高电荷态离子

摘要： 利用反应显微成像谱仪开展了50-keV/u Ne^(8+)离子与C_(3)H_(4)分子碰撞实验,研究了丙二烯(CH_(2)CCH_(2))和丙炔(CH^(+)CCH)两种同分异构分子形成C_(3)H_(4)^(2+)二价离子并解离产生H^(+)C_(3)H_(4)H的过程.实验获得了H^(+)和C_(3)H_(4)的动量,进而通过动量守恒得到第3个碎片的动量.通过分析3个碎片的动能及解离的动能释放鉴别出未被探测的碎片为中性H原子的事件.借助Dalitz图、Newton图以及碎片产物的角分布等分析了该通道的动力学机制.结果表明,次序解离是该解离通道的主要机制,在碎裂过程中二价母体离子先解离成H^(+)和C_(3)H_(4),中间体的C_(3)H_(4)离子再进一步解离成C_(3)H_(4)和H原子.

摘要： 高电荷态离子精细结构跃迁波长的精密测量不仅可以检验量子电动力学(quantum electrodynamics,QED)效应、电子关联效应等基本物理模型,还能够为天体物理、聚变等离子体物理甚至高电荷态离子光钟等研究提供关键原子物理数据.本工作基于复旦大学现代物理研究所的高温超导电子束离子阱(SH-HtscEBIT)装置,搭建了一套新的光谱校刻系统,并结合内校刻与外校刻的方法对其光谱波长测量的不确定度进行了评估,新的光谱校刻系统在可见光波段引起的波长不确定度最低达到0.002 nm.在此基础上,使用SH-HtscEBIT装置结合新的校刻系统开展了Ar^(13+)离子1s^(2)2s^(2)2p^(2)P_(1/2)-^(2)P_(3/2)磁偶极跃迁(M1)波长的精密测量,实验测得该跃迁波长为(441.2567±0.0026)nm,是目前SH-HtscEBIT上测量精度最高的实验结果,为下一步开展高电荷态离子超精细分裂和同位素位移等精密测量实验奠定了基础.

摘要： 近日,我系魏宝仁教授课题组与中国科学院近代物理研究所原子分子结构与动力学室科研人员在高电荷态离子与原子电荷交换量子态选择截面研究方面取得进展,相关成果以“Measurement of n-and l-resolved State-selective Charge Exchange in Ar8+Collision with He”为题发表在《The Astrophysical Journal》上。

摘要： 利用“二态矢量模型”详细研究了高电荷态O^(7+),N^(6+)离子入射Al表面时中间里德伯态的形成过程,给出了电子被俘获至不同量子数(n A=2-7)的几率,以及电子俘获至里德伯态最可能的离子-表面距离.计算结果表明,较大的主量子数nA对应较小的里德伯态几率,因此O^(7+),N^(6+)离子入射Al表面时辐射的X射线主要来源于较小的n A至基态的退激.为了验证计算结果,测量了O^(7+),N^(6+)离子入射Al表面的X射线发射谱,并运用FAC程序计算了不同高里德伯态退激到基态的跃迁能(np–1s).实验测量到O,N的K-X射线峰,其特征峰的中心值接近主量子数n=2至n=1的跃迁能,说明发射的X射线主要来源于2p–1s的跃迁,与“二态矢量模型”理论计算的几率一致.

摘要： 提出了一种基于传导冷却的紧凑型中能段电子束离子阱杂质光谱研究平台的系统设计方案,用于未来聚变堆上金属杂质原子光谱研究.系统设计主要包括磁场计算、内电极设计、光谱仪设计及其他辅助系统设计.通过使用COMSOL仿真软件对磁场和电子束进行了辅助设计,仿真结果显示,合适的设计参数可以使电子束离子阱(Electron Beam Ion Trap,EBIT)漂移管中心得到1.0 T的均匀磁场强度,电子束可以在漂移管中被约束并通过漂移管到达收集极,此设计可为进一步工程设计提供设计参数参考.

