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势能助力靶原子离化激发辐射近红外光谱

光学学报 2024年第7期44卷 27-34页

作者：张颖徐忠峰王兴任洁茹张艳宁梅策香周贤明梁昌慧王伟张小安咸阳师范学院离子束与光物理实验室陕西咸阳712000 西安交通大学物理学院陕西西安710049 中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000

用动能为1360 keV的129Xeq+(q=17,20,23,25,27)高电荷态离子分别入射到金属Al和Ti固体靶表面,测量高电荷离子与表面相互作用过程中离子俘获表面电子完成中性化所形成的激发态Xe原子和低电离态Xe离子退激辐射的近红外光谱线(800~1700 nm)... 详细信息

用动能为1360 keV的129Xeq+(q=17,20,23,25,27)高电荷态离子分别入射到金属Al和Ti固体靶表面,测量高电荷离子与表面相互作用过程中离子俘获表面电子完成中性化所形成的激发态Xe原子和低电离态Xe离子退激辐射的近红外光谱线(800~1700 nm),以及靶原子被离化激发、退激辐射的光谱线。实验结果表明:高电荷态离子入射金属表面的过程中,携带的势能在飞秒量级的时间内沉积到靶表面,使靶原子离化激发,较强的库仑势能可使靶原子形成高离化态和复杂的电子组态、退激辐射光谱线。随着入射离子的电荷态增加,测量谱线的强度增大,该变化趋势与入射离子的势能随电荷增加的变化趋势大体一致,说明经典过垒模型在近玻尔速度能区是成立的。

关键词：原子与分子物理学高电荷态离子经典过垒模型禁戒跃迁近红外光谱

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势能助力靶原子离化激发辐射近红外光谱线

光学学报 2024年

作者：张颖徐忠峰王兴任洁茹张艳宁梅策香周贤明梁昌慧王伟张小安中国科学院近代物理研究所咸阳师范学院与中国科学院近代物理研究所联合共建:离子束与光物理实验室西安交通大学物理学院

用动能为1360 keV的129Xeq+(q=17,20,23,25,27)高电荷态离子分别入射金属Al和Ti固体靶表面,测量了高电荷离子与表面相互作用过程中离子俘获表面电子完成中性化、形成的激发态Xe原子和低电离态Xe离子退激发射的近红外光谱线(800-1700 nm... 详细信息

用动能为1360 keV的129Xeq+(q=17,20,23,25,27)高电荷态离子分别入射金属Al和Ti固体靶表面,测量了高电荷离子与表面相互作用过程中离子俘获表面电子完成中性化、形成的激发态Xe原子和低电离态Xe离子退激发射的近红外光谱线(800-1700 nm)、以及靶原子被离化激发、退激发射的光谱线。实验结果表明:高电荷态离子入射金属表面过程中,携带的势能在飞秒量级的时间内沉积靶表面,使靶原子离化激发,由于较强的库伦势能,可使靶原子形成高离化态和复杂的电子组态、退激发射光谱线。随着入射离子的电荷态增加,测量到谱线强度随之增加,增加的趋势与入射离子的势能随电荷增加的趋势大体一致,说明经典过垒模型在近玻尔速度能区是成立的。也期望本次实验数据能为相关研究提供基础数据支撑,为光谱测量提供新的方法。

关键词：高电荷态离子经典过垒模型偶极禁戒跃迁近红外光谱线

近Bohr速度129Xeq+离子入射Ta靶发射近红外光谱线

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原子与分子物理学报 2024年第6期41卷 84-91页

作者：王益军张颖张小安周贤明梅策香梁昌慧曾利霞李耀宗柳钰向前兰孟惠张艳宁咸阳师范学院离子束与光物理实验室咸阳712000 中国科学院近代物理研究所兰州730000

用动能一定的高电荷态^(129)Xe^(q+)(17≤q≤27)离子,分别入射洁净的Ta靶表面,测量中性化的激发态Xe原子从组态5p^(5)(^(2)P°_(3/2))nl退激到组态5p^(5)(^(2)P°_(3/2))ml’过程中辐射的近红外光谱线.实验结果表明:多激发态的空心原子... 详细信息

用动能一定的高电荷态^(129)Xe^(q+)(17≤q≤27)离子,分别入射洁净的Ta靶表面,测量中性化的激发态Xe原子从组态5p^(5)(^(2)P°_(3/2))nl退激到组态5p^(5)(^(2)P°_(3/2))ml’过程中辐射的近红外光谱线.实验结果表明:多激发态的空心原子退激发射其特征光谱线,部分典型的跃迁按照阶梯方式退激.Xe原子发射的谱线的单粒子荧光产额和激发的Ta原子发射谱线的单粒子荧光产额随入射离子电荷态的增加而增加,其增加的趋势与入射离子携带的势能随电荷态增加的趋势一致.证明在近Bohr速度的能区,经典过垒模型是成立的.

