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重离子储存环CSRe上类钠Kr离子的双电子复合精密谱学实验研究

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物理学报 2024年

作者：邵林黄忠魁汶伟强汪书兴黄厚科马万路刘畅汪寒冰陈冬阳刘鑫周晓鹏赵冬梅张少锋朱林繁马新文华南师范大学物理学院量子调控工程与材料重点实验室中国科学院近代物理研究所中国科学技术大学近代物理系

高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验研究，不仅对天体等离子体和聚变等离子体的研究具有重要意义，而且可以作为一种新的精密谱学工具，用来检验强场量子电动力学效应、测量同位素移动及提取原子核电荷半径等。在兰州重离子储存环CSR... 详细信息

高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验研究，不仅对天体等离子体和聚变等离子体的研究具有重要意义，而且可以作为一种新的精密谱学工具，用来检验强场量子电动力学效应、测量同位素移动及提取原子核电荷半径等。在兰州重离子储存环CSRe上，安装了专门用于电子-离子复合精密谱学实验的电子束能量调制系统，质心系下电子-离子碰撞能量的调制范围达到0～1 keV。在CSRe电子冷却器下游安装了自主研制的塑料闪烁体探测器和多丝正比探测器，用于探测复合离子。在此基础上，使用Kr25+离子在CSRe上进行了首次双电子复合测试实验，实验测量了质心系能量0-70 eV的双电子复合速率系数。为了更好地理解实验测量结果，我们利用FAC(Flexible Atomic Code)程序计算了Kr25+离子的双电子复合速率系数，并与实验做了细致对比，整体符合很好，而且发现3s→4l(△n=1)的共振跃迁对实验谱线有很大的贡献。实验结果表明，CSRe双电子复合实验平台具有非常好的稳定性和可重复性，能够为下一步开展更高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验、检验强场量子电动力学效应以及原子核性质精密测量等前沿实验提供支持。

关键词：双电子复合储存环CSRe 电子冷却器多丝正比探测器

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高电荷态离子阿秒激光光谱研究展望

物理学报 2023年第19期72卷 1-14页

作者：张大成葛韩星巴雨璐汶伟强张怡陈冬阳汪寒冰马新文西安电子科技大学光电工程学院西安710071 中国科学院近代物理研究所兰州730000

高电荷态离子(highly charged ions,HCI)的光谱测量不仅可以检验量子电动力学效应和相对论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HCI光钟等研究提供关键原子物理数据.HCI离子能级跃迁大多在极紫外甚至X射线波段,... 详细信息

高电荷态离子(highly charged ions,HCI)的光谱测量不仅可以检验量子电动力学效应和相对论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HCI光钟等研究提供关键原子物理数据.HCI离子能级跃迁大多在极紫外甚至X射线波段,受限于目前的光源技术较难直接产生该波段激光,实验室对于HCI离子的激光光谱测量十分有限.阿秒光源具有极紫外甚至软X波段的高光子能量和超短的脉冲持续时间,为实验室开展HCI的光谱测量与超短能级寿命研究等提供了新的机遇.本文分析了目前国际上利用同步辐射光、自由电子激光以及飞秒高次谐波等光源已开展的一些HCI离子光谱实验测量的基本方法、研究进展等,总结了阿秒光源、离子靶等技术的研究现状,讨论了将极紫外阿秒光源与不同HCI离子靶的技术结合开展HCI离子阿秒时间分辨激光光谱测量的可行性,并提出了一个HCI离子阿秒光谱测量的初步设计方案,为未来开展HCI光谱精密测量与离子能级寿命测量等研究提供参考.

关键词：阿秒脉冲高电荷态离子精密激光光谱能级结构

电子束离子阱光谱标定和Ar^(13+)离子M1跃迁波长精密测量

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物理学报 2022年第3期71卷 92-100页

作者：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华南师范大学量子物质研究院广东核科学重点实验室广州510006 中国科学院近代物理研究所兰州730000 复旦大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433 中国科学技术大学近代物理系合肥230026

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... 详细信息

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.