摘要： 基于两体碰撞近似的BEA模型和电子俘获的OBK模型,利用蒙特卡罗的方法计算了0.1～10倍玻尔速度的O4+离子穿过长度为20 cm的H2气体靶后的电荷态分布情况.分析结果表明:5×1014 cm-3是出射离子电荷态升高的临界密度,在此之前,电荷态的变化主要是降低;在此之后,还出现了升高的电荷态.随着靶密度的增加,升高电荷态的比例增大.同一靶密度下,平均出射电荷态随入射离子速度的增大而增加.10 v0的O4+离子穿过5×1018 cm-3的靶后全裸离子的比例可达93％.这为提高加速器出射离子的电荷态提供了重要的理论参考.

摘要： 依托兰州重离子加速器国家实验室,测量了不同动能的129Xe26+离子与Ni表面作用产生的特征X射线谱,结果表明,3.0 MeV的Xe26+不仅激发出了Ni的Lα、Xe的Mαα特征X射线,还激发出了Xe的Lα和Lβ特征X射线.对Xe26+与Ni作用时X射线的产生机制和产生Xe的L-X射线的动能阈值进行了初步分析.

摘要： 利用中国科学院近代物理研究所的电子回旋共振离子源引出的高电荷态氮离子(Nq+,q=3,5,6),在4.5～120 keV动能范围内系统测量了Nq+(q=3,5,6)与Cu表面碰撞产生的K-X射线能谱;基于原子壳层电离理论计算了K-X射线产额值及其电离截面值.结果表明:Nq+(q=3,5)离子进入靶表面后与Cu原子发生紧密碰撞,在直接库伦电离的作用下发射K-X射线,并且随着入射离子动能的增加,K-X射线产额和K壳层电离截面均单调增大;对于N6+离子,K-X射线产额与其入射动能没有明显的依赖关系,且在Cu表面形成的"空心原子"级联退激产生的K-X射线产额约占其总K-X射线产额的97％.另外,N5+离子入射时的K-X射线产额明显高于N3+离子入射时的产额.本工作对离子与表面相互作用中形成的"空心原子"的退激过程具有重要的参考价值,并为理解"空心原子"的退激过程和彗星X射线机理的研究提供了基础数据.

摘要： 报道了1.5—20 keV/q的高电荷态Oq+(q=3—7)离子与Al表面相互作用发射的O原子的特征X射线谱.分析表明,对于Oq+(q=3—6)离子入射时发射的X射线,是由于离子进入表面后与Al原子发生紧密碰撞导致的;而O7+离子入射时的X射线,主要来自于"空心原子"的衰变.在动能相等的条件下,存在K壳层空穴的O7+离子的X射线产额相较于Oq+(q=3—6)离子高一个数量级,不存在K壳层空穴的O6+离子的X射线产额也要高于O3+O5+,离子.总体来说,X射线产额以及电离截面与入射离子的初始电子组态有关,且随离子入射动能的增加而增加.根据半经典两体碰撞模型,本文估算了入射离子与靶原子相互作用时分别产生O和Al的Kα-X射线的动能阈值.对于入射动能低于动能阈值且电子组态为1s2 O6+的离子与样品表面相互作用,可能存在多电子激发使O6+离子产生K壳层空穴.

摘要： 依托兰州重离子加速器国家实验室320 kV高电荷态离子综合研究平台,测量了动能为6.0 MeV的Xe20+离子与V,Fe,Ni,Cu,Zn靶表面作用产生的特征X射线谱,分析了能量为1.60 keV的X射线的产生机制,并利用经典过垒模型计算了Xe20+与不同靶作用时第一代空心原子在上表面的存在时间.结果表明:对于没有初始M空穴的Xe20+离子与不同靶相互作用时,实验中没有观察到Xe的MαX射线,而观察到了能量为Xe的MαX射线的两倍的X射线,称此线为Xe的MααX射线,认为其是由Xe在靶的上表面的双电子单光子过程产生的.