关键词：玻尔速度高电荷态离子经典过垒模型近红外光谱线空心原子

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质子入射In靶激发L系特征X射线的角分布研究

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原子与分子物理学报 2025年第2期 104-110页

作者：柳钰王兴徐忠锋周贤明程锐张小安梁昌慧咸阳师范学院与中国科学院近代物理研究所联合共建离子束与光物理实验室西安交通大学物理学院中国科学院近代物理研究所

本论文实验测量并分析了发射角以10°为间隔，125°-155°范围内，入射能量为250 keV的质子束激发In靶产生的特征L系X射线谱，根据实验测得能谱结果，综合考虑探测器的探测效率后，计算了不同探测角度下特征X射线的相对强度比Lι/Lγ1;... 详细信息

本论文实验测量并分析了发射角以10°为间隔，125°-155°范围内，入射能量为250 keV的质子束激发In靶产生的特征L系X射线谱，根据实验测得能谱结果，综合考虑探测器的探测效率后，计算了不同探测角度下特征X射线的相对强度比Lι/Lγ1;由相对强度比Lι/Lγ1与二阶勒让德函数P2(cosθ)之间的函数关系，发现特征X射线Lι在被测能量下呈各向异性发射，推得Lι特征X射线的各向异性参数β为-0.179±0.011,进而得到In靶L3亚壳层的定向度A20为-0.422±0.025,实验结果与理论预测一致.根据PWBA(Plane wave born approximation)模型和ECPSSR(Energy-loss coulomb-repulsion perturbed-stationary-state relativistic)模型，计算了250 keV质子入射下，In靶L亚壳层电离截面σ及Coster-Kronig跃迁矫正因子κ,在根据各向异性参数计算L3亚壳层定向度的过程中考虑了Coster-Kronig跃迁的作用.分析认为本实验碰撞速度下，通过电子转移方式产生空穴的截面比直接电离小的多，所以没有对L3亚壳层定向度进行电子转移因素的修正.

关键词：碰撞电离特征X射线角分布各向异性

从头算分子动力学研究硫脲嘧啶及其互变异构体在低能电子作用下的解离过程

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物理学报 2024年第2期73卷 127-136页

作者：张颖王兴徐忠锋任洁茹张艳宁周贤明梁昌慧张小安咸阳师范学院物理与电子工程学院咸阳712000 西安交通大学物理学院西安710049 中国科学院近代物理研究所兰州730000

运用玻恩-奥本海默分子动力学模型结合密度泛函理论研究了气相下硫脲嘧啶与低能电子吸附解离动力学过程,发现硫脲嘧啶及其互变异构体在吸附解离过程中一个重要的脱氢现象,即特定位置的化学键N—H键,C—H键断裂,使其在N位点和C位点失去... 详细信息

运用玻恩-奥本海默分子动力学模型结合密度泛函理论研究了气相下硫脲嘧啶与低能电子吸附解离动力学过程,发现硫脲嘧啶及其互变异构体在吸附解离过程中一个重要的脱氢现象,即特定位置的化学键N—H键,C—H键断裂,使其在N位点和C位点失去氢原子,形成解离过程中最主要的负离子碎片——闭壳层脱氢负离子(TU-H)-为了更深刻地认识脱氢现象,分别对断裂的化学键进行势能曲线扫描,对键解离能、电子亲和能、负离子(TU-H)-出现势进行计算对比发现,在所有断裂的化学键中N—H键最容易发生断裂,而负离子(TU-H)-的形成主要源于N—H键的断裂.