关键词：电子束离子阱禁戒跃迁精密测量高电荷态离子

激光辐照C_(60)分子中光束发散度对产物分布的影响

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光学学报 2009年第6期29卷 1577-1581页

作者：钱东斌马新文张大成祖凯玲刘惠萍汶伟强中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000 中国科学院研究生院北京1000049

利用焦距为300 mm和1500 mm的透镜对纳秒激光束进行聚焦,产生了在空间发散度上具有较大差别的两激光束,采用飞行时间质谱计分别测量了两光束诱导C60分子电离和碎裂时的离子产物分布随激光通量的变化特征。实验结果表明,激光束的空间发... 详细信息

利用焦距为300 mm和1500 mm的透镜对纳秒激光束进行聚焦,产生了在空间发散度上具有较大差别的两激光束,采用飞行时间质谱计分别测量了两光束诱导C60分子电离和碎裂时的离子产物分布随激光通量的变化特征。实验结果表明,激光束的空间发散度越大,轻碎片离子Cn+(n<25)的总产额、C60分子的碎裂程度以及延迟电离产额随激光通量的变化趋势就越快,延迟电离成分占总电离成分的百分比就越高。该实验结果可用多光子吸收的内能分布理论给予合理解释。

关键词：光束发散度飞行时间质谱计内能分布延迟电离

用于CSRe上^(16)O^(5+)离子精密激光谱学实验的极紫外光子探测系统的研制

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原子核物理评论 2022年第2期39卷 224-231页

作者：陈冬阳汪寒冰黄忠魁赵冬梅刘鑫周晓鹏刘建龙李长春杨金晶张大成汶伟强马新文西安电子科技大学物理与光电工程学院西安710071 中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院上海硅酸盐研究所上海201899

高电荷态离子的精密谱学研究不仅为强场QED效应、相对论效应、电子关联效应等基础前沿理论模型的精确检验提供了良好的条件,而且对同位素移动、高电荷态离子光钟等诸多前沿物理研究具有重要意义。为了在兰州重离子加速器冷却储存环的CSR... 详细信息

高电荷态离子的精密谱学研究不仅为强场QED效应、相对论效应、电子关联效应等基础前沿理论模型的精确检验提供了良好的条件,而且对同位素移动、高电荷态离子光钟等诸多前沿物理研究具有重要意义。为了在兰州重离子加速器冷却储存环的CSRe上开展相对论能量类锂^(16)O^(5+)离子2s_(1/2)→2p_(1/2)和2s_(1/2)→2p_(3/2)光学跃迁精密测量的激光谱学实验研究,研制了一套适用于前向发射荧光收集测量的新型非拦截式极紫外光子探测系统。该探测系统主要由抛物面型SiC反射镜、镀有CsI的微通道板(MCP)探测器以及高速步进电机等部分组成。在CSRe的高温烘烤环境和超高真空实验环境下,该探测系统能够在不影响储存环内离子束正常运转的同时实现对极紫外波段(50~200 nm)前向发射光子的高效探测,其探测效率较CSRe上现有光子通道倍增管荧光探测器提升约50倍。该探测系统不仅能够为CSRe上高电荷态离子的精密激光谱学实验提供高效实时的探测工具,亦为将来在大科学装置HIAF上开展更高能量、更高电荷态重离子的精密激光谱学实验研究奠定了坚实的基础。

关键词：重离子冷却储存环高电荷态离子精密激光谱学极紫外光子探测系统

基于HIAF的极端条件原子物理:从强库仑场到超越临界电磁场的量子电动力学效应研究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2020年第11期50卷 105-119页

作者：马新文张少锋汶伟强杨杰朱小龙钱东斌闫顺成张鹏鸣郭大龙汪寒冰黄忠魁中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学北京100049

