Диссертация (1145426), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Ýôôåêò ýêðàíèðîâàíèÿ óìåíüøàåò âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî ýëåêòðîíû èîíà ïåðåéäóò âíåïðåðûâíûé ñïåêòð, â ñðàâíåíèè ñ âåðîÿòíîñòüþ ïåðåõîäà â ñòîëêíîâåíèèñ ãîëûì ÿäðîì. Âî-âòîðûõ, â ñòîëêíîâåíèÿõ, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ íåóïðóãèìèòàêæå äëÿ àòîìà, ïîòåðÿ ýëåêòðîíîâ èîíîì ìîæåò ïðîèñõîäèòü áëàãîäàðÿâçàèìîäåéñòâèþ ñ ýëåêòðîíàìè àòîìà (ñì. [113115]).  ýòîì ñëó÷àå ïðèñóòñòâèå àòîìíûõ ýëåêòðîíîâ óâåëè÷èâàåò âåðîÿòíîñòü ïîòåðè ýëåêòðîíîâèîíîì, ïîýòîìó ýòîò ýôôåêò íàçûâàþò àíòèñêðèííèíãîì. ñòîëêíîâåíèÿõ, êîòîðûå õàðàêòåðèçóþòñÿ ïåðåäà÷åé èìïóëüñà àòîìó,çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàþùåé òèïè÷íûå èìïóëüñû àòîìíûõ ýëåêòðîíîâ, âêëàäóïðóãîé è íåóïðóãîé àòîìíûõ ìîäû â ñå÷åíèÿ âîçáóæäåíèÿ (ïîòåðè ýëåêòðîíà) èîíà ìàñøòàáèðóåòñÿ êàê ∼ ZA2 è ∼ ZA , ñîîòâåòñòâåííî, ãäå ZA çàðÿä183ÿäðà àòîìà (ñì., íàïðèìåð, [115]).
Ìû áóäåì ðàññìàòðèâàòü òîëüêî ñòîëêíîâåíèÿ ÌÇÈ ñ ìíîãîýëåêòðîííûìè àòîìàìè (ZA 1), ãäå îòíîñèòåëüíûéâêëàä íåóïðóãîé ìîäû ìàë. Ïîýòîìó â äàëüíåéøåì ìû áóäåì ïðåíåáðåãàòüíåóïðóãîé ìîäîé. Äëÿ ïåðâîãî ïîðÿäêà ïî îòíîøåíèþ ê âçàèìîäåéñòâèþýëåêòðîíîâ ÌÇÈ ñ íàëåòàþùèì àòîìîì, âêëàä îò óïðóãîé àòîìíîé ìîäûìîæåò áûòü ïîëó÷åí èç âûðàæåíèÿ Óð. (5.13), åñëè çàìåíèòü ZA íà ýôôåêòèâíûé çàðÿä àòîìà, ïðèâåä¼ííîãî â [115](5.21)ZA,ef f = Z(Q) ,ãäå 3Q2min XAi2Z(Q) = ZA Q⊥ + 222γi=1 k + Q +i⊥Q2minγ2,(5.22)Ïàðàìåòðû Ai è ki (i = 1, 2, 3) äëÿ ðàçëè÷íûõ àòîìîâ ïðåäñòàâëåíû â [116,117] è, â ÷àñòíîñòè, äëÿ àòîìà íåîíà ðàâíûA1 = 0.0188A2 = 0.9812k1 = 34.999 a.u.k2 = 2.566 a.u.A3 = 0k3 = 0 .(5.23)(5.24)Ðèñ. 5.4 ïîêàçûâàåò ýôôåêòèâíûé çàðÿä àòîìà Ne, êàê ôóíêöèþ ïåðåäàííîãî èìïóëüñà äëÿ ïîòåðè ýëåêòðîíà èîíîì Ca18+ (1s2 ) â ñòîëêíîâåíèÿõ ñýíåðãèåé 100 MeV/u.Äëÿ îïèñàíèÿ âêëàäîâ âòîðîãî ïîðÿäêà ïî âçàèìîäåéñòâèþ ñ íàëåòàþùåéàòîìíîé ÷àñòèöåé ìû èñïîëüçóåì òàêóþ æå ïðîöåäóðó è çàìåíÿåì çàðÿäàòîìà ZA2 â Óð.
