低能离子原子碰撞中的近绝热电子跃迁

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本论文研究低能离子原子碰撞中的近绝热电子跃迁。当核—核相对运动速度远小于电子的经典轨道速度时,电子的运动状态可以近似用分子态描述,即离子—原子碰撞中的“准分子”模型。依据该模型,论文实验研究了三个过程的近绝热电子跃迁:下表面“空心原子”的衰变,电子俘获以及转移靶激发。  对于下表面“空心原子”的衰变过程,本文在近代物理研究所的320KV高电荷态离子综合研究平台上测量了600-3500keV的Xeq+(q=12-29)离子与固体Al表面相互作用的特征X射线谱。实验结果表明当Xeq+离子的电荷态小于26时,Al的K壳电离截面与入射离子的电荷态无关,而当离子的电荷态大于26时,截面增大了2至10倍。两体碰撞近似理论与电荷态小于26的实验结果符合的较好,而明显低于电荷态大于26的实验值结果。分析表明,Xeq+(q<26)离子在固体下表面形成的“空心原子”进一步与靶原子碰撞时,靶电离主要是由于直接库仑电离所致。当离子电荷态大于26时,除了直接电离,“空心原子”的M壳空穴还可以通过“准分子”跃迁方式直接转移到靶原子的K壳层,引起靶的K壳电离。  对于电子俘获和转移靶激发过程,实验在德国马普核物理研究所的反应显微谱仪上完成。利用彭宁离子源提供的11.3和21.8keV的He2+离子束与超音速冷Ar靶碰撞,实验测量了反冲离子的飞行时间和散射离子的位置二维符合谱。实验发现,在单电子俘获过程中,Ar的一个3p电子俘获至He+的21态上,且俘获截面随离子能量降低显著降低;转移靶激发过程中,Ar的一个3p电子转移到He+的1s态上,同时另一个电子激发到Ar+的3d态上,其相对电子俘获的反应截面随离子能量的降低反而升高。散射角小于0.5mrad时,两者的角微分截面比几乎不变,随着散射角的继续增大,转移靶激发过程的比例开始增加,到1mrad时,甚至超过电子俘获过程。分析表明,电子俘获过程是由于核—电子耦合作用引起的近绝热电子跃迁过程,而转移靶激发过程源于电子—电子耦合引起的双电子跃迁过程。
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