近代物理所等研究重離子與固體相互作用微觀機(jī)制獲新進(jìn)展
中國科學(xué)院近代物理研究所等離子體物理研究組與西安交通大學(xué)理學(xué)院合作,研究了高電荷態(tài)Xe離子與固體相互作用中內(nèi)殼層過程,首次從實(shí)驗(yàn)上觀測到入射離子電荷態(tài)對內(nèi)殼層電荷轉(zhuǎn)移截面的影響,并開創(chuàng)性地利用X射線實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果,較為準(zhǔn)確地得到了高電荷態(tài)離子入射固體過程中的電荷平衡長度和平衡時(shí)間。
實(shí)驗(yàn)中選用K-L能級匹配區(qū)域的彈靶組合, 測量了2-6MeV的Xe20+,22+,26+,30+入射Fe時(shí)發(fā)射的X射線,發(fā)現(xiàn)隨著電荷態(tài)上升,Xe離子L殼層能級與Fe的K殼層能級越來越接近,由直接電離產(chǎn)生的Xe的L殼層空穴轉(zhuǎn)移至Fe 的K殼層的截面也相應(yīng)上升,最終導(dǎo)致Fe K殼層與Xe L殼層的空穴產(chǎn)生截面比值隨著電荷態(tài)升高而顯著增加(見圖)。將直接電離理論和空穴轉(zhuǎn)移理論相結(jié)合,能夠很好地解釋這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,而且利用這些數(shù)據(jù)可以推斷Xe30+在固體Fe靶中的平衡時(shí)間大約為9fs,這與前人用其他實(shí)驗(yàn)手段測量得到的電荷態(tài)平衡時(shí)間非常接近。
研究成果發(fā)表在 Phys. Rev. A 92 (2015) 062710
圖 Xe20+,30+入射Fe靶情況下炮彈與靶的空穴產(chǎn)生截面比值隨入射能量的變化關(guān)系(左圖);空穴轉(zhuǎn)移截面隨電荷態(tài)變化關(guān)系(右圖)。
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