高电荷态离子与固体表面相互作用过程中x-ray发射研究

摘要

高电荷态离子与固体表面相互作用过程中x射线发射研究涉及能量转移机制、离子中性化、原子结构和能级寿命等，具有重要的学术价值，在表面分析和加工、短波辐射源开发等方面具有潜在的应用价值。本论文主要包括以下几个方面： 1．介绍高电荷态离子与物质相互作用的过程和发展现状，以及兰州重离子加速器国家实验室ECR离子源上建成的用于高电荷态离子与固体表面相互作用研究的物理实验终端。 2．通过对高电荷态离子(Ar<'q+>)与固体靶表面相互作用发射的x射线的研究，给出了靶原子发射的x射线对于入射离子动能的依赖关系。 3．计算了实验中得到的Ar<'q+>与金属靶(Nb，Mo，Zr)相互作用激发出的靶原子x射线的产额及截面，利用结合能修正的二体碰撞近似理论与实验值比较，得到较好的符合。 4．计算了实验中得到的Ar<'q+>与金属靶Al相互作用激发出的靶原子K壳x射线的产额及截面，理论上用2pπ-2pσ分子轨道耦合理论和考虑Ar离子2p壳层空穴在固体内的衰减来处理，理论计算结果和实验结果符合较好。

目录

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第一章概述

1.1研究背景

1.1.1高电荷态离子与固体表面相互作用的基本过程和研究的意义

1.1.2实验研究现状

1.2基本实验和测量方法

1.2.1离子源

1.2.2发射电子的测量

1.2.3溅射产额的测量

1.2.4X射线的测量

1.3理论研究进展

1.3.1电子转移的经典过垒模型

1.3.2空心原子的动力学过程

1.3.3 Coulomb爆炸模型

1.4课题的提出

第二章经典过垒模型

2.1入射离子与固体表面相互作用过程

2.2经典过垒模型

2.2.1离子与固体表面的相互作用势

2.2.2电子共振转移

2.3准分子激发

2.4像电荷引起的动能增益

第三章实验装置

3.1电子回旋共振离子源(ECRIS)

3.2分析磁铁

3.3束流控制系统——聚焦与准直

3.4束流监测系统

3.5真空系统、靶室与样品

3.6测量系统

第四章40Arq+与金属表面相互作用X射线谱研究

4.1实验谱及处理过程

4.1.1实验得到的典型x-ray谱

4.1.2对于原始实验谱的处理过程

4.2 Mo，Nb，Zr靶L壳层X射线产额及截面与入射离子动能的关系

4.2.1实验得到的靶(Mo，Nb，Zr)原子L壳层x射线产额

4.2.2实验得到的靶原子L壳层x射线截面

4.2.3结合能修正的二体碰撞理论计算得到的x-ray的产额及截面

4.3 Al靶K壳层X射线产额及截面与入射离动能以及电荷态的关系

4.3.1实验得到的Al靶的K壳层x-ray产额

4.3.2实验得到的Al靶的K壳层x-ray截面

4.3.3 A1靶的K壳层x-ray产额及截面的理论计算

4.3.4小结

第五章结论

参考文献

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