10-70 keV/u高电荷态Cl、Ar、K离子与Ar碰撞K壳激发的多关联符合研究

The K-shell excitation at large impact parameters in slow ion-atom collisions can well be explained for ZP≈ZT=18 systems by 2pπ-2pσ molecular-orbital (MO) rotational coupling process. With decreasing impact parameter b, however, discrepancies arise. Although this has been attributed to direct 2pσ MO ionization, due to the lack of direct experimental evidence, the role played by this mechanism is not fully clarified so far. More complicated and systematic coincidence measurements should be carried out by developing new experimental techniques rather than accumulating beam time which is usually impractical. In this proposal, a high-efficiency measurement system in multiple coincidence with K-X ray will be developed by achieving the full collection of ions with a given large scattered angle based on cylindrical mirror analyzer (CMA). As a result, systematic experimental data with more physical information can be obtained at small impact parameters for highly charged Clq+, Arq+, Kq+-Ar collisions in the energy regime of 10-70 keV/u which is better fulfilling the adiabaticity condition. Particular attention will be placed on finding direct experimental evidence of direct 2pσ MO ionization, clarifying what role it plays in K-shell excitation and what relationship between direct 2pσ MO ionization and 2pπ-2pσ MO rotational coupling processes. At the same time, the correlation between K-shell excitation and scattered-ion charge state can also be investigated. This proposal is aimed at revealing the “transient quasimolecular” mechanisms of inner-shell vacancy production and providing experimental basis for the related theory and application.

2pπ-2pσ分子轨道（MO）转动耦合较好地解释了ZP≈ZT=18低能碰撞系统在较大碰撞参数区域的K壳激发，然而随碰撞参数的减小分歧逐渐明显，通常将其归因于2pσ MO的直接电离，但至今没有直接实验证据，不完全清楚该机制的作用。仅依靠束流时间的堆积无法实践较复杂和系统性的符合测量，需发展新的实验技术。本项目拟利用筒镜分析器（CMA）原理实现给定大散射角离子的全收集，建成高效的K-X射线多关联符合实验系统，研究10-70 keV/u能区高电荷态Clq+、Arq+、Kq+与Ar碰撞反应的K壳激发。本项目将在较小碰撞参数区域和更严格绝热条件下获取包含更多物理信息的系统性实验数据，旨在找到2pσ MO直接电离的直接实验证据，揭示它的作用以及与2pπ-2pσ MO转动耦合过程的关系，并探究K壳激发与散射离子电荷态的关联特性。从而更深入地理解内壳空穴产生的瞬时准分子机制，为相关理论和应用提供实验依据。

低能重离子—原子碰撞中，碰撞双方形成“瞬时准分子”态，瞬时准分子图像不仅提供了一个直观的方法来分析离子-原子碰撞中的内壳层空穴产生和电子激发过程，而且还在诸多相关领域有重要应用。采用单次碰撞中给定散射角度的散射离子符合测量是研究内壳电离机制的有效手段。然而，大角度散射离子的低计数率是制约传统测量方法的主要因素，一个数据点需要很长的束流累积，在实验室中很难实践。鉴于此，依托该项目，发展新的实验技术，提高大散射角离子的计数率，建造一个高效的符合实验终端，并在此基础上开展相关的实验研究。项目基于筒镜分析器（CMA）原理，在理论模拟的基础上，建成了用于高能离子与气体原子碰撞的大角度散射离子的高效符合测量系统，系统主要包括束流矫正和检测系统、筒镜分析器、进气系统、散射离子探测、高压系统、核电子学、X射线探测系统等。利用CMA技术实现了大散射角离子的全收集，极大地提高了计数率（约提高2个量级）。基于该实验终端，我们已经开展了100keV H+，200keV He+等较轻类氢离子与Ar原子的碰撞实验，在不同的条件下，测得了14º散射离子的位置谱，获得了不同电荷态散射离子的截面比。该实验技术的应用为我们开展相关研究开辟了一种新的途径，对研究离子-原子近距离碰撞提供了一个很好的平台。在现有成果的基础上，我们正加快项目的推进，提高系统的分辨能力，使其能较好地用于对较重的对称碰撞系统的测量，开展更复杂的符合实验，更直接地来研究瞬时准分子机制。