(5.18) íà Z(q)Z(Q − q).5.5Ðåçóëüòàòû ýòîé ãëàâå ìû ïðèâîäèì ðåçóëüòàòû ÷èñëåííîãî ðàñ÷¼òà äëÿ ñå÷åíèé ïîòåðè ýëåêòðîíà, óñðåäíåííûõ ïî ïîëÿðèçàöèè âûëåòåâøåãî ýëåêòðîíà è ñâÿ184çàííîãî ýëåêòðîíà â êîíå÷íîì ñîñòîÿíèè H-ïîäîáíîãî èîíà.5.5.1Ïîòåðÿ ýëåêòðîíà â ñèñòåìå ïîêîÿ ÌÇÈÏðîöåññ ïîòåðè ýëåêòðîíà âûãëÿäèò íàèáîëåå ïðîñòûì â ñèñòåìå ïîêîÿÌÇÈ. Ïîýòîìó ìû ñíà÷àëà ðàññìîòðèì ïîòåðþ ýëåêòðîíà â ñèñòåìå ïîêîÿÌÇÈ, ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî ïàäàþùàÿ ÷àñòèöà äâèæåòñÿ âäîëü îñè z (îò êîòîðîéîòñ÷èòûâàåòñÿ ïîëÿðíûé óãîë âûëåòåâøåãî ýëåêòðîíà).Íà ðèñóíêàõ 5.5 è 5.6 ïîêàçàíû ðåçóëüòàòû íàøèõ ðàñ÷¼òîâ äëÿ ïîòåðè ýëåêòðîíîâ Ca18+ (1s2 ) â ñòîëêíîâåíèÿõ ñ ãîëûìè ÿäðàìè íåîíà (ëåâàÿ êîëîíêà) è íåéòðàëüíûìè àòîìàìè íåîíà (ïðàâàÿ êîëîíêà) ïðè ýíåðãèè ñòîëêíîâåíèÿ 100 MeV/u, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ñòîëêíîâåíèþ ñêîðîñòü ðàâíà v = 0.428 r.u. (γ = 1.106). Âåðõíèå ïàíåëè â ýòèõ ðèñóíêàõ îòîáðàæàþò ñå÷åíèå ïîòåðè ýëåêòðîíà (îäíîêðàòíî) äèôôåðåíöèàëüíîãî ïî ýíåðãèèâûëåòåâøåãî ýëåêòðîíà, íà íèæíèõ ïàíåëÿõ ïðåäñòàâëåíû äèôôåðåíöèàëüíûå ñå÷åíèÿ ïîòåðè ýëåêòðîíà ïî óãëó âûëåòà è ýíåðãèè.
Íà ðèñóíêå 5.5ïðåäñòàâëåí îòíîñèòåëüíî øèðîêèé äèàïàçîí ýíåðãèè èçëó÷åíèÿ, òîãäà êàêíà 5.6 ïîêàçàí òîëüêî èíòåðâàë ýíåðãèé, ãäå êîíôèãóðàöèè (2s 2p3/2 )J=1 è(2p23/2 )J=2 äàþò çíà÷èòåëüíûé âêëàä. Áûëî âûáðàíî ñîñòîÿíèå (2s 2p3/2 )J=1ïîòîìó ÷òî ýòî ïðèâîäèò ê ñàìîìó ñèëüíîìó ðåçîíàíñó. Îòìåòèì òàêæå, ÷òîâ â ýòîì ñëó÷àå îáà ïîäêàíàëà EA1 è EA2 êàíàëà EA îäèíàêîâî âàæíû.Ýíåðãåòè÷åñêèå ñïåêòðû, ïîêàçàííûå â âåðõíèõ ïàíåëÿõ ýòèõ ðèñíêîâ,îòîáðàæàþò êîíòóðû Ôàíî [118]. Òàêàÿ ôîðìà âîçíèêàåò èç-çà èíòåðôåðåíöèè ìåæäó ïðÿìûì êàíàëîì è EA-êàíàëàìè ïîòåðè ýëåêòðîíà.Âåðõíèå ïàíåëè íà ýòèõ ðèñóíêàõ òàêæå ïîêàçûâàþò âêëàäû ïîäêàíàëîâEA1 (íèæíÿÿ ñïëîøíàÿ êðèâàÿ) è EA2 (ïóíêòèðíàÿ êðèâàÿ).  îáùåì ñëó÷àå ýòè ïîäêàíàëû ìîãóò èíòåðôåðèðîâàòü äðóã ñ äðóãîì.
