰撞能量的变化不大;但俘获末态的l分布对入射离子能量很敏感：在1 keV左右的低能时主要分布在高l的末态,随着碰撞能量增加峰值逐渐向低l方向移动,并在l= 关键词： 电子俘获过程 双中心原子轨道强耦合方法 态选择截面     

氢离子与里德堡态锂原子碰撞中的电荷转移过程

利用双中心原子轨道强耦合方法研究了H^＋离子与里德堡态的Li（5d）原子碰撞的电荷转移过程，计算了5d电子转移到氢原子各个次壳层的态选择截面及总截面．研究了态选择截面随俘获电子主量子数及角量子数变化的规律，并尝试给出了解析的标度关系；探讨了标度规律随入射粒子能量的变化，分析了高激发态电子电荷转移过程的动力学机制．     

高离化态Sq+与H2碰撞中Hr2+的库仑爆炸及解离过程研究

采用位置灵敏探测器和散射离子-反冲离子飞行时间技术测量了900?keV的Sq++H2碰撞产生的H+碎片的能量分布,实验表明部分Hr+2发生解离.基于蒙特卡罗方法,建立了程序模拟离子与分子碰撞中的反冲离子飞行时间谱.模拟结果与实验(S2++H2,S2++He)测量到的TOF谱进行了分析比较,并进行了定性讨论.