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反应显微成像谱仪动量及能量分辨因素分析

物理学报 2011年第11期60卷 236-244页

作者：郭大龙马新文冯文天张少锋朱小龙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京100049

在对反应显微成像谱仪的工作原理作简要介绍的基础上,全面分析了各种可能影响动量分辨的因素,并结合反应显微成像谱仪的技术参数分别对反冲离子动量分辨以及电子动量与能量分辨进行了详细计算和讨论,确定了反应显微成像谱仪的动量及能... 详细信息

在对反应显微成像谱仪的工作原理作简要介绍的基础上,全面分析了各种可能影响动量分辨的因素,并结合反应显微成像谱仪的技术参数分别对反冲离子动量分辨以及电子动量与能量分辨进行了详细计算和讨论,确定了反应显微成像谱仪的动量及能量分辨,并为进一步提高分辨提供了重要依据.

关键词：动量分辨能量分辨反应显微成像谱仪动量成像原理

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基于蒙特卡罗的量子仿真实验

原子核物理评论 2022年第1期39卷 95-100页

作者：杨博涵曹廷张驰军林楷钊吴晓霞董达谱雷建廷余璇 BNajjari 张少锋马新文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 中国科学技术大学合肥230026 兰州大学核科学与技术学院兰州730000 中国科学院高精度核谱学重点实验室兰州730000

结合量子力学计算与蒙特卡罗随机方法,发展了一种仿真实验方法。该方法通过对实验仪器不确定度的引入,对Schulz等在2003年开展的100 MeV/u C^(6+)与氦原子的碰撞电离实验(Nature, 2003, 422(6927):48.)进行了仿真模拟。结果表明,反应显... 详细信息

结合量子力学计算与蒙特卡罗随机方法,发展了一种仿真实验方法。该方法通过对实验仪器不确定度的引入,对Schulz等在2003年开展的100 MeV/u C^(6+)与氦原子的碰撞电离实验(Nature, 2003, 422(6927):48.)进行了仿真模拟。结果表明,反应显微成像谱仪位置分辨、靶温度以及引出电场电压的细微的波动都能够对最终实验结果产生显著的影响。通过对这些参数的扫描发现,当靶温达到16 K,或者引出场电压波动达到0.05 V时,均能重复出当时的实验结果,为领域内长期存在的“C^(6+)谜题”提供了一种可能性较高的解释。该仿真方法的成功应用,为快速确定实验参数对量子少体动力学实验的影响提供了一种实用解决方案。

关键词：反应显微成像谱仪蒙特卡罗模拟 C^(6+)谜题

基于XUV激光脉冲和反应显微成像技术的原子分子光物理实验平台

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原子核物理评论 2020年第2期37卷 225-232页

作者：雷建廷海帮张敏董达谱赵冬梅胡碧涛马新文刘作业张少锋兰州大学核科学与技术学院兰州730000 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

基于高次谐波技术的超快激光系统可以通过控制脉冲时序实现对目标量子态的精准操控,反应显微成像谱仪实现了4π立体角内对量子少体碰撞过程的准确测量,两项先进系统的结合将极大拓展量子少体动力学研究的领域。目前,高次谐波的单频选择... 详细信息

基于高次谐波技术的超快激光系统可以通过控制脉冲时序实现对目标量子态的精准操控,反应显微成像谱仪实现了4π立体角内对量子少体碰撞过程的准确测量,两项先进系统的结合将极大拓展量子少体动力学研究的领域。目前,高次谐波的单频选择至关重要,同时反应显微成像谱仪的分辨率受真空度及冷靶分散度的影响较大。中国科学院近代物理研究所通过采用多级差分、钛真空靶室的设计,使得谱仪的真空度达到10^–11 mbar量级,有效降低了本底噪声的影响;升级改造传统超音速冷靶系统的靶束产生装置,实现了靶厚度的自由调控,大大提高了探测器记录事件的准确性;本实验平台结合高次谐波产生多阶XUV脉冲单能化技术,实现了单能XUV超快激光系统和反应显微成像谱仪成功结合,该系统可以产生能量范围在20~100 eV之间的XUV脉冲,能够研究电离能或解离能在100 eV以下的原子分子动力学过程。

关键词： XUV脉冲反应显微成像谱仪原子分子光物理实验平台单电离

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低能氩离子与氦靶的电荷转移实验研究

低能氩离子与氦靶的电荷转移实验研究

作者：张明旭兰州大学

学位级别：硕士

高电荷态离子参与的电荷交换过程不仅促进了人们对库仑场中量子少体问题的认识,而且对实验室等离子体诊断、生物辐照效应以及天体物理等研究具有重要作用。到目前为止,Ar离子相关碰撞过程的研究很少,并且这些研究大多基于光谱技术、能... 详细信息

