電子束離子阱（EBIT）中離子電荷態(tài)分布及能量的演化.pdf

1、電子束離子阱(EBIT)是一種作為高電荷態(tài)離子源或者高電荷態(tài)離子光源，并用于多種科學(xué)研究的有效裝置。作為離子源，它可以產(chǎn)生任意元素的任意電荷態(tài)的離子，用于研究離子與表面碰撞，離子與原子、電子、光子的相互作用，還可以作為高能加速器的注入源。作為光源，它可以產(chǎn)生任意元素的從可見光到X射線波段的光，用來(lái)研究原子能級(jí)結(jié)構(gòu)，躍遷光子發(fā)射及吸收等過(guò)程。 本文通過(guò)建立相比前人更加合理的物理機(jī)制，考慮了發(fā)生在EBIT中的大部分物理過(guò)程，如電離、

2、輻射復(fù)合、離子與原子間的多電子交換、離子束縛和逃逸等，編寫電腦程序?qū)BIT中的離子電荷態(tài)分布及能量演化進(jìn)行了模擬。本文引入離子與原子的單電子交換及多電子交換效應(yīng)，討論了多電子交換效應(yīng)對(duì)U離子和Th離子的電荷態(tài)分布的巨大影響，如對(duì)Th75+離子，考慮多電荷交換與不考慮多電荷交換的離子量差別高達(dá)兩倍多。對(duì)離子的徑向分布采用Boltzmann分布而非傳統(tǒng)認(rèn)為的平均分布對(duì)電荷態(tài)分布的影響進(jìn)行了討論，并得出Boltzmann分布對(duì)低價(jià)態(tài)離子的分

3、布具有重要的作用，如N3+離子的量在兩種分布機(jī)制下得到的結(jié)果差一倍多。電子束的徑向分布采用的是Guass分布替代平均分布。對(duì)電子電離Lotz截面公式，引入了相對(duì)論修正，這種相對(duì)論修正對(duì)離子的電荷態(tài)分布有著顯著的影響。本文以Dy離子為例，討論了離子的電荷態(tài)、溫度隨時(shí)間的演變，離子在動(dòng)態(tài)平衡時(shí)不同過(guò)程的有效反應(yīng)率，揭示EBIT中各種物理過(guò)程的矛盾關(guān)系。全面細(xì)致的研究了EBIT的幾個(gè)重要的工作參數(shù)：電子束能量、電子束流、冷卻氣體密度和軸向勢(shì)阱