-
高电荷态离子俘获靶原子、分子中的电子是一个多原子中心束缚态电子跃迁相关的基本原子物理过程，所形成的高激发态离子的退激辐射对于X射线天文建模、聚变等离子体诊断及离子束与物质作用机理研究等方面至关重要。经过不断的完善和发展，冷靶反冲离子动量谱仪（COLTRIMS）技术已经广泛应用于测量电子俘获过程中的量子态选择布居。基于复旦大学150 kV高电荷态离子碰撞实验平台及冷靶反冲离子动量谱仪，本文开展了1.4-20.0 keV/u的Ar8+炮弹离子与He原子碰撞过程中双电子俘获量子态选择截面的系统测量，并获得了3l3l’至3l7l’双激发态的相对截面。研究发现Ar8+-He双电子俘获过程中，随着碰撞能量增加，更多的量子态转移反应通道被打开，而且量子态选择布居的相对截面对炮弹离子能量呈现强烈的依赖关系。
-
关键词:
- 高电荷态离子 /
- 双电子俘获 /
- 量子态选择 /
- 冷靶反冲离子动量谱仪
Electron(s) capture in highly charged ions collision with atoms and molecules is a fundamental process related to the electron transition between bound states belongs to two atomic-centers. The X-ray emission following electron capture is important for X-ray astrophysical modeling, fusion plasma diagnosing, and ion irradiated biophysics. Over past decades, momentum-imaging cold-target recoil ion momentum spectroscopy is one of significantly developed techniques and has been widely applied to measure the quantum state-selective population in electron(s) capture processes. Based on the cold target recoil ion momentum spectroscopy mounted at the 150 kV highly charged ion platform in Fudan University, the state-selectivity of double electron capture in 1.4-20 keV/u Ar8+ on He collision was measured, and the relative cross sections of the 3l3l’to 3l7l’ double excited states were obtained. It is found that with the increase of collision energy, more quantum state-selectivity channels are open in the double electron capture (DEC) of Ar8+-He collision. It is also found that the relative cross section of the quantum state population is strongly dependent on the collision energy of the projectile ion. This present measurement not only enriches the state-selective cross-section repository and collision dynamics for highly charged ion charge exchange processes, but also provides experimental benchmarks for the available theoretical calculations.-
Keywords:
- Highly charged ions /
- double electron capture /
- quantum state-selective /
- cold target recoil ion momentum spectroscopy
-
[1] Abdallah M A, Wollf W, Wolf H E, Kamber E Y, Stöckli M, Cocke C L 1998 Phys. Rev. A 58 2911
[2] Liu C H, Liu L, Wang J G 2014 Phys. Rev. A 90 012708
[3] Cumbee R S, Henley D B, Stancil P C, Shelton R L, Nolte J L, Wu Y, Schultz D R 2014 Astrophys. J. Lett. 787 L31
[4] Katsuda S, Tsunemi H, Mori K, Uchida H, Kosugi H, Kimura M, Nakajima H, Takakura S, Petre R, Hewitt J W, Yamaguchi H 2011 Astrophys. J. 730 24
[5] Liu J, Wang Q D, Mao S 2012 Mon. Not. R. Astron. Soc. 420 3389