Îäíàêî, ñîãëàñ-185íî íàøèì ÷èñëåííûì ðàñ÷¼òàì, â Óð. (5.19) ÷àñòü, îïðåäåëÿåìàÿ ãëàâíûìçíà÷åíèåì èíòåãðàëà, êîòîðàÿ îòâåòñòâåííà çà èíòåðôåðåíöèþ (ñì., íàïðèìåð, [114]) äà¼ò îòíîñèòåëüíî ìàëûé âêëàä â ñðàâíåíèè ñ ïåðâûì ÷ëåíîì âÓð. (5.19). Ïîýòîìó, îêàçûâàåòñÿ, ÷òî èíòåðôåðåíöèÿ ìåæäó ïîäêàíàëàìèEA1 è EA2 ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâóåò.Íà Ðèñ. 5.5 è 5.6 âèäíî, ÷òî ãëàâíàÿ îñîáåííîñòü ýíåðãåòè÷åñêèõ ñïåêòðîâèñïóñêàåìûõ ýëåêòðîíîâ ýòî íàëè÷èå ðåçêèõ ìàêñèìóìîâ è ìèíèìóìîâ,âîçíèêàþùèå èç-çà EA êàíàëà è åãî èíòåðôåðåíöèè ñ ïðÿìûì êàíàëîì ïîòåðè ýëåêòðîíà. Ýòè ìàêñèìóìû è ìèíèìóìû, êîòîðûå îòîáðàæàþò ó÷àñòèåàâòîèîíèçàöèîííûõ ñîñòîÿíèé (LL îáîëî÷êè) â ïðîöåññå EA, ïðèñóòñòâóþòíà ôîíå ãëàäêîãî ôîíà, âîçíèêàþùåãî èç-çà ïðÿìîãî êàíàëà ïîòåðè ýëåêòðîíà.
Íà Ðèñ. 5.5 è 5.6 òàêæå ïîêàçàíî, ÷òî, â îòëè÷èå îò ñëó÷àÿ EA2 ïîäêàíàëà íå âñå àâòîèîíèçàöèîííûå ñîñòîÿíèÿ äàþò âêëàä â EA1 ïîäêàíàë. Ýòîìîæíî ïîíÿòü, åñëè çàìåòèòü, ÷òî ýëåêòðîííàÿ êîíôèãóðàöèÿ (1s2s)J=0 ÿâëÿåòñÿ åäèíñòâåííûì îäíîêðàòíî âîçáóæäåííûì ñîñòîÿíèåì, êîòîðàÿ ïðèñóòñòâóåò ñî çíà÷èòåëüíûì âåñîì â ¾ôèçè÷åñêîì¿ îñíîâíîì ñîñòîÿíèè Heïîäîáíîãî ÌÇÈ. Ñëåäîâàòåëüíî, åñëè íàëåòàþùàÿ ÷àñòèöà âçàèìîäåéñòâóåòòîëüêî îäèí ðàç ñ HCI, òî ìîãóò áûòü çàìåòíî çàñåëåíû òîëüêî òå àâòîèîíèçàöèîííûå ñîñòîÿíèÿ êîòîðûå âêëþ÷àþò äâóõýëåêòðîííóþ êîíôèãóðàöèþ(èëè êîíôèãóðàöèè) ñ ïî ìåíüøåé ìåðå îäíèì 2s ýëåêòðîíîì.Î÷åâèäíî, ÷òî EA2 ïîäêàíàë, êîòîðûé âêëþ÷àåò âçàèìîäåéñòâèå íàëåòàþùåé àòîìíîé ÷àñòèöû ñ îáîèìè ýëåêòðîíàìè ÌÇÈ, íå èìååò òàêîãî îãðàíè÷åíèÿ è, êàê ïðàâèëî, âñå àâòîèîíèçàöèîííûå LL ñîñòîÿíèÿ ìîãóò èãðàòüçàìåòíóþ ðîëü â ýòîì ïîäêàíàëå.Íà ðèñóíêå 5.7 ïðèâåäåíî äâàæäû äèôôåðåíöèàëüíîå ñå÷åíèå êàê ôóíêöèÿ ïîëÿðíîãî óãëà èìïóëüñà âûëåòåâøåãî ýëåêòðîíà.