关键词：玻恩-奥本海默分子动力学密度泛函理论电子吸附解离硫脲嘧啶

重离子储存环CSRe上类钠Kr^(25+)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年第12期73卷 147-158页

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广州510006 中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学技术大学近代物理系合肥230026

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... 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Kr^(25+)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,利用FAC(flexible atomic code)程序计算了Kr^(25+)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→41(△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

利用质子能损诊断部分电离等离子体靶中的束缚电子密度

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物理学报 2024年第7期73卷 144-151页

作者：陈燕红王昭周泽贤陶科伟金雪剑史路林王国东喻佩雷瑜吴晓霞程锐杨杰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 西北师范大学物理与电子工程学院兰州730070 先进能源科学与技术广东省实验室惠州516000

部分电离等离子体是惯性约束聚变燃料及天体等离子体中的重要组成部分,该等离子体的输运及流体力学等性质受到束缚电子的显著影响,然而当前基于光谱学的技术手段难以对其进行高精度诊断.本文基于中国科学院近代物理研究所低能离子束与... 详细信息

部分电离等离子体是惯性约束聚变燃料及天体等离子体中的重要组成部分,该等离子体的输运及流体力学等性质受到束缚电子的显著影响,然而当前基于光谱学的技术手段难以对其进行高精度诊断.本文基于中国科学院近代物理研究所低能离子束与等离子体相互作用实验平台,精确测量了100 ke V质子束穿过部分电离氢等离子体靶后的能损,该能损是质子同靶区内自由电子与束缚电子碰撞共同作用的结果.利用已有的能损理论模型,结合激光干涉诊断获得的自由电子密度信息,最终得到了部分电离氢等离子体靶中沿离子路径上的束缚电子密度,并给出了该等离子体的离化度参数.该离子束诊断技术具有在线、原位、分辨率高等优势,为解决部分电离等离子体内部束缚电子密度的诊断问题提供了新的途径.

关键词：束缚电子密度质子能损自由电子密度离化度

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利用离子阻停对电子俘获致核激发的研究

物理学报 2024年第13期73卷 101-110页

作者：贾晨旭丁兵滑伟郭松强赟华陈红星韦锐周小红中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学核科学与技术学院北京100049 中山大学中法核工程与技术学院珠海519082 广西师范大学物理科学与技术学院桂林541004

当特定能量的自由电子被原子核外电子轨道俘获时,有可能导致原子核被共振激发,这就是电子俘获致核激发.该机制的一个应用愿景是通过操纵电子使同核异能态所储存的核能按照人们的需求释放出来.如果能够实现这种技术,有望为核能的储存和... 详细信息

当特定能量的自由电子被原子核外电子轨道俘获时,有可能导致原子核被共振激发,这就是电子俘获致核激发.该机制的一个应用愿景是通过操纵电子使同核异能态所储存的核能按照人们的需求释放出来.如果能够实现这种技术,有望为核能的储存和利用带来巨大变革.本文对比了近年来基于加速器装置,在高电荷态离子阻停过程中测量电子俘获致核激发几率的两次实验研究工作.对于两次测量结果的不一致,从误差水平评估这一个新的角度分析了可能的原因.此外,通过评估四种可能的熔合蒸发反应道,发现94Zr束流和氦气靶可能是利用次级束开展下一步实验工作的理想弹靶组合.

关键词：同核异能态电子俘获致核激发诱发退激次级束伽马谱学

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GeV重离子束辐照LiF引起的晶体内部结构改变

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物理学报 2024年第15期73卷 147-153页

作者：陈宇鹏史路林王瑜玉程锐杨杰陈良文范伟丽董俊煜河北大学物理与科学技术学院保定071002 中国科学院近代物理研究所兰州730000 西北师范大学物理与电子工程学院兰州730070 先进能源科学与技术广东省实验室惠州516000

高能强流重离子束入射到固体物质中,沿飞行路径的离子能量沉积密度将改变宏观靶物质的温度和压强等,并可能在高压高密条件下产生新的材料缺陷.本文利用兰州重离子加速器装置HIRFL-CSR引出的能量为264 MeV/u的Xe^(36+)离子束,入射到LiF... 详细信息

高能强流重离子束入射到固体物质中,沿飞行路径的离子能量沉积密度将改变宏观靶物质的温度和压强等,并可能在高压高密条件下产生新的材料缺陷.本文利用兰州重离子加速器装置HIRFL-CSR引出的能量为264 MeV/u的Xe^(36+)离子束,入射到LiF晶体靶物质中,在线测量了LiF的发射光谱,观测到沿离子路径的晶体颜色变化.通过解离方法取得了不同位置处的X射线衍射(X-ray Diffraction)与X射线光电子能谱结果,显示在Xe离子的布拉格峰区域出现了LiF_(3)(LiF+F_(2))结构相,讨论了新的结构缺陷的产生与重离子束能量沉积密度间可能的相关性.这为离子束驱动的高能量密度物理的能量沉积过程提供了一定参考.

关键词： LiF 晶体重离子束能量密度色心