相對(duì)論能區(qū)離子-原子碰撞中的K殼雙電離研究.pdf

1、K殼空心原子在基礎(chǔ)物理、X射線激光、高能量密度物理、分子成像等領(lǐng)域具有重要科學(xué)意義。針對(duì)制備高產(chǎn)額孤立重 K殼空心原子進(jìn)而進(jìn)行系統(tǒng)研究的難題，本論文提出利用高能全裸重離子-原子碰撞中的K殼雙電離過(guò)程，結(jié)合儲(chǔ)存環(huán)內(nèi)靶實(shí)驗(yàn)高精度、高靈敏度與低本底等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)生高產(chǎn)額孤立重空心原子：在蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)及其實(shí)驗(yàn)環(huán)內(nèi)靶裝置上，利用能量為52~197 MeV/u的Xe54+與氣體靶碰撞，并結(jié)合理論計(jì)算，重點(diǎn)研究了相對(duì)論強(qiáng)擾動(dòng)區(qū)K殼空心Kr和

2、 Xe原子的產(chǎn)生動(dòng)力學(xué)機(jī)制，并探索了此類空心原子的旁觀空穴結(jié)構(gòu)和輻射退激屬性。
　　本論文實(shí)驗(yàn)研究了靶原子發(fā)射 K-X超伴線的相對(duì)強(qiáng)度，結(jié)合多空穴態(tài)原子熒光產(chǎn)額的計(jì)算，得到Kr、Xe原子K殼雙、單電離截面的比值R21及其隨入射離子擾動(dòng)程度κ（Zp/vp）變化的關(guān)系；研究了不同空穴態(tài)靶原子輻射退激所發(fā)出X射線的能量移動(dòng)，在考慮Breit相互作用和QED效應(yīng)下通過(guò)多組態(tài)Dirac-Fock方法系統(tǒng)地計(jì)算了Kr、Xe原子K-X射線超伴線

3、的能量與L、M殼層旁觀空穴的關(guān)系，進(jìn)而得到K殼雙電離時(shí)L殼被電離的電子數(shù)目及其隨入射離子擾動(dòng)程度κ變化的關(guān)系；首次在實(shí)驗(yàn)上得到了多個(gè)L殼旁觀空穴存在時(shí)K殼空心Xe原子輻射退激所發(fā)出Kα1和Kα2超伴線的強(qiáng)度比。理論上，在獨(dú)立電子近似下通過(guò)求解含時(shí)雙中心狄拉克方程（相對(duì)論耦合道方法）計(jì)算了 K殼電離幾率和碰撞參數(shù)的關(guān)系，進(jìn)而得到了K殼雙、單電子電離截面；結(jié)合多空穴態(tài)Xe原子的輻射退激率計(jì)算和高能重離子碰撞下產(chǎn)生的多空穴態(tài)原子二項(xiàng)式分布特點(diǎn)

4、，得到了Kα1和Kα2線的相對(duì)強(qiáng)度隨L殼旁觀空穴數(shù)變化的關(guān)系。研究表明，當(dāng)前體系下Kr、Xe靶 K殼雙電離的相對(duì)截面在14~28％之間，證實(shí)當(dāng)前碰撞體系可產(chǎn)生高相對(duì)產(chǎn)額的Kr、Xe等重空心原子；且當(dāng)κ<1時(shí)，K殼雙電離的相對(duì)截面R21隨κ的增大而大致呈線性增長(zhǎng)關(guān)系，該依賴關(guān)系能夠很好地被相對(duì)論耦合道理論描述，而在κ>1時(shí)R21趨向飽和；Kr、Xe原子K殼雙電離的同時(shí)L殼被電離的電子數(shù)目均隨κ的增大而增大，且K殼雙電離時(shí)L殼被電離的電子數(shù)

5、目整體大于K殼單電離時(shí)L殼被電離的電子數(shù)目，這意味K殼雙電離的同時(shí)L殼層電子更容易被電離；Xe Kα1和Kα2超伴線強(qiáng)度比隨L殼層旁觀空穴數(shù)目的增大而增大，而Kα1和Kα2伴線強(qiáng)度比并不隨L殼層空穴數(shù)目變化，且Kα1和Kα2伴線的強(qiáng)度比整體大于超伴線的強(qiáng)度比，實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果相一致，表明Kα1超伴線的躍遷受自旋逆轉(zhuǎn)禁戒影響的程度與L殼層旁觀空穴數(shù)目相關(guān)。
　　本論文驗(yàn)證了重離子儲(chǔ)存環(huán)及其內(nèi)靶終端是產(chǎn)生并研究孤立重空心原子的強(qiáng)有力手段