Автореферат (1149155), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Òðàíñôåð èîíèçàöèÿ (ÒÈ) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé8ïðîöåññ èîí-àòîìíîãî ñòîëêíîâåíèÿ, ïðè êîòîðîì îäíîâðåìåííî ïðîèñõîäèò çàõâàò îäíîãî ýëåêòðîíà èç àòîìà ìèøåíè è âûáèâàíèå âòîðîãîýëåêòðîíà.  çàâèñèìîñòè îò òîãî, èãðàåò ëè áîëüøóþ ðîëü ìåæýëåêòðîííîå âçàèìîäåéñòâèå â äàííîì ïðîöåññå, ïðîèñõîäèò êîððåëèðîâàííàÿ ÒÈ èëè íåêîððåëèðîâàííàÿ ÒÈ. Ê íåêîððåëèðîâàííûì ÒÈ ïðîöåññàì îòíîñèòñÿ íåçàâèñèìàÿ òðàíñôåð èîíèçàöèÿ è çàõâàò ñî âñòðÿñêîé.Ê êîððåëèðîâàííîé òðàíñôåð èîíèçàöèè îòíîñÿò ýëåêòðîí-ýëåêòðîí òîìàñîâñêèé è ýëåêòðîí-ýëåêòðîí Îæå ìåõàíèçìû. Ïîëîæåíèÿ ìàêñèìóìîâ â äèôôåðåíöèàëüíîì ñå÷åíèè ýòèõ ìåõàíèçìîâ ðàçëè÷íû, ïîýòîìó ýòè ïðîöåññû ìîæíî ðàññìàòðèâàòü îòäåëüíî.  ðàáîòå ðàññìàòðèâàåòñÿ ýëåêòðîí-ýëåêòðîí Îæå ìåõàíèçì, êîòîðûé îïèñûâàåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì: ïðèñóòâèå ÿäðà äåëàåò àòîì íåñòàáèëüíûì ïî îòíîøåíèþ ê Îæå ðàñïàäó.
Ðàññìàòðèâàÿ ïðîöåññ ñòîëêíîâåíèÿ â ñèñòåìå ïîêîÿ èîíà, ìû ìîæåì óâèäåòü, ÷òî àòîìíûå ýëåêòðîíû ìîãóò ïåðåéòè âñâÿçàííîå ñîñòîÿíèå èîíà ïóòåì ïåðåäà÷è ýíåðãèè äðóãîìó ýëåêòðîíó, êîòîðûé â ðåçóëüòàòå ýòîãî âûáèâàåòñÿ èç àòîìà â íàïðàâëåíèè äâèæåíèÿàòîìà.  ñèñòåìå ïîêîÿ àòîìà ýëåêòðîí äâèæåòñÿ â íàïðàâëåíèè ïðîòèâîïîëîæíîì ê íàïðàâëåíèþ äâèæåíèÿ èîíà. Îêàçûâàåòñÿ, ÷òî ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðîöåññàìè èîíèçàöèè è âîçáóæäåíèÿ, äèýëåêòðîííîé ðåêîìáèíàöèè, êîððåëèðîâàííàÿ òðàíñôåð èîíèçàöèÿ ñèëüíî çàâèñèò îò âêëàäà îáîáùåííîãî (òî åñòü ó÷èòûâàþùåãî ýôôåêòû çàïàçäûâàíèÿ) áðåéòîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ (generalized Breit interaction - GBI) äàæå ïðèäîâîëüíî íåáîëüøèõ ðåëÿòîâèñòñêèõ ýíåðãèÿõ ñòîëêíîâåíèé.
