高电荷态离子与固体相互作用中特征及非特征X射线的实验研究

发布时间：2017-12-09 12:21

  本文关键词：高电荷态离子与固体相互作用中特征及非特征X射线的实验研究

  更多相关文章： X射线 准分子 电荷态效应 可见光 经典过垒模型

【摘要】：本论文的主要工作是测量高电荷态离子与材料相互作用过程中的光发射。通过该测量可获得离子-材料相互作用的微观过程。因此,选择合适的离子和靶材料,则可模拟空间中光发射,进而推断太空中光产生机制,并为天体物理、空间等离子体物理等提供重要研究数据。本论文实验首先测量了1500-3500 keV不同电荷态Xeq+(q=12、15、17、19、21、23、26、29)离子与Zn靶相互作用过程中X射线的发射。实验中,同时观察到了特征X射线和非特征X射线的发射。当入射离子电荷态小于29时,实验中主要观察到了束流离子的特征X射线(Ll、Lα、Lβ1、Lβ2和Lγ)、辐射俄歇效应峰以及来自瞬态准分子的M壳层分子轨道X射线带。特征X射线的产生截面(σcha)、分子轨道X射线的产生截面(σMO)以及两者之间的比值(σcha/σMO)都随着入射能量的增加而增加。这意味着特征X射线和分子轨道X射线的产生具有相互竞争性,造成这一现象的原因是两者共享Zn 2p空位。随着电荷态的变化,特征X射线、辐射俄歇效应峰以及准分子轨道X射线的截面均没有太大变化。另外,实验中还发现,分子轨道X射线的半高宽在0.9-1.32 keV能量范围内,且随入射速度的平方根成线性变化。当入射离子电荷态为29时,与分子轨道X射线能量范围相同的区域内,出现了几条新的“分裂”谱。这是首次在实验中观测到这一现象。本论文分析表明,当入射离子电荷态为29时,其有效跃迁范围的缩小导致了这一现象。其次,测量了Cu9+离子与Zn靶的相互作用,在该碰撞中,同时测到了束流离子和靶原子的K壳层特征X射线线。两者的同时出现给出了K壳层空位在碰撞体之间分配的实验证据。通过总实验电离截面与不同理论截面的对比,得到了初始K壳层空位的形成机制。最后,通过测量410 keV Xeq+(q=10、13、15、17、21)离子与Al靶相互作用过程中发射的可见光,进一步认识了低能高电荷态离子自身与靶材的相互响应过程。实验中,在300-500 nm波长范围内,测量到了包括靶原子退激和中性化Xe+离子谱线在内的七条光谱。此外,还发现光谱强度随着电荷态的增加而增加。分析表明,在电荷态小于临界电荷态时,实验结果符合逐次经典过垒模型。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O56;O434.1

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本文编号：1270383