Óãëîâàÿ çàâèñèìîñòü186áûëà ðàññ÷èòàíà äëÿ ïÿòè ðåçîíàíñíûõ ýíåðãèé èçëó÷åíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùèõ (2s2 )J=0 , (2p1/2 2p3/2 )J=2 , (2s2p3/2 )J=1 , (2p23/2 )J=2 è (2p23/2 )J=0 àâòîèîíèçàöèîííûì ñîñòîÿíèé. Èç ðèñóíêà ñëåäóåò, ÷òî ÷åòûðå èç ïÿòè óãëîâûõ çàâèñèìîñòåé êà÷åñòâåííî ñõîæè, ïîêàçûâàÿ ÿðêî âûðàæåííûé ìàêñèìóì îêîëî70circ (óãëîâûå çàâèñèìîñòè, ñîîòâåòñòâóþùèå äðóãèì ðåçîíàíñàì íà ðèñóíêå 5.5 êà÷åñòâåííî ïîäîáíû ýòèì ÷åòûðåì). Îäíàêî, â ñëó÷àå (2p23/2 )J=2 , óãëîâàÿ çàâèñèìîñòü êà÷åñòâåííî îòëè÷àåòñÿ (ìû îáñóäèì ïðîèñõîæäåíèå ýòîéôîðìû íèæå). äîïîëíåíèå ê àâòîèîíèçàöèè, äâàæäû âîçáóæäåííîå ñîñòîÿíèå ìîæåòòàêæå ðàñïàñòüñÿ ÷åðåç ñïîíòàííîå èçëó÷åíèå ôîòîíà, êîòîðîå êîíêóðèðóåòñ EA êàíàëîì è óìåíüøàåò åãî.
Ïîýòîìó ïðåäñòàâëÿåò èíòåðåñ ñðàâíèò îæåøèðèíû è ðàäèàöèîííûå øèðèíû. Ýòî äåëàåòñÿ â òàáëèöàõ 5.1 è 5.1, ãäåïðèâåäåíû ñîîòâåòñòâóþùèå øèðèíû ðàñïàäîâ.Òàêæå, â ýòèõ òàáëèöàõ ïðåäñòàâëåíà ðåçîíàíñíûå êèíåòè÷åñêèå ýíåðãèèâûëåòåâøåãî ýëåêòðîíà (Eres = Ea − ε1s − mc2 , ãäå ε1s = 505.5274 keV äëÿ Caè ε1s = 498.6036 keV äëÿ Zn) è ýíåðãèè ñâÿçè àâòîèîíèçèðóþùèõ ñîñòîÿíèé0(Ea = Ea − 2mc2 ) Ýòè òàáëèöû òàêæå ïîêàçûâàþò âêëàä (∆E ) ðàäèàöèîííûõ ïîïðàâîê (ïîëÿðèçàöèÿ âàêóóìà è ñîáñòâåííàÿ ýíåðãèÿ ýëåêòðîíà) êïîëîæåíèÿì ðåçîíàíñîâ. Âèäíî, ÷òî äëÿ êàæäîãî ðåçîíàíñà ýòè ïîïðàâêèïðèâîäÿò ê ñäâèãó ïîëîæåíèÿ ðåçîíàíñà, ñóùåñòâåííî ïðåâûøàþùåìó åãîïîëíóþ øèðèíó. Ïîýòîìó ýòè ïîïðàâêè íàäî ó÷èòûâàòü ïðè òî÷íîì îïèñàíèè ðàññìàòðèâàåìîãî ïðîöåññà ïîòåðè ýëåêòðîíà.Ðàñïðåäåëåíèå ýëåêòðîíîâ ïî ýíåðãèè è óãëó âûëåòà ñîäåðæèò äîâîëüíî ïîäðîáíóþ èíôîðìàöèþ î ðàññìàòðèâàåìîì ïðîöåññå.
 ÷àñòíîñòè, èçðåçóëüòàòîâ, ïðåäñòàâëåííûõ íà íèæíåé ïàíåëè Ðèñ. 5.5 è 5.6 ñëåäóåò, ÷òîóãëîâîå ðàñïðåäåëåíèå âûëåòåâøèõ ýëåêòðîíîâ ïðè ýíåðãèÿõ ýìèññèè, êîòî-187ðûå äîñòàòî÷íî âäàëè îò ðåçîíàíñíûõ çíà÷åíèé, äîñòèãàåò ìàêñèìóìà ïðè68◦ . Îäíàêî â îêðåñòíîñòè ðåçîíàíñà ôîðìà óãëîâîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ìîæåòáûòü ñîâåðøåííî ðàçëè÷íîé äëÿ ðàçíûõ ðåçîíàíñîâ (ñì. òàêæå Ðèñ.
5.7).Íàïðèìåð, äëÿ ýëåêòðîíîâ, âûëåòàþùèõ ñ ýíåðãèåé â äèàïàçîíå, â êîòîðîì ó÷àñòâóåò àâòîèîíèçèðóþùåå ñîñòîÿíèå (2s2p3/2 )J=1 , ôîðìà óãëîâîãîðàñïðåäåëåíèÿ äîâîëüíî ïîõîæà íà ôîðìó, ÷òî ïðè ýíåðãèÿõ, óäàëåííûõîò ðåçîíàíñîâ. Ýòî êîíòðàñòèðóåò ñ óãëîâûì ðàñïðåäåëåíèåì ïðè ýíåðãèÿõ,ãäå íà èçëó÷åíèå ñèëüíî âëèÿåò ïðèñóòñòâèå àâòîèîíèçàöèîííîãî ñîñòîÿíèÿ(2p23/2 )J=2 : òåïåðü óãëîâîå ðàñïðåäåëåíèå äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿïðè 180◦ (ñì. òàêæå Ðèñ. 5.7).Òîò ôàêò, ÷òî ýëåêòðîí ïðåäïî÷èòàåò âûëåòàòü â îáðàòíîì íàïðàâëåíèèäîâîëüíî èíòåðåñåí è ñòîèò òîãî ÷òîáû ïîëó÷èòü ïðåäñòàâëåíèå î ïðîèñõîæäåíèè òàêîãî ïîâåäåíèÿ.
Íà Ðèñ. 5.7, ìû ïîäðîáíî èññëåäóåì ôîðìó óãëîâîãîðàñïðåäåëåíèÿ ïðè ýíåðãèè èçëó÷åíèÿ 2.8413 keV, ñîîòâåòñòâóþùåé ïîëîæåíèþ (2p23/2 )J=2 ðåçîíàíñà. Íåñêîëüêî âàæíûõ âûâîäîâ ìîæíî ñäåëàòü èçýòîãî ðèñóíêà. Âî-ïåðâûõ, óãëîâîå ðàñïðåäåëåíèå èìååò òðè ìàêñèìóìà (ïðè0◦ , 90◦ è 180◦ ). Âî-âòîðûõ, EA1 ïîäêàíàë èìååò âòîðîñòåïåííîå çíà÷åíèå äëÿâñåõ óãëîâ èçëó÷åíèÿ, êàê è îæèäàëîñü. Â-òðåòüèõ, ïðÿìîé êàíàë ïðèâîäèòê âûëåòó ýëåêòðîíîâ ãëàâíûì îáðàçîì â ïåðåäíþþ ïîëóñôåðó. Â-÷åòâåðòûõ,ïîäêàíàë EA2 ïðèâîäèò ê ïî÷òè ñèììåòðè÷íîìó óãëîâîìó ðàñïðåäåëåíèþ,êîòîðîå äîñòèãàåò ìàêñèìóìà ïðè 90◦ è èìååò åùå äâà ìàêñèìóìà ïðè 0◦ è180◦ . Òàêèì îáðàçîì, ìû âèäèì, ÷òî ìàêñèìóì ïðè 180◦ â óãëîâîì ðàñïðåäåëåíèè âûçâàí êîíñòðóêòèâíîé èíòåðôåðåíöèåé ìåæäó ïðÿìûì êàíàëîì èEA2 ïîäêàíàëîì.Ñå÷åíèÿ ïîòåðè ýëåêòðîíà èîíîì Ca18+ â ñòîëêíîâåíèÿõ ñ íåéòðàëüíûìNe ïðè ýíåðãèè 100 MeV/u ïðåäñòàâëåíû â ïðàâîé êîëîíêå íà Ðèñ.