 ðàìêàõðåëÿòèâèñòñêîé êâàíòîâîé ýëåêòðîäèíàìèêè òðàíñôåð èîíèçàöèÿ èçó÷àåòñÿ âïåðâûå. Ïðîöåññ òðàíñôåð èîíèçàöèè ïðîèñõîäèò ñîãëàñíî ñõåìåX Z+ +A → X (Z−1)+ +A2+ +e− , ãäå X Z+ ãîëîå ÿäðî ñ çàðÿäîì +Z , A àòîì â íà÷àëüíîì ñîñòîÿíèè,X (Z−1)+ îäíîýëåêðîííûé èîí, A2+ àòîììèøåíè, ïîòåðÿâøèé äâà ýëåêòðîíà,e− âûëåòåâøèé ýëåêòðîí ñïëîøíî-ãî ñïåêòðà. Àìïëèòóäó ïðîöåññà òðàíñôåð èîíèçàöèè ìîæíî ïðåäñòàâèòüâ âèäå:iSfdi (q⊥ ) = −2πγv∫∫d3 κ ξa (κ, q − κ)9∫d3 r1d3 r2 (LCoul + LGBI ) ,(3)ãäåξa (κ) ðàñïðåäåëåíèå èìïóëüñîâ ýëåêòðîíîâ â íà÷àëüíîì ñîñòîÿíèèàòîìà â ñèñòåìå ïîêîÿ àòîìà (àòîìíûé êîìïòîíîâñêèé ïðîôèëü),ýôôåêòèâíûé çàðÿä ÿäðà äëÿ K-îáîëî÷êè,Ëîðåíöà,v ñêîðîñòü.γa ðåëÿòèâèñòñêèé ôàêòîðÑëàãàåìûå1 (−)†χp (r1 )χ(+)p1 (r1 )r12eiK0 r12 (−)††(+)= −χb (r2 )α2 χp2 (r2 )χp (r1 )α1 χ(+)p1 (r1 )r12eiK0 r12 − 1 (−)††(+)+ χb (r2 )χp2 (r2 )χp (r1 )χ(+)p1 (r1 )r12LCoul = χ†b (r2 )χ(+)p2 (r2 )LGBI(4)îòâå÷àþò êóëîíîâñêîìó âçàèìîäåéñòâèþ è îáîáùåííîìó áðåéòîâñêîìóâçàèìîäåéñòâèþ, ñîîòâåòñòâåííî. óðàâíåíèè (4)(+)χp 2ñ(+)αj ìàòðèöû Äèðàêà j -îãî ýëåêòðîíà (j = 1, 2), χp1(1)è(2)p1 = κ⊥ +γ(κz +vεa /c2 )v/v è p2 = q⊥ −κ⊥ +γ(qz −κz +vεa /c2 )v/vîïèñûâàþò äâèæåíèå íà÷àëüíîãî ýëåêòðîíà â ïîëå ìíîãîçàðÿäíîãî èîíà(1)(εaè(−)χp(2)εa ýíåðãèè ýëåêòðîíà â íà÷àëüíîì àòîìíîì ñîñòîÿíèè),χbè âîëíîâûå ôóíêöèè ýëåêòðîíîâ (â ñâÿçàííîì è â íåïðåðûâíîì ñî-ñòîÿíèÿõ, ñîîòâåòñâåííî) â êîíå÷íîì ñîñòîÿíèè.íûé èìïóëüñ â ñòîëêíîâåíèè, ãäåq⊥èεp ïåðåäàí-qz = (εp + εb − γεa )/γvðå÷íàÿ è ïðîäîëüíàÿ ÷àñòè, ñîîòâåòñòâåííî,ýëåêòðîíà,q = (q⊥ , qz )εb ïîïå- ýíåðãèÿ çàõâà÷åííîãî ýíåðãèÿ èñïóùåííîãî ýëåêòðîíà, ïðè÷åì(1)(2)εa = εa + εa,(1)K0 = |εb − γεa − γvκz |/c.
Óðàâíåíèÿ (3)-(4) ïðåäñòàâëåíû â Ôåéíìàíîâñêîé êàëèáðîâêå. Îòìåòèì, ÷òî â ñèëó êàëèáðîâî÷íîé èíâàðèàíòíîñòèïîëó÷àþòñÿ îäèíàêîâûå ðåçóëüòàòû ïðè ðàñ÷åòå íå çàâèñèìî îò âûáîðà êàëèáðîâêè (ôåéíìàíîâñêîé èëè êóëîíîâñêîé). Ïðåíåáðåãàÿ ýíåðãèåéñâÿçè ýëåêòðîíîâ â àòîìå ïî ñðàâíåíèþ ñ èõ ýíåðãèåé ïîêîÿìû ìîæåì ïîëîæèòü(1,2)εa≈ mc2 ,p1 = p2 = mγv è K0 = |εb − γmc2 |/c.
Äâàæäû äèô-ôåðåíöèàëüíîå ñå÷åíèå ïî ýíåðãèè è óãëó âûëåòåâøåãî ýëåêòðîíà èìååòâèä:d2 σ=dε sin ϑp dϑpãäåϑp∫∫2πdφpd2 q⊥ |Sf i (q⊥ )|2 ,(5)0- ïîëÿðíûé óãîë âûëåòåâøåãî ýëåêòðîíà.  èíòåãðàëå (5) èíòå-ãðèðîâàíèå îñóùåñòâëÿåòñÿ ïî ïîïåðå÷íîìó èìïóëüñó è àçèìóòàëüíîìó10Polar emission angle (degrees)60453015045301502,49E+00b)a)9,13E-014,13E-01c)d)8,50E-023,50E-02e)45301500,157,88E-03f)2,88E-030,200,250,150,200,252,49E-04Emission energy (MeV)Ðèñ. 1:(Zi −1)+XÄâàæäû äèôôåðåíöèàëüíîå ñå÷åíèå (in mb/(MeV rad)) äëÿ(1s)+C2+−+e(v=70 a.u.).Zi = 30(a,b),Zi = 40(c, d),152Zi = 60MeV/u XZi + +C−→(e,f).
Ñïåêòð ïðèâåäåí âñèñòåìå ïîêîÿ ìíîãîçàðÿäíîãî èîíà, óãîë âûëåòà ýëåêòðîíà îòñ÷èòûâàåòñÿ îò íàïðàâëåíèÿ ñêîðîñòèàòîìà. Ðåçóëüòàòû, ïîêàçàííûå íà ïðàâîé (ëåâîé) êîëîíêå ïîëó÷åíû ñ ó÷åòîì ïîëíîãî ðåëÿòèâèñòâêîãî (êóëîíîâñêîãî) ìåæýëåêòðîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ [11].óãëóχpφpâûëåòåâøåãî ýëåêòðîíà. Äëÿ îïèñàíèÿ ôóíêöèéχb , χp 1 , χp 2èèñïîëüçîâàëèñü ïîëíîñòüþ ðåëÿòèâèñòñêèå êóëîí-äèðàêîâñêèå ôóíê-öèè. Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ ïðåäñòàâëåíû íà Ðèñ.
1. Ðåçóëüòàòû, êîòîðûåïîêàçàíû â ëåâîé êîëîíêå áûëè ïîëó÷åíû áåç ó÷åòà îáîáùåííîãî áðåéòîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ.  ýòîì ïðèáëèæåíèè ïîëó÷åííûé ñïåêòð ñîäåðæèò äâà ìàêñèìóìà ïðèϑp = 0 ◦èϑp ≈ 25◦ .Ôîðìà êîíòóðà ýòèõñïåêòðîâ ïîõîæà íà ôîðìó ñïåêòðîâ, ïîëó÷åííûõ äëÿ ïðîöåññà òðàíñôåð èîíèçàöèè â íåðåëÿòèâèñòñêèõ ñòîëêíîâåíèÿõ (v÷åíèÿZi )ìóì âϑp = 0◦≪ c,ìàëûå çíà-ñ ìíîãîçàðÿäíûìè èîíàìè.  íåðåëÿòèâèñòñêîì ñëó÷àå ìàêñèèìååò ïðèðîäó ýëåêòðîí-ýëåêòðîí Îæå (EEA) ìåõàíèçìàòðàíñôåð èîíèçàöèè [10] è ïîäòâåðæäåí ýêñïåðèìåíòàëüíî.