高电荷态离子参与的电荷交换过程不仅促进了人们对库仑场中量子少体问题的认识,而且对实验室等离子体诊断、生物辐照效应以及天体物理等研究具有重要作用。到目前为止,Ar离子相关碰撞过程的研究很少,并且这些研究大多基于光谱技术、能损谱仪和电子谱仪,很难得到全面可靠的总截面信息和散射角信息。因此,基于中国科学院近代物理研究所的EBIS低能高电荷态离子平台以及反应显微成像谱仪,本文研究了Ar-He碰撞中的电荷转移,包括单双电子转移过程中的态选择截面和角微分截面,确定了电荷交换态的布居以及碰撞参数的信息,并与多种理论进行了比较。本研究工作结果表明:(1)对于40 ke V和120 ke V Ar-He碰撞体系,反应主要以单电子俘获(SEC)为主。(2)对于40 ke V和120 ke V Ar-He碰撞体系,单电子主要被俘获到Ar的4l态和5l态,其中4l态的占比要明显大于5l态,由MCBM计算得到的反应窗与实验得到的电子的态布居范围基本一致,即MCBM计算的反应Q值分布很好地预言了电子被俘获的能级主要是4l和5l。(3)Ar-He单电子俘获的散射角分布实验结果表明:散射角分布有明显的电子能级相关性,当被俘获电子的能级从4p逐渐升高到5p时,散射角逐渐变小。此外,散射角与入射离子能量也有一定的相关性,当入射离子的能量从40 ke V增加到120 ke V时,入射离子的散射角整体减小,二者之间的关系可以通过经典的两体碰撞模型来解释。(4)对120 ke V Ar-He单电子俘获的散射角分布进行研究时发现,当电子被俘获到4s态时,散射角分布出现了明显的振荡结构。利用光学上的夫琅禾费圆孔衍射理论并结合MCLZ和MCBM模型得到的圆孔半径可以成功地解释本次实验中的散射角振荡情况,即低能入射离子与靶原子碰撞会形成准分子,碰撞结束后当两者核间距趋于无穷大时,准分子奇偶态轨道之间相互干涉导致不同的分子态有可能变成相同的原子态,最终导致了振荡的出现。

关键词：反应显微成像谱仪单电子俘获态选择截面角微分截面

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桌面飞秒极紫外光原子超快动力学实验装置

物理学报 2020年第23期69卷 146-153页

作者：海帮张少锋张敏董达谱雷建廷赵冬梅马新文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 兰州大学核科学技术学院兰州730000

飞秒极紫外光脉冲是研究原子分子超快动力学过程的重要工具,是同步辐射及自由电子激光这样的大科学装置的重要补充,而且具有非常诱人的发展前景.本工作基于大功率飞秒近红外激光在气体介质中的高次谐波过程,搭建了一套桌面飞秒极紫外光... 详细信息

飞秒极紫外光脉冲是研究原子分子超快动力学过程的重要工具,是同步辐射及自由电子激光这样的大科学装置的重要补充,而且具有非常诱人的发展前景.本工作基于大功率飞秒近红外激光在气体介质中的高次谐波过程,搭建了一套桌面飞秒极紫外光源.使用充气的中空波导管产生高次谐波,增大了驱动光与介质的作用长度,显著提高了光子产额.使用了光栅的圆锥衍射模式来实现高次谐波光子能量的选择,在保证高衍射效率的同时,减小了光栅衍射对于光脉冲的时间展宽效应.通过实际测量,光源的输出光子能量可覆盖20-90 eV的范围.在光子能量为40 eV附近,输出光子流强达1×10^10 photons/s,光子能量分辨约为0.4 eV.该光源结合新研制的反应显微成像谱仪,为研究极紫外光与原子分子的相互作用提供了独特的手段.目前已成功开展多次原子及分子电离实验,系统性能稳定.

关键词：极紫外光源高次谐波圆锥衍射反应显微成像谱仪

近阈值下He原子的双电子电离实验中出射电子研究

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物理学报 2007年第11期56卷 6386-6392页

作者：曹士娉马新文 A.Dorn M.Dürr J.Ullrich 中国科学院近代物理研究所 Max-Planck-Institute for Nuclear Physics Saupfercheckweg 1Heidelberg 69117Germany

利用适用于低能电子入射的反应显微成像谱仪,对电子入射He原子近阈值下的双电离过程进行了研究,实验测量了反应后3个粒子的全部动量,获得了出射电子间的关联信息.主要介绍近阈值下的双电离实验装置及实验技术,集中分析反应后出射电子的... 详细信息

利用适用于低能电子入射的反应显微成像谱仪,对电子入射He原子近阈值下的双电离过程进行了研究,实验测量了反应后3个粒子的全部动量,获得了出射电子间的关联信息.主要介绍近阈值下的双电离实验装置及实验技术,集中分析反应后出射电子的动量能量关系,对描述近阈值双电离的Wannier理论进行了检验,发现在入射电子能量为106eV时,实验结果具有Wannier理论预言的性质.