5.5-5.7.188Ñðàâíèâàÿ èõ ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè ðåçóëüòàòàìè äëÿ ñòîëêíîâåíèé ñ ðàâíîñêîðîñòíûìè ãîëûìè ÿäðàìè Ne, ìû âèäèì, ÷òî íàëè÷èå àòîìíûõ ýëåêòðîíîâ â öåëîì îêàçûâàþò äîâîëüíî ñëàáîå âëèÿíèå íà ïîòåðþ ýëåêòðîíàèîíîì Ca. Ïðè÷èíà ýòîãî â òîì, ÷òî ýëåêòðîíû â ÌÇÈ æ¼ñòêî ñâÿçàíû è,êàê ðåçóëüòàò, ïðîöåññ ïîòåðè âêëþ÷àåò ïåðåäà÷ó èìïóëüñîâ, ÿâëÿþùèìèñÿáîëüøèìè ïî òèïè÷íîé àòîìíîé øêàëå Ne, ÷òî äåëàåò ýôôåêòèâíûé çàðÿäàòîìà ZA (Q), äàííûé â Óð. (5.22), ïðèáëèçèòåëüíî ðàâíûì çàðÿäó íåýêðàíèðîâàííîãî àòîìíîãî ÿäðà äëÿ íàèáîëåå âàæíîãî äèàïàçîíà ïåðåäà÷è èìïóëüñà, äàþùåãî âêëàä â ïðîöåññ ïîòåðè ýëåêòðîíà.Ìîæíî äîáàâèòü, ÷òî ïðîèñõîæäåíèå ìàëîñòè ýôôåêò ýêðàíèðîâàíèÿ ïðèñòîëêíîâåíèè ñ ÌÇÈ ìîæíî ðàññìàòðèâàòü òàêæå ñ äðóãîé òî÷êè çðåíèÿ.
Àèìåííî, èç-çà íåáîëüøîãî ðàçìåðà îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ He-ïîäîáíîãî ÌÇÈ,ýëåêòðîíû òåñíî ñâÿçàííû â ÌÇÈ (è èç-çà íå î÷åíü áîëüøîé ñêîðîñòè óäàðà),ïðîöåññ ïîòåðè èìååò ìåñòî ãëàâíûì îáðàçîì â ñòîëêíîâåíèÿõ ñ ïàðàìåòðàìè óäàðà ìåíüøå ðàçìåðà àòîìà. Ïîýòîìó òîëüêî íåáîëüøàÿ äîëÿ àòîìíîãîýëåêòðîííîãî îáëàêà ìîæåò îñòàâàòüñÿ ìåæäó ýëåêòðîíû ÌÇÈ è ÿäðîì àòîìà, îñëàáëÿþùàÿ ýôôåêò ýêðàíèðîâàíèÿ.Íà Ðèñ. 5.9-5.11 ìû ïîêàçûâàåì ðåçóëüòàòû ðàñ÷¼òîâ ñå÷åíèÿ ïîòåðè ýëåêòðîíà èîíîì Zn28+ (1s2 ) ïðè ñòîëêíîâåíèÿõ ñ Ne ïðè ýíåðãèè ñòîëêíîâåíèÿ100 MeV/u.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