建设中的强流重离子加速器HIAF(High Intensity heavy-ion Accelerator Facility)大科学装置将为探索从强库仑场到超越临界电磁场的量子电动力学效应研究提供全新的实验研究条件.本文从基于现代原子精密谱学技术出发,结合HIAF装置的结... 详细信息

建设中的强流重离子加速器HIAF(High Intensity heavy-ion Accelerator Facility)大科学装置将为探索从强库仑场到超越临界电磁场的量子电动力学效应研究提供全新的实验研究条件.本文从基于现代原子精密谱学技术出发,结合HIAF装置的结构及其能够提供离子束的特点,总结了在HIAF及其未来升级版装置上能够开展的原子物理方向的前沿研究工作,内容涉及超强场量子电动力学QED(Quantum Electrodynamics)效应检验、高电荷态离子中的宇称破缺、相对论能量离子原子碰撞量子少体问题、利用有质量粒子物质波进行量子力学基本假设检验等基本物理过程研究.讨论了利用原子精密谱学与放射性核素物理结合,开展与现代核物理的交叉研究和激光谱学技术在放射性核素物理和核能领域的应用.探讨了利用最新激光技术——XUV(Extreme Ultraviolet)激光与储存环高电荷态离子结合开展实验研究的可能性.

关键词： HIAF 施温格极限强场 QED真空衰变原子物理精密谱学相对论碰撞超快动力学

纳秒激光诱导C_(60)分子碎裂中轻碎片离子C_n^+(n<30)的产生机理研究

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物理学报 2008年第9期57卷 5810-5816页

作者：钱东斌马新文张大成祖凯玲刘惠萍汶伟强中国科学院近代物理研究所兰州730000

采用飞行时间质谱计测量了纳秒激光诱导C60分子碎裂中轻碎片离子Cn+(n≤11)的初始平均动能,结果显示轻碎片离子具有相同的初始平均动能(约为0.34 eV),并且该动能在一定范围内不随激光通量的变化而明显改变.结合前人的实验结果,对纳秒激... 详细信息

采用飞行时间质谱计测量了纳秒激光诱导C60分子碎裂中轻碎片离子Cn+(n≤11)的初始平均动能,结果显示轻碎片离子具有相同的初始平均动能(约为0.34 eV),并且该动能在一定范围内不随激光通量的变化而明显改变.结合前人的实验结果,对纳秒激光诱导C60分子碎裂中轻碎片离子Cn+(n<30)的主要产生模式作了新的阐述,即C60分子级联发射15个C2分子和一个电子形成自身不稳定的C3+0离子,在皮秒时间尺度内C3+0离子的笼形结构塌陷,进而轻碎片离子产生.

关键词：飞行时间质谱计轻碎片离子笼形结构塌陷初始动能

泰克频谱仪IQT文件的后台处理及在电子冷却实验中的应用

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强激光与粒子束 2013年第4期4卷 981-984页

作者：原有进李杰冒立军杨晓东毛瑞士赵铁成武军霞汶伟强中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院研究生院北京100190

泰克实时频谱仪存储的IQT格式数据文件的特殊结构给后期实验数据处理带来不便。分析了IQT文件的存储结构,说明了泰克实时频谱仪的IQT格式数据文件的后台处理过程,通过数学方法提高了文件中频变弱信号的强度;通过对频谱仪实验数据进行数... 详细信息

泰克实时频谱仪存储的IQT格式数据文件的特殊结构给后期实验数据处理带来不便。分析了IQT文件的存储结构,说明了泰克实时频谱仪的IQT格式数据文件的后台处理过程,通过数学方法提高了文件中频变弱信号的强度;通过对频谱仪实验数据进行数学处理,得到了兰州重离子加速器冷却储存环36 Ar18+离子束的纵向电子冷却力大小随离子-电子相对速度的变化曲线。该处理方法弥补了频谱仪离线分析软件的局限性。

关键词： IQT文件离线处理电子冷却力测量

CSRe上激光冷却高电荷态离子束的实验研究

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CSRe上激光冷却高电荷态离子束的实验研究