Âòîðîé ìàêñèìóì ïîÿâëÿåòñÿ âñëåäñòâèå èñêàæåíèÿ äâèæåíèÿ îáîèõ ýëåêòðîíîâ âêîíòèíóóìå èç-çà äåéñòâèÿ êóëîíîâñêîãî ïîëÿ èîíà [10] (ñîîòâåòñòâóþùèé ìåõàíèçì ìîæíî íàçâàòü ýëåêòðîí-ýëåêòðîí êóëîíîâñêèì èñêàæåíèåì (electron-electron Coulomb Distortion - EECD)).  ñðàâíåíèè ñ EEAìåõàíèçìîì îí ïåðåñòàåò îêàçûâàòü âëèÿíèå, åñëè çàðÿä èîíà ñòàíîâèòñÿíåáîëüøèì (Zi≪ v/(αc), αïîñòîÿííàÿ òîíêîé ñòðóêòóðû).Ïðàâàÿ êîëîíêà íà Ðèñ. 1 ñîîòâåòñòâóåò ðåçóëüòàòàì, ïîëó÷åííûì, êîãäà ó÷èòûâàåòñÿ ïîëíîå ðåëÿòèâèñòñêîå ýëåêòðîí-ýëåêòðîííîå âçàèìîäåéñòâèå.
Ëåâàÿ êîëîíêà íà Ðèñ. 1 âêëþ÷àåò òîëüêî êóëîíîâñêîå ìåæýëåêòðîííîå âçàèìîäåéñòâèå. Ñðàâíèâàÿ ïðàâóþ è ëåâóþ êîëîíêè ìû ìî11æåì çàêëþ÷èòü, ÷òî îáîáùåííîå áðåéòîâñêîå âçàìîäåéñòâèå ñèëüíî âëèÿåò íà ôîðìó ñïåêòðà èçëó÷åííîãî ýëåêòðîíà. Åñëè çàðÿä ìíîãîçàðÿäíîãîèîíà çíà÷èòåëüíî ìåíüøå, ÷åìv/(αc), ïîëíîñòüþ ðåëÿòèâèñòñêèé ðàñ÷åòïðåäñêàçûâàåò òîëüêî îäèí ìàêñèìóì â ñïåêòðå âûëåòåâøåãî ýëåêòðîíà(ñì. ãðàôèê b) íà Ðèñ. 1). Íàïðèìåð, ïðè ñêîðîñòè v=70 a.u. çàðÿä èîíà,ïðè êîòîðîì íàáëþäàåòñÿ îäèí ìàêñèìóì â ïîëíîñòüþ ðåëÿòèâèñòñêîìðàññìîòðåíèè, ðàâåí Z=30, äëÿ ñêîðîñòè v=90 a. u. ýòîò çàðÿä Z=50, äëÿñêîðîñòè v=110 a.u. - Z=70.
Ïîëîæåíèå ýòîãî ìàêñèìóìà îòëè÷àåòñÿ îòìàêñèìóìà, ïîëó÷åííîãî áåç ó÷åòà GBI. Åñëè çàôèêñèðîâàòü ñêîðîñòüv(íàïðèìåð, v=70 a. u.) è â ðàñ÷åòå äâàæäû äèôôåðåíöèàëüíîãî ñå÷åíèÿóâåëè÷èâàòü çàðÿä ìíîãîçàðÿäíîãî èîíà, ýòîò ìàêèñìóì ïðè Z=30 íà÷èíàåò ìåäëåííî (îò çàðÿäà ê çàðÿäó) ðàçäåëÿòüñÿ íà äâà ìàêñèìóìà ïðèìåíüøèõ è áîëüøèõ óãëàõ (ïî ñðàâíåíèþ ñ ïîëîæåíèåì îäíîãî ìàêñèìóìà)ϑpè íàêîíåö, ðàçäåëÿåòñÿ íà äâà õîðîøî ðàçëè÷èìûõ ìàêñèìóìà ñöåíòðàìè ââϑp = 0 ◦ϑp = 0◦ è ϑp ≈ 25◦ (ñì.
ãðàôèêè (d) è (f ) íà Ðèñ. 1. Ìàêñèìóìâûçâàí ýëåêòðîí-ýëåêòðîí Îæå ìåõàíèçìîì, âòîðîé ìàêñèìóìïîÿâëÿåòñÿ â ðåçóëüòàòå EECD. Òàê æå êàê è â íåðåëÿòèâèñòñêîì ñëó÷àå [10] îòíîñèòåëüíîå âëèÿíèå EEA (EECD) ìåõàíèçìîâ óâåëè÷èâàåòñÿ(óìåíüøàåòñÿ) ïðè ðîñòå çàðÿäà ÌÇÈ. Âêëþ÷åíèå â ðàñ÷åò âêëàäà îòîáîáùåííîãî áðåéòîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ íå òîëüêî êà÷åñòâåííî ìåíÿåò ôîðìó äâàæäû äèôôåðåíöèàëüíîãî ïî ýíåðãèè è óãëó ñïåêòðà, íîòàêæå ñèëüíî âëèÿåò íà çíà÷åíèå ïîëíîãî ñå÷åíèÿ.  Òàáëèöå 2 ïðåäñòàâëåíû ñå÷åíèÿ äëÿ êîððåëèðîâàííîé òðàíñôåð èîíèçàöèè. Ñå÷åíèåáûëî ñîñ÷èòàíî áåç ó÷¼òà (σcoul ) è ñ ó÷¼òîì (σf ull ) âêëàäà îò îáîáùåííîãî áðåéòîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ.
Èç äàííûõ Òàáëèöû 2 ñëåäóåò âûâîä îòîì, ÷òî âêëàä îò ðåëÿòèâèñòñêèõ è ÊÝÄ ýôôåêòîâ çíà÷èòåëåí äàæå ïðèíåáîëüøèõ ýíåðãèÿõ ñòîëêíîâåíèé, íàïðèìåð, ïðè ýíåðãèè ñòîëêíîâåíèÿ152 MeV/u (v= 70a.u.), ïðè êîòîðîé ñîîòâåòñòâóþùèé ôàêòîð Ëîðåíöàáëèçîê ê åäèíèöå (γ= 1.16).Ñîîòâåòñòâóþùèé âêëàä GBI óâåëè÷èâàåòñå÷åíèå â äâà ðàçà äëÿ ñëó÷àÿ ñòîëêíîâåíèÿ Nd60++C.Òàêæå îòìåòèì,÷òî ó÷åò GBI ìîæåò óâåëè÷èòü ñå÷åíèå íà ïîðÿäîê âåëè÷èíû ïðè ýíåðãèè ñòîëêíîâåíèé630MeV/u (v= 11012a.u.), äëÿ êîòîðîé Ëîðåíöåâñêèéôàêòîð âñå åùå ìåíüøå92+U+C2 (γ = 1.68),íàïðèìåð, â ñëó÷àå ñòîëêíîâåíèÿ(ñì. Òàáëèöó 2).Òàáëèöà 2: Ïîëíîå ñå÷åíèå ïðîöåññà êîððåëèðîâàííîé òðàíñôåð èîíèçàöèè. Ïåðâûéè âòîðîé ñòîëáöû ïîêàçûâàþò ñêîðîñòü ñòîëêíîâåíèÿ è ñèñòåìó èîí-ìèøåíü, ñîîòâåòñòâåííî, òðåòèé è ÷åòâåðòûé ñòîëáåö ïîêàçûâàþò ñå÷åíèå, âû÷èñëåííîå áåç ó÷åòà(σcoul ) è ñ ó÷¼òîì (σf ull ) âêëàäà îò îáîáùåííîãî áðåéòîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ (GBI),ïîñëåäíèé ñòîëáåö ïîêàçûâàåò îòíîøåíèåv(a.u.)Âçàèìîäåéñòâóþùèå ÷àñòèöû7090110R = σf ull /σcoulσcoul(mb)σf ull[11].