Диссертация (1149156), страница 12
Текст из файла (страница 12)
 (3.95) èíòåãðèðîâàíèåîñóùåñòâëÿåòñÿ ïî ïîïåðå÷íîìó èìïóëüñó è àçèìóòàëüíîìó óãëó φp âûëåòåâøåãî ýëåêòðîíà.933.6Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ ðàáîòå áûëè ðàññ÷èòàíû äâàæäû äèôôåðåíöèàëüíûå ñå÷åíèÿ ïî ôîðìóëå(3.95), êîòîðûå îïðåäåëÿþò ñïåêòð âûëåòåâøåãî ýëåêòðîíà ïî ýíåðãèè è óãëó. Ïðè âû÷èñëåíèè ðàäèàëüíûõ èíòåãðàëîâ ïðîèçâîäèëñÿ ïîâîðîò êîíòóðàèíòåãðèðîâàíèÿ â êîìëåêñíîé ïëîñêîñòè. Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ ïðåäñòàâëåíûíà Ðèñ. 3.2-3.4 äëÿ ðàçëè÷íûõ ñòîëêíîâåíèé ìíîãîçàðÿäíûõ èîíîâ ñ ìèøåíüþ â âèäå óãëåðîäíîé ïëåíêè ïðè òðåõ ðàçëè÷íûõ ýíåðãèÿõ ñòîëêíîâåíèé.Ýëåêòðîíû â K-îáîëî÷êå òåñíî ñâÿçàíû äðóã ñ äðóãîì è ïîýòîìó ñèëüíîâçàèìîäåéñòâóþò.
Äëÿ îïèñàíèÿ ôóíêöèé χb , χp1 , χp2 è χp èñïîëüçîâàëèñüïîëíîñòüþ ðåëÿòèâèñòñêèå ôóíêöèè (äèðàêîâñêèå ôóíêöèè äëÿ ñâÿçàííîãîñîñòîÿíèÿ è êóëîí-äèðàêîâñêèