高电荷态氩离子与原子碰撞中的多电子转移过程研究

本工作建立起了符合关联测量实验装置，包括反冲离子飞行时间谱仪、散射离子位置灵敏探测器、差分拉瓦型气体喷嘴、基于微机的多参数数据获取系统以及数据分析和处理程序。在入射离子能量在80KeV～240KeV范围内，利用该装置系统研究了Arq++He，Arq++Ne和Arq++Ar（q=8，9，11，12）碰撞体系中的多电子转移规律，实验鉴别了反应中发生的各种多电子转移过程，测量了反应截面，获得了一批新的实验数据。 对于Arq++He碰撞体系，本工作主要研究了He原子的转移电离相对截面与入射离子能量和电荷态的规律，发现相对截面在所研究能区基本与入射离子能量无关，并利用核间势垒和复合分子的经典图象，描述了此碰撞体系转移电离过程发生的两种可能途径，估计了相对截面的经典上限，发现在此碰撞体系中，转移电离过程中电子关联作用起着重要的作用。 本工作系统研究了Arq++He和Arq++Ar碰撞体系中多电子转移反应截面与入射离子能量、电荷态和反冲离子电荷态的变化规律，以及反冲离子电荷态分布。研究发现，在低能高电荷态离子与多电子靶原子碰撞反应中，碰撞系统的相对运动动能对碰撞体系中的电子转移过程基本没有贡献；系统所具有的势能是碰撞体系中电子转移和靶原子电离的主要因素；在相同的入射离子条件下，靶原子电离能对电子转移有重要影响；碰撞反应中单电子过程占主要地位，而在多电子转移过程中，转移电离过程发生的几率一般大于纯的多电子俘获几率；入射离子单电子俘获截面、总电荷交换截面与入射离子电荷态成正比关系；入射离子电荷交换截面随离子俘获电子数目的增加而单调减小；入射离子俘获一个电子时，转移电离截面随反冲离子电荷态的升高而单调下降，而入射离子俘获电子数多于一个时，转移电离截面存在极大值分布现象，而且分布宽度随入射离子电荷态的升高具有增加的趋势。 本工作在分析实验现象和分子经典库仑过垒模型MCBM的基础上，提出基于MCBM描述，把高电荷态离子与原子碰撞反应中的电子转移过程分为四阶段描述的新想法，即：入射过程中的分子化→复合分子形成→复合分子解离和中间态离子的形成→多电子激发态散射离子和靶离子向末态的自电离衰变。并依据能量守恒原理，规范了处理多电子激发态离子发生自电离衰变的规则。在此基础上，对Arq++He和Arq++Ar碰撞体系中的电子转移截面进行了理论计算，通过与实验结果的对比研究发现，对在中间态形成的多电子激发态散射离子，根据这些规则进行自电离衰变修正后计算得到的结果与实验符合很好，因此，对多电子激发态离子的自电离修正是合理的，而且多电子激发态离子的自电离衰变是低能高电荷态离子与原子碰撞反应中转移电离过程发生的主要因素。