[6] Hoekstra R, Anderson H, Bliek F W, Von Hellermann M, Maggi C F, Olson R E, Summers H P 1998 Plasma Phys. Control. Fusion 40 1541
[7] Cravens T E 1997 Geophys. Res. Lett. 24 105
[8] Xu J W, Xu C X, Zhang R T, Zhu X L, Feng W T, Zhao D M, Liang G Y, Guo D L, Gao Y, Zhang S F 2021 Acta Phys. Sin. 70 8(in Chinese)
[9] Meng T, Ma M, Tu B, Ma P, Zhang Y, Liu L, Xiao J, Yao K, Zou Y, Wu Y 2023 New J. Phys. 25 093026
[10] Fischer D, Gudmundsson M, Berényi Z, Haag N, Johansson H A B, Misra D, Reinhed P, Källberg A, Simonsson A, Støchkel K, Cederquist H, Schmidt H T 2010 Phys. Rev. A 81 012714
[11] Roncin P, Barat M, Laurent H 1986 Eur. phys. Lett. 2 371
[12] Hutton R, Prior M H, Chantrenne S, Chen M H, Schneider D 1989 Phys. Rev. A 39 4902
[13] Mack M, Nijland J H, Straten P v d, Niehaus A, Morgenstern R 1989 Phys. Rev. A 39 3846
[14] Posthumus J H, Morgenstern R 1990 J. Phys. B 23 2293
[15] Posthumus J H, Lukey P, Morgenstern R 1992 J. Phys. B 25 987
[16] Lee A R, Wilkins A C R, Brenton A G 1996 Int. J. Mass Spectrom. Ion Process. 152 201
[17] Dörner R, Mergel V, Jagutzki O, Spielberger L, Ullrich J, Möshammer R, Schmidt-Böcking H 2000 Phys. Rep. 330 95
[18] Ullrich J, Moshammer R, Dorn A, Dörner R, Schmidt L P H, Schmidt-Böcking H 2003 Rep. Prog. Phys. 66 1463
[19] Fléchard X, Harel C, Jouin H, Pons B, Adoui L, Frémont F, Cassimi A, Hennecart D 2001 J. Phys. B 34 2759
[20] Lü Y, Chen X M, Cao Z R, Wu W D 2010 Acta Phys. Sin. 59 3892 (in Chinese)
[21] Cumbee R S, Liu L, Lyons D, Schultz D R, Stancil P C, Wang J R, Ali R 2016 Mon. Not. R. Astron. Soc. 458 3554
[22] Niehaus A 1986 J. Phys. B 19 2925
[23] Olson R E, Salop A 1976 Phys. Rev. A 14 579
[24] Fritsch W, Lin C D 1984 Phys. Rev. A 29 3039
[25] Kimura M, Lane N F 1989 Adv. At. Mol. Opt. Phys. 26 79
[26] Liu L, Liu C H, Wang J G, Janev R K 2011 Phys. Rev. A 84 032710
[27] Bliman S, Suraud M, Hitz D, Huber B, Lebius H, Cornille M, Rubensson J, Nordgren J, Knystautas E 1992 Phys. Rev. A 46 1321
[28] Druetta M, Martin S, Bouchama T, Harel C, Jouin H 1987 Phys. Rev. A 36 3071
[29] Boduch P, Chantepie M, Hennecart D, Husson X, Kucal H, Lecler D, Stolterfoht N, Druetta M, Fawcett B, Wilson M 1992 Phys. Scr. 45 203
[30] Cao Z R, Cai X H, Yu D Y, Yang W, Lu R C, Shao C J, Chen X M 2004 Acta Phys. Sin. 53 2943 (in Chinese)
[31] Siddiki M A K A, Zhao G, Liu L, Misra D 2024 Phys. Rev. A 109 032819
[32] Zhang R, Gao J, Zhang Y, Guo D, Gao Y, Zhu X, Xu J, Zhao D, Yan S, Xu S 2023 Phys. Rev. Res. 5 023123
[33] Zhang Y W, Gao J W, Wu Y, Wang J G, Sisourat N, Dubois A 2022 Phys. Rev. A 106 042809