(mb)RZn30+ +C2.744.931.8Zr40+ +C5.619.511.7Nd60+ +C8.9117.742.0Sn50+ +C0.471.553.3Eu63+ +C0.742.323.1Yb70+ +C0.812.673.3Yb70+ +C0.040.398.3At85+ +C0.060.497.7U92+ +C0.070.9213.1 êà÷åñòâå ìèøåíè áûë âûáðàí óãëåðîä (ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî âî âçàèìîäåéñòâèè ó÷àñòâóþò ýëåêòðîíû íà K-îáîëî÷êå), òàê êàê, âî-ïåðâûõ, ìèøåíüèç àòîìîâ óãëåðîäà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òîíêóþ ïëåíêó è äîñòóïíà íàñîâðåìåííûõ óñòàíîâêàõ â èíñòèòóòå òÿæåëûõ èîíîâ (GSI, Äàðìøòàäò,Ãåðìàíèÿ), âî-âòîðûõ, óãëåðîäíàÿ ïëåíêà îáëàäàåò áîëüøåé ïëîòíîñòüþ,÷åì ãàçîâàÿ ìèøåíü, ÷òî ïîçâîëèò íàáðàòü íåîáõîäèìóþ ñòàòèñòèêó ââîçìîæíîì ýêñïåðèìåíòå, â-òðåòüèõ, ýôôåêòèâíûé çàðÿä ÿäðà äëÿ Kîáîëî÷êè óãëåðîäà (a=5.69) áîëüøå, ÷åì ó ãåëèÿ (a=1.69), ïîýòîìó è âåëè÷èíà ñå÷åíèÿ äëÿ îäíîãî è òîãî æå èîíà â ïðîöåññå òðàíñôåð èîíèçàöèè ïðè îäèíàêîâîé ýíåðãèè ïðè èñïîëüçîâàíèè óãëåðîäíîé ìèøåíèáóäåò âûøå.Ãëàâà 4.×åòâåðòàÿ ãëàâà ïîñâÿùåíà îïèñàíèþ íîâîãî ìåòîäà ïîëó÷åíèÿ ïî-ëÿðèçîâàííûõ ïó÷êîâ ÌÇÈ â ïðîöåññå ðàäèàöèîííîé ðåêîìáèíàöèè.
Ïîëó÷åíèå ïîëÿðèçîâàííûõ ÌÇÈ ÿâëÿåòñÿ äîâîëüíî âàæíîé è àêòóàëüíîé13çàäà÷åé, òàê êàê äî ñèõ ïîð ïó÷êè ïîëÿðèçîâàííûõ èîíîâ íå ïîëó÷åíû ñ ïîìîùüþ ñîâðåìåííîãî ýêñïåðèìåíòàëüíîãî îáîðóäîâàíèÿ. Ìåòîäïîëó÷åíèÿ ïîëÿðèçîâàííûõ èîíîâ îñíîâûâàåòñÿ ïðîöåññå çàõâàòà ïîëÿðèçîâàííîãî ýëåêòðîíà íåïîëÿðèçîâàííûì âîäîðîäîïîäîáíûì èîíîìEu. ðåçóëüòàòå â êîíå÷íîì ñîñòîÿíèè ïîëó÷àåì ãåëèåïîäîáíûé ÌÇÈ â îñíîâíîì èëè âîçáóæäåííîì ñîñòîÿíèè. Äàëåå îãðàíè÷èìñÿ ðàññìîòðåíèåìèîíîâ ñ íóëåâûì ýëåêòðîííûì ìîìåíòîì. Ñòåïåíü ÿäåðíîé ïîëÿðèçàöèèâ äâóõýëåêòðîííîì ÌÇÈ â êîíå÷íîì ñîñòîÿíèè ðàâíàλIf1 ∑ If=nIf MI MIf .fIf(6)MIfãäåIf = 5/2, MIf- ìîìåíò è ïðîåêöèÿ ÿäåðíîãî ìîìåíòà â êîíå÷íîìñîñòîÿíèè, ñîîòâåòñòâåííî. Ïîäñòàíîâêà ÷èñåë çàïîëíåíèÿInIff MIâ óðàâ-fíåíèå (6) ïðèâîäèò ê ðåçóëüòàòó:λIf = 7/15.Òàêèì îáðàçîì, ïîñëå çà-õâàòà ïîëÿðèçîâàííîãî ýëåêòðîíà, ÿäðà â ýòèõ èîíàõ ñòàíîâÿòñÿ ÷àñòè÷íî ïîëÿðèçîâàííûìè ñî ñòåïåíüþ ïîëÿðèçàöèè áîëåå 46%.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
