低能离子与He原子碰撞转移电离机制实验研究

低能离子-原子碰撞转移电离机制的深入探索对原子分子体系的多体动力学研究具有重要的物理意义。在低能离子-原子碰撞中，转移电离过程是否存在"鞍点电子"目前尚不清楚；低能对称碰撞体系转移电离过程中出射电子的分布呈现"分子化"特征，对于非对称碰撞体系，出射电子分布是否与对称体系相似，这迫切需要实验给予验证。本项目基于中科院近物所320kV高电荷态离子综合实验研究平台提供的低能质子和He离子束，利用反应显微成像谱仪，采用散射离子、反冲离子和出射电子三重符合技术，测量离子与He原子靶碰撞后反冲离子和出射电子的动量矢量，获得出射电子的多重微分截面。研究入射离子能量、电荷态和碰撞参数对不同碰撞体系出射电子多重微分截面的影响，以及出射电子在散射平面和与其垂直的两个相关平面内的分布特征；对低能情况下是否存在"鞍点"电离机制，"准分子"自电离是否是非对称与对称碰撞体系共同的转移电离机制等问题进行实验研究。

离子与原子碰撞为研究量子多体动力学提供了一个有效途径，而对碰撞过程中转移电离反应动力学的研究有助于加深人们对电子-电子关联效应的理解。在本项目的资助下，对中科院近代物理研究所320kV高电荷态离子综合实验平台的反应显微谱仪的TOF、获取系统及真空系统进行了优化和改进，完成了25-100keV/u He2+-He,75-100keV/u p-He及80keV/u Ne8+-He碰撞转移电离反应运动学完全测量实验，获得了碰撞反应末态所有碎片的运动学信息。通过对上述碰撞体系出射电子及反冲离子动量分布的初步分析得到如下结果：1.对于He2+-He碰撞，在入射能量等于25和50keV/u时，出射电子在散射平面内的分布呈现出“分子化”特征。即出射电子主要分布在入射离子与靶核之间，在入射离子与靶核的连线附近有一极小值，这可定性解释为σ与π电子的干涉效应。而当入射能量上升到75和100keV/u 时，对出射电子而言，其在散射平面内与反冲离子同向出射，多数电子仍然位于入射离子与靶核之间，这与CDW计算结果相符，能由动力学两步过程进行定性解释；对反冲离子而言，通过CDW理论计算与实验分辨卷积后的结果与实验数据的对比，发现其电子不仅布居于基态，也布居于激发态，其中基态的贡献是主要的。这从实验获得的Q值和反冲纵向动量分布中得到了验证。2.对于p-He，通过与相同速度He2+-He出射电子在散射平面内分布的对比，发现两者的主要区别在于p入射时，出射电子纵向动量主要分布在0-0.4Vp。这是由于反应后的H0呈中性，与出射电子的PCI效应较弱。3.对于Ne8+-He，出射电子在散射平面内分布与前两者完全不同：一是出射电子有来自俄歇电子的贡献，二是出射电子大多集中在入射离子附近，这是因为反应末态Ne7+与出射电子间存在较强的PCI效应。