[34] Chen L F, Ma X W, Zhu X L 2021 Acta Phys. Sin. 70 8 (in Chinese)
[35] Raphaelian M, Berry H, Berrah N, Schneider D 1993 Phys. Rev. A 48 1292
-
[1] 刘鑫, 汶伟强, 李冀光, 魏宝仁, 肖君. 高电荷态类硼离子2P3/2 — 2P1/2跃迁的实验和理论研究进展. , doi: 10.7498/aps.73.20241190 [2] 王国东, 程锐, 王昭, 周泽贤, 骆夏辉, 史路林, 陈燕红, 雷瑜, 王瑜玉, 杨杰. 极化效应对Bohr速度能区O5+离子在低密度氢等离子体中的能损影响. , doi: 10.7498/aps.72.20221875 [3] 史路林, 程锐, 王昭, 曹世权, 杨杰, 周泽贤, 陈燕红, 王国东, 惠得轩, 金雪剑, 吴晓霞, 雷瑜, 王瑜玉, 苏茂根. 近玻尔速度能区高电荷态离子与激光等离子体相互作用实验研究装置. , doi: 10.7498/aps.72.20230214 [4] 张大成, 葛韩星, 巴雨璐, 汶伟强, 张怡, 陈冬阳, 汪寒冰, 马新文. 高电荷态离子阿秒激光光谱研究展望. , doi: 10.7498/aps.72.20230986 [5] 刘鑫, 周晓鹏, 汶伟强, 陆祺峰, 严成龙, 许帼芹, 肖君, 黄忠魁, 汪寒冰, 陈冬阳, 邵林, 袁洋, 汪书兴, 马万路, 马新文. 电子束离子阱光谱标定和Ar13+离子M1跃迁波长精密测量. , doi: 10.7498/aps.71.20211663 [6] 张秉章, 宋张勇, 张明武, 刘璇, 钱程, 方兴, 邵曹杰, 王伟, 刘俊亮, 朱志超, 孙良亭, 于得洋. 类氢O、N离子入射Al表面俘获电子布居几率的理论与实验研究. , doi: 10.7498/aps.71.20212434 [7] 张秉章, 宋张勇, 张明武, 刘璇, 钱程, 方兴, 邵曹杰, 王伟, 刘俊亮, 朱志超, 孙良亭, 于得洋. 类氢O、N离子入射Al表面俘获电子布居几率的理论与实验研究. , doi: 10.7498/aps.70.20212434 [8] 刘鑫, 周晓鹏, 汶伟强, 陆祺峰, 严成龙, 许帼芹, 肖君, 黄忠魁, 汪寒冰, 陈冬阳, 邵林, 袁洋, 汪书兴, 马万路(Wan-Lu MA), 马新文. 电子束离子阱光谱标定和Ar13+离子M1跃迁波长精密测量. , doi: 10.7498/aps.70.20211663 [9] 张秉章, 宋张勇, 刘璇, 钱程, 方兴, 邵曹杰, 王伟, 刘俊亮, 徐俊奎, 冯勇, 朱志超, 郭艳玲, 陈林, 孙良亭, 杨治虎, 于得洋. 低能高电荷态 ${\boldsymbol{ {\rm{O}}^{q+}}}$ 离子与Al表面作用产生的X射线. , doi: 10.7498/aps.70.20210757[10] 徐秋梅, 杨治虎, 郭义盼, 刘会平, 陈燕红, 赵红赟. 低速Xeq+(4q20)离子与Ni表面碰撞中的光辐射. , doi: 10.7498/aps.67.20172570 [11] 杨兆锐, 张小安, 徐秋梅, 杨治虎. 高电荷态Krq+与Al表面碰撞发射可见光的研究. , doi: 10.7498/aps.62.043401 [12] 王兴, 赵永涛, 程锐, 周贤明, 徐戈, 孙渊博, 雷瑜, 王瑜玉, 任洁茹, 虞洋, 李永峰, 张小安, 李耀宗, 梁昌慧, 肖国青. 重离子轰击Ta靶引起的多电离效应. , doi: 10.7498/aps.61.193201 [13] 朱小龙, 马新文, 李斌, 刘惠萍, 陈兰芳, 张少锋, 冯文天, 沙杉, 钱东斌, 曹士娉, 张大成. 低能He2+-He反应中单电子俘获微分散射过程的实验研究. , doi: 10.7498/aps.58.2077 [14] 张丽卿, 张崇宏, 杨义涛, 姚存峰, 孙友梅, 李炳生, 赵志明, 宋书建. 高电荷态离子126Xeq+引起GaN表面形貌变化研究. , doi: 10.7498/aps.58.5578 [15] 徐忠锋, 刘丽莉, 赵永涛, 陈亮, 朱键, 王瑜玉, 肖国青. 不同能量的高电荷态Ar12+离子辐照对Au纳米颗粒尺寸的影响. , doi: 10.7498/aps.58.3833 [16] 彭海波, 王铁山, 韩运成, 丁大杰, 徐 鹤, 程 锐, 赵永涛, 王瑜玉. 高电荷态离子与Si(110)晶面碰撞的沟道效应研究. , doi: 10.7498/aps.57.2161 [17] 王 立, 张小安, 杨治虎, 陈熙萌, 张红强, 崔 莹, 邵剑雄, 徐 徐. 高电荷态离子入射Al表面库仑势对靶原子特征谱线强度的影响. , doi: 10.7498/aps.57.137 [18] 赵永涛, 肖国青, 徐忠锋, Abdul Qayyum, 王瑜玉, 张小安, 李福利, 詹文龙. 高电荷态离子40Arq+与Si表面作用中的电子发射产额. , doi: 10.7498/aps.56.5734 [19] 杨治虎, 宋张勇, 陈熙萌, 张小安, 张艳萍, 赵永涛, 崔 莹, 张红强, 徐 徐, 邵健雄, 于得洋, 蔡晓红. 高电荷态离子Arq+与不同金属靶作用产生的X射线. , doi: 10.7498/aps.55.2221 [20] 王瑜玉, 赵永涛, 肖国青, 房 燕, 张小安, 王铁山, 王释伟, 彭海波. 高电荷态离子207Pbq+(24≤q≤36)与Si(110)固体表面作用的电子发射研究. , doi: 10.7498/aps.55.673
计量
- 文章访问数: 99
- PDF下载量: 7
- 被引次数: 0
下载:
