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.

20—50 MeV O~(5+)离子引起Au的L壳层X射线产生截面研究

在北京13 MV串列加速器上利用20—50MeVO5+离子研究Au的L壳层X射线产生截面.实验结果表明σ(Ll)/σ(Lα),σ(Lβ)/σ(Lα)和σ(Lγ)/σ(Lα)与ECPSSR理论计算结果符合比较好.在实验中由于较高的能量,在能量点存在能移现象.

氟离子碰撞引起的钽L壳层X射线产生截面测量

测量了20~55 MeV F5+离子和Ta原子碰撞中Ta产生的L壳层X射线。计算了Ta的L各支壳层产生截面的比值和总截面的比值。利用L壳层的辐射跃迁几率、Croster-Kroning跃迁几率和L亚壳层的荧光产额,将平面波波恩近似(PWBA)和ECPSSR理论计算的电离截面转换为L层X射线产生截面,并与实验结果进行比较。结果表明,σ(Ll)/σ(Lα)、σ(Lγ)/σ(Lα)和σ(Ltotal)/σ(Lα)与ECPSSR理论预测结果吻合较好,σ(Lβ)/σ(Lα)较两种理论预测值均偏小。

C~(q+)和O~(q+)与原子碰撞的电子俘获过程的理论研究

在ECPSSR理论的基础上,利用OBKN近似描述电子俘获过程,得到了包括电子俘获过程贡献的ECPSSR理论,编写了相应的计算程序。采用该程序计算了不同电荷态离子与多种靶原子碰撞的电子俘获截面和相应的X射线产生截面,将计算得到的包含电子俘获过程贡献的X射线产生截面与实验结果进行了比较。对于具有满K壳层的入射离子碰撞,X射线产生截面与入射离子电荷态基本无关;对于以直接电离为主导的碰撞过程,计算得到的X射线产生截面与实验数据符合得很好;对于全裸和单K空穴入射离子的碰撞,计算高估了X射线产生截面。

基于联合分离原子模型的电离理论

采用微扰静态(PSS)模型近似处理极化和结合能效应,并引入了相对论效应、能量损失效应和库仑偏转效应修正的ECPSSR理论是描述直接库仑电离过程最成功的理论,但对于低能离子入射时,其结果明显低于实验值.采用联合分离原子(USA)模型替代ECPSSR中的PSS模型,考虑分子轨道效应得到了基于USA模型的电离理论——MECUSAR理论.对部分碰撞系统进行了计算,得到的碰撞截面与实验结果基本符合.结合OBKN(Oppenheimer-Brinkman-Kramers formulas of Nikolaev)电子俘获模型,对MECUSAR理论进行了进一步修正,使其能对不同电荷态的入射离子进行计算.

20—50MeV O5+离子引起Au的L壳层X射线产生截面研究

在北京13 MV串列加速器上利用20—50MeV O5+离子研究Au的L壳层X射线产生截面. 实验结果表明σ（Ll）/σ（Lα） ，σ（Lβ）/σ（Lα） 和σ（Lγ）/σ（Lα）与EＣＰSSR理论计算结果符合比较好.在实验中由于较高的能量,在能量点存在能移现象.

A ionization theory based on united and separated atom model

The direct Coulomb ionization process can be generally well described by the ECPSSR theory, which bases on the perturbed-stationary- state(PSS) and accounts for the energy-loss, Coulomb-deflection, and relativistic effects. But the ECPSSR calculation has significant deviations for heavy projectile at low impinging energies. In this paper we propose a new modified ECPSSR theory, i.e. MECUSAR, in which PSS is replaced by an united and separated atom model, and molecule-orbit effect is considered. The MECUSAR calculations give better agreement with the experimental data at lower impinging energies, and agree with the ECPSSR calculations at high energies. By using OBKN (Oppenheimer-Brinkman-Kramers formulas of Nikolaev) theory to describe the contribution of the electron capture, we further modified the proposed MECUSAR theory, and calculated the target ionization cross sections for different charge states of the projectile.

中低能重离子碰撞中x-射线产生截面的理论研究

本工作应用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。对于低能离子入射， ECPSSR计算的x-射线产生截面值明显低于实验值。考虑到低能入射离子可能会与靶原子形成准分子，本工作采用联合分离原子(USA, united and separated atom)模型替代ECPSSR中的PSS模型，考虑分子轨道(M)效应得到了基于联合分离原子模型的电离模型－MECUSAR。编写了相应的程序并对部分碰撞系统进行了计算，将计算得到的碰撞截面与实验进行比较，发现对于较低能量重离子碰撞，MECUSAR计算值好于ECPSSR计算值，对于轻离子入射，MECUSAR计算值与ECPSSR值基本相符，而计算K壳层x-射线产生截面时，ECPSSR计算值好于MECUSAR计算值

Ar16+ 离子与Au和Mo靶相互作用产生的X射线截面随入射角度的变化

本实验工作是在兰州重离子加速器国家实验室ECR离子源完成。实验采用能量为336keV的低能高电荷态Ar16+离子轰击Au、Mo金属靶，入射离子与靶表面之间的夹角分别是20°，25°，……，80°，入射角与出射角之和为90°。测量了不同角度下Mo的Lα、Lβ，Au的Mα和Ar的Kα特征X射线谱，对实验谱进行了高斯拟合，计算了不同入射角下的各条X射线的产额和产生截面，并将靶原子发射出的X射线截面与ECPSSR和带结合能修正的BEA理论计算的结果进行了比较。发现当入射角较小时，Ar16+与金属靶相互作用时所产生出的各条特征X射线截面随入射角的增加而增加，当入射角达到40°左右后X射线截面基本上保持不变。与ECPSSR计算值相比，本实验中Au的X射线截面比较接近，实验值比ECPSSR计算值小不到一个量级；而Mo的X射线截面实验值比ECPSSR计算值大3-4个量级，但产额与带结合能修正的BEA计算值很接近

Au LX射线发射截面和Al、Ti、Ni表面可见、红外光谱测量

本实验工作是在中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器国家实验室第二测量厅原子物理实验平台上完成。本工作采用能量为20-50MeV的高电荷态O5+离子去轰击Au, 测量了不同能量下Au的L1、Lα、Lβ、Lγ的X射线谱，计算了不同能量下各条X射线的产生截面，并与ECPSSR理论计算结果进行了比较。实验结果表明σ（Ll）/σ(Lα) 和σ（Lγ）/σ(Lα)与ECPSSR理论计算结果符合比较好，而对于σ（Lβ）/σ(Lα)，在较低能区实验值略高于理论值。在中国科学院近代物理研究所320kV高电荷态离子实验研究平台上测量了Xeq+ (q=17-29)入射Al、Ti和Ni等表面诱发的可见光和红外光。通过对靶原子光谱线的研究，实验发现，随着入射离子的电荷态增高，原子和离子的各种光谱线可得到有效地激发。低速高电荷态离子入射金属固体表面，靶原子的特征谱线的激发强度，与入射离子的电荷态q密切相关。qc的实验测量值和理论计算值符合的较好