关键词：近阈值He原子的双电离反应显微成像谱仪电子入射电离

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分子离子碎裂过程中动能释放的校准方法

物理学报 2020年第20期69卷 203-209页

作者：张敏闫顺成高永张少锋马新文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

分子离子碎裂过程中,动能释放(KER)是一个重要的物理参量,通过研究其分布特征,可以获取母体离子态布居、分子结构、以及解离机制等信息.本文以CO2+→C++O+两体碎裂过程为例,详细介绍了KER的重构过程.利用C+离子的二维动量分布、KER与离... 详细信息

分子离子碎裂过程中,动能释放(KER)是一个重要的物理参量,通过研究其分布特征,可以获取母体离子态布居、分子结构、以及解离机制等信息.本文以CO2+→C++O+两体碎裂过程为例,详细介绍了KER的重构过程.利用C+离子的二维动量分布、KER与离子出射角度的关系,校准了影响KER重构的实验参数:飞行时间、飞行时间谱仪电压、位置坐标.校准过程中,只有当碎片离子的二维动量分布呈圆形或者KER与离子出射角的分布呈直线时,影响KER重构的参数才符合校准标准.

关键词：动量重构校准动能释放反应显微成像谱仪

态选择电荷交换实验测量以及对天体物理软X射线发射模型的检验

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物理学报 2021年第8期70卷 20-27页

作者：徐佳伟许传喜张瑞田朱小龙冯文天赵冬梅梁贵云郭大龙高永张少锋苏茂根马新文中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学北京100084 西北师范大学物理与电子学院甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室兰州730000 西北师范大学与中科院近代物理研究所极端环境原子分子物理联合实验室兰州730000 中国科学院国家天文台光学天文重点实验室北京100084

在高温天体等离子体环境中,低能高电荷态离子与中性原子和分子之间的电荷交换是天体物理环境中软X射线发射的重要机制之一.电荷交换软X射线发射相关的天体物理建模需要大量的主量子数n和角量子数l分辨的态选择俘获截面数据,目前这类数... 详细信息

在高温天体等离子体环境中,低能高电荷态离子与中性原子和分子之间的电荷交换是天体物理环境中软X射线发射的重要机制之一.电荷交换软X射线发射相关的天体物理建模需要大量的主量子数n和角量子数l分辨的态选择俘获截面数据,目前这类数据主要来自于经典或者半经典的原子碰撞理论模型.本文利用反应显微成像谱仪,系统测量了炮弹能量为1.6—20.0 keV/u Ne~(8+)与He的单电子俘获n分辨的态选择俘获截面.将测得的相对态选择截面与多通道Landau-Zener方法以及分子库仑过垒模型计算的结果进行比较,发现理论模型计算结果与实验测量结果在弱反应通道上存在显著差异.进一步结合天体物理中常用的l分布模型,计算了1.6和2.4 keV/u Ne~(8+)与He之间电荷交换中的软X射线发射谱,通过与近期实验测量的X射线谱比较,发现计算的软X射线谱强度明显偏离已有的测量值.这些研究表明,多通道Landau-Zener方法、分子库仑过垒模型以及l分布模型在定量描述电荷交换态选择截面时存在一定的不足,如果将这些理论模型应用于天体物理的X射线背景研究中,可能导致对天体等离子体参数的描述不够准确.

关键词：反应显微成像谱仪电荷交换态选择俘获软X射线

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甲烷分子电子碰撞电离和解离的实验研究

物理学报 2011年第9期60卷 284-289页

作者：许慎跃马新文任雪光 T.Pfluger A.Dorn J.Ullrich 中国科学院近代物理研究所兰州730000 Max-Planck-Institut fur Kernphysik Saupfercheckwegl69117 HeidelbergGermany 中国科学院研究生院北京100049

本文利用反应显微成像技术(reaction microscope)研究了54eV电子入射甲烷分子导致的电离解离过程,详细分析了电离解离产生的CH2+,CH+,C+离子碎片的动能分布情况.实验结果表明,该入射能量下产生CH2+,CH+,C+离子碎片主要贡献来自2a1内价... 详细信息

本文利用反应显微成像技术(reaction microscope)研究了54eV电子入射甲烷分子导致的电离解离过程,详细分析了电离解离产生的CH2+,CH+,C+离子碎片的动能分布情况.实验结果表明,该入射能量下产生CH2+,CH+,C+离子碎片主要贡献来自2a1内价轨道电子的直接电离过程产生的离子态(2a1)-1和1t2外价轨道电子的电离加激发过程产生的离子态(1t2)-2(3a1)的解离,离子的动能与产生这些碎片离子的初始能态有很强的依赖关系.其中小于0.1eV的低能离子碎片主要来源于(2a1)-1态的解离,同时(1t2)-2(3a1)态也有贡献;动能在0.1到0.3eV之间的离子,两种能态的贡献相当;而动能大于0.4eV的离子碎片几乎全部来源于(1t2)-2(3a1)态.

关键词：反应显微成像谱仪电离解离能量沉积动能分布