摘要： 近年来强离子源的问世为研究高电荷态离子(HCI)与固体或晶体的相互作用提供了必要条件.当高电荷态离子靠近固体表面时会伴随着俄歇电子发射、X射线发射、入射离子的中性化和中空原子(离子)的形成等一系列复杂的过程.由于没有电子的屏蔽作用,当高电荷态离子接近固体表面时会在其周围形成极强的电场,如果靶物质为绝缘体还会发生库伦爆炸等现象.深入研究这一系列的作用过程对于材料改性、辐射损伤等领域的研究都具有基础性的作用.由于高电荷态离子在固体表面的掠射作用时间较长,更有利于对各过程细节的研究.本工作尝试利用经典的过垒模型来研究高电荷态离子在Al(111)表面的作用过程.围绕该过程中与能损相关的物理过程进行了详细阐述,为模拟计算工作奠定了基础.

摘要： 本文报道了利用兰州重离子加速器国家实验室ECR源引出的高电荷态离子207Pb36+入射到金属Nb表面产生二次离子溅射的实验测量结果.实验发现,二次离子产额Y随入射初动能Ek的增加有先增加后减小的关系,二次离子产额有一个峰值.理论分析认为,这一过程是势能沉积作用与线性级联碰撞过程协同作用的结果.

摘要： 本文建成了兰州重离子加速器国家实验室320KV-ECR离子源表面物理实验终端,阐述了该实验终端的关键技术参数,描述了即将开展的高电荷态离子与表面相互作用的物理研究工作及其研究意义.

摘要： 文章简要介绍了上海电子束离子阱装置(EBIT)的工作原理,阐述了该装置的基本构造、特点和相关应用,尤其是将其作为高电荷态离子源方面的应用.还介绍了现阶段上海EBIT装置所获得的相关研究成果以及将来的研究前景.

摘要： 本工作对超导离子源(SECRAL)上的10～20 kV/q Ar16+和Ar17+入射到金属Zr表面进行实验研究。实验结果表明,高电荷态Ar16+在金属表面存在着多电子激发过程。Ar空心原子的K层发射X射线强度随入射离子的动能减少,靶原子Zr的L壳层发射X射线强度随入射离子动能的增加而增强。Ar17+单离子的Kα-X射线产额比Ar16+单离子的Kα-X射线产额大5个数量级。

摘要： 本工作对超导离子源(SECRAL)上的10～20 kV/q Ar16+和Ar17+入射到金属Zr表面进行实验研究。实验结果表明,高电荷态Ar16+在金属表面存在着多电子激发过程。Ar空心原子的K层发射X射线强度随入射离子的动能减少,靶原子Zr的L壳层发射X射线强度随入射离子动能的增加而增强。Ar17+单离子的Kα-X射线产额比Ar16+单离子的Kα-X射线产额大5个数量级。

摘要： 本工作对超导离子源(SECRAL)上的10～20 kV/q Ar16+和Ar17+入射到金属Zr表面进行实验研究。实验结果表明,高电荷态Ar16+在金属表面存在着多电子激发过程。Ar空心原子的K层发射X射线强度随入射离子的动能减少,靶原子Zr的L壳层发射X射线强度随入射离子动能的增加而增强。Ar17+单离子的Kα-X射线产额比Ar16+单离子的Kα-X射线产额大5个数量级。

摘要： 本工作对超导离子源(SECRAL)上的10～20 kV/q Ar16+和Ar17+入射到金属Zr表面进行实验研究。实验结果表明,高电荷态Ar16+在金属表面存在着多电子激发过程。Ar空心原子的K层发射X射线强度随入射离子的动能减少,靶原子Zr的L壳层发射X射线强度随入射离子动能的增加而增强。Ar17+单离子的Kα-X射线产额比Ar16+单离子的Kα-X射线产额大5个数量级。

摘要： 采用位置灵敏探测器和散射离子-反冲离子飞行时间技术测量了900keV的S+H碰撞产生的H碎片的能量分布,实验表明部分H发生解离.基于蒙特卡罗方法,建立了程序模拟离子与分子碰撞中的反冲离子飞行时间谱.模拟结果与实验(S+H,S+He)测量到的TOF谱进行了分析比较,并进行了定性讨论.

