电子碰撞导致He原子电离激发过程的(e, γ2e)三重符合测量

Electron induced excitation-ionization of helium is one of the most fundamental four-body problem. Most of experiments on this process employ the so called (e, 2e) methods, and only determine the principle quantum number n, while leaving the angular momentum quantum number l of the He+ ion in the excited state unseparated. The He+(2p) may decay to 1s by emitting a fluorescence photon. If this photon is detected in coincidence with the two outgoing electrons, i.e. the so called (e, γ2e) experiment, the angular momentum quantum number l is then determined. Such an experiment is extremely challenging due to the low cross for excitation-ionization and the limited efficiency for photon detection. In the present application, we aim to achieve the (e, γ2e) measurement, and deduce the quantum numbers n and l definitely determined fully differential cross sections for excitation-ionization to He+(2p). Such information will offer the most stringent test for various theoretical models and at the same time enhance our understanding of excitation-ionization dynamics.

电子碰撞导致的He原子电离伴随激发过程是最基本的量子力学四体问题之一。已有的实验集中在采用(e, 2e)方法测量末态两个出射电子，通过反应的Q值确定末态He+*离子所处的主量子数。如果能够在探测末态电子的同时符合探测处于He+(2p)激发态的离子向1s跃迁所辐射的光子，即(e, γ2e)实验，将能够在确定主量子数n的同时精确选择角动量量子数l。受电离激发截面低、光探测效率低、接收立体角小等因素制约，(e, γ2e)探测是非常具有挑战性的实验。本申请拟基于反应谱仪技术实现对He原子电离激发过程的(e, γ2e)三重符合探测，并提高符合计数效率，实验测得主量子数及角动量量子数精确确定的全微分截面信息。通过这些微分截面信息我们将研究角动量量子数对动力学机制的影响，同时也将为已有的各种理论计算模型提供最严格的检验。

电子碰撞导致的He原子电离激发过程是最基本的量子四体问题之一，实验测量该过程的微分截面可以为发展 相关理论模型提供最严格的检验。在本项目资助下我们选取不同入射能量的电子开展实验，研究了He原子的电离激发过程。.我们利用中国科学院近代物理所的反应谱仪装置研究了近阈值条件下的电子碰撞He原子电离激发过程。通过符合探测电离激发末态产物中的电子、离子及处于2p激发态的He+离子退激所辐射的光子实现了对激发末态角动量量子数完全确定，从而将这一问题的研究从以往的区分主量子数推进到实验精确选择角动量量子数的水平。我们发现除了Wannier近阈值理论所预言的电子背对背出射之外，还首次实验观测到违反Wannier经典预言的电子出射方式。进一步分析表明这两种不同贡献是由于He+(2p)离子所处的不同磁量子数造成的。.我们在西安交通大学建成了用于电子碰撞电离及激发过程研究的反应谱仪装置。在该装置中我们将传统的热阴极电子枪改进为自主研制的光阴极电子枪，极大提升了电子束流品质。测试结果表明该装置的能量分辨好于 4.5 eV，纵向动量分辨好于0.24 au。基于该装置开展了中能区电子碰撞导致的 He 原子电离激发全微分截面测量实验。获得了共面、 非共面等不同几何条件下的截面，为严格检验理论模型提供了最基础的全微分截面信息。.除上述内容外我们还研究了分子及团簇体系的电离激发导致的解离衰变过程，在氢键体系的库伦衰变中观测到质子在不同分子间的传递这一奇特的衰变通道。.