摘要： 采用位置灵敏探测器和散射离子-反冲离子飞行时间技术测量了900keV的S+H碰撞产生的H碎片的能量分布,实验表明部分H发生解离.基于蒙特卡罗方法,建立了程序模拟离子与分子碰撞中的反冲离子飞行时间谱.模拟结果与实验(S+H,S+He)测量到的TOF谱进行了分析比较,并进行了定性讨论.

摘要： 本发明公开一种非平衡态等离子体电荷诱导除湿装置及除湿方法，装置包括：电离室，内部设有用于通入冷空气且内设非平衡态等离子体放电装置的第一通道和沿第一通道的轴向间隔套设在第一通道外部且用于通入预处理的含湿气体的第二通道；混合室，与电离室连接，且第一通道和第二通道分别与混合室连通，用于将非平衡态等离子体和预处理的含湿气体通入混合室；还包括用于向电离室提供所需冷空气的制冷机。通过该装置先通过非平衡态放电使冷空气发生弱电离从而含有大量荷电粒子；然后使含湿气体与荷电冷空气相混合，使水蒸气在荷电粒子上凝结生长成液滴，从而促进汽水分离。本发明装置更加简单，适用范围更广，除湿效率更高，无需除湿剂。

摘要： 本发明公开了一种标定囚禁离子电荷态及相对空间分布的方法和系统，建立了HCIs‑SCIs混合离子体系的协同作用动力学量化模型，并基于该模型确立了HCIs‑SCIs相对空间分布与HCIs电荷态间的对数依赖关系，并验证了该关系不受离子阱势场、高离化态离子质量数等因素影响，进而建立起囚禁HCIs‑SCIs混合离子体系的电荷态‑离子相对间距标尺，给出了实现HCIs相对位置及电荷态的实时、非破坏性精密反演的方案，对离子阱中HCIs离子的高效调控具有普适性。

摘要： 本发明公开了一种用于提高离子电荷态的装置，包括膜架、膜架安装架、真空腔体、真空波纹管密封机构、驱动机构、基座和传动杆；膜架用于安装碳膜；膜架安装架伸入真空腔体内，且在膜架安装架上沿真空腔体的深度方向间隔布置多个膜架；真空腔体密封连接在真空波纹管密封机构的前端；传动杆的前端穿过真空波纹管密封机构伸入真空腔体内，并与膜架安装架相连接；真空波纹管密封机构和传动杆的后端均与驱动机构相连接；真空波纹管密封机构和驱动机构均设置在基座上；本发明能够实现在不破坏真空环境的情况下更换碳膜，大大提高工作效率，降低加速器的运行成本，大大提高加速器的运行效率。

摘要： 本实用新型涉及一种超导高电荷态ECR离子源,包括外壳;在离子源腔体的外部套有轴向超导线包A、内环固定软铁和轴向超导线包C,轴向超导线包B夹在内环固定软铁和径向线包块状固定软铁之间;在轴向超导线包A、B、C外的径向对称位置至少设有4个径向超导线包;径向超导线包通过径向线包块状固定软铁固定;径向超导线包和轴向超导线包A、C的外部由轴端固定软铁A、B和外环固定软铁固定,所有的超导线包和固定软铁均置于液He杜瓦中,该杜瓦与制冷机相联;本实用新型的磁镜场场强高,大幅度地提高了轴向场、径向场,各线包之间相互作用力减少,结构紧凑,易于商业化。

摘要： 本发明属于物理实验技术领域，具体为一种高电荷态离子实验装置。该实验装置包括：高压平台、隔离变压器、屏蔽室、高电荷态离子源、真空系统、分子泵机组，以及配套的电源、水冷、微波及控制系统，单透镜，组合光阑，电磁铁，平板静电偏转器，两道狭缝，实验靶室；其中，屏蔽室安装于高压平台外围；高电荷态离子源、真空系统及配套的电源、水冷、微波及控制系统安装在高压平台上；在高压平台上设计有一个单透镜和一套组合光阑，即离子由离子源中引出以后，首先由单透镜进行聚焦，然后在进入加速管之前通过一个组合光阑进行限束。本装置可为研究离子与原子、分子和材料表面相互作用过程而提供优质的具有一定能量的稳定的高电荷态离子束。

摘要： 本发明公开了一种中能段紧凑型电子束离子阱高电荷态离子光谱装置，包括超导线圈、电子发射器、漂移管、电子收集器、注气系统、真空系统、低温系统、高压电源系统、控制显示系统、防护系统、冷却系统和光谱仪。电子发生器发射电子束，电子束在漂移管内与来自注气系统的原子或低电荷态的离子碰撞发生能级跃迁，产生线状谱辐射，光谱系统可以通过连接到漂移管中心的管道进行光谱测量。由低温系统冷却的超导线圈是用来对电子束束径压缩，提高电子密度，加快电离速度。真空系统是用来维持离子阱区的超高真空，以及磁体和光谱仪所需的真空环境。本装置电子束能量设计可达30keV，可以进行跃迁能量在30keV以下的高电荷态离子的光谱研究。

摘要： 本发明涉及一种用于强流高电荷态离子源的六极永磁体，所述六极永磁体为圆筒形，圆筒形的所述六极永磁体包括由内而外依次同轴套的钕铁硼磁块区、固定屏蔽层和辐射屏蔽层。圆筒形状的六极永磁体在内壁上产生高于1.4T以上的径向磁场，在有限的尺寸下产生较高的径向磁场，自身无退磁风险，且在较强的轴向磁镜场下无退磁风险。

摘要： 本发明属于物理实验技术领域，具体为一种高电荷态离子实验装置。该实验装置包括：高压平台、隔离变压器、屏蔽室、高电荷态离子源、真空系统、分子泵机组，以及配套的电源、水冷、微波及控制系统，单透镜，组合光阑，电磁铁，平板静电偏转器，两道狭缝，实验靶室；其中，屏蔽室安装于高压平台外围；高电荷态离子源、真空系统及配套的电源、水冷、微波及控制系统安装在高压平台上；在高压平台上设计有一个单透镜和一套组合光阑，即离子由离子源中引出以后，首先由单透镜进行聚焦，然后在进入加速管之前通过一个组合光阑进行限束。本装置可为研究离子与原子、分子和材料表面相互作用过程而提供优质的具有一定能量的稳定的高电荷态离子束。

摘要： 本实用新型公开的属于高电荷态离子产生技术领域，具体为一种高电荷态离子的产生和探测装置，包括控制单元，所述控制单元置于所述实验室前侧壁底部，所述实验室内侧壁左侧设有靶室，所述靶室与所述实验室之间设有两道狭缝，所述离子探测组件对应所述离子产生单元设置，采用二级电磁铁产生磁场，使离子束在磁场中发生偏转，再通过第一法拉第筒及第二法拉第筒进行测量，双重不同方向的测量，增加实验准确性，同时，通过轨道电机带动荧光靶进行纵向平移，可实现激光器发射的激光的入射点移动，增加多操作性，且与加速偏转电极配合，对入射点进行改变，保证了溅射激光每次打在荧光靶不同的位置，进行不同数据的测量。

摘要： 本实用新型提供了一种高电荷态离子的产生和探测装置，属于高电荷态离子产生技术领域，包括离子产生单元和离子探测单元；离子产生单元包括第一腔室、激光器、聚焦透镜、反射平面镜和线性促动器，第一腔室顶部装有石英窗，聚焦透镜和反射平面镜依次设置在石英窗正上方，第一腔室内部设置有步进电机，步进电机的输出轴端部固定连接有转盘，转盘内设置有靶材，第一腔室外壁上设置有电离规，电离规的检测端与第一腔室连通；离子探测单元包括尖嘴空心管道、第二腔室、设置在第二腔室内部的加速偏转电极和微通道板及设置在第二腔室外部的计算机和示波器卡。该装置降低了腔室内靶材的移动维度，提高了信号的稳定性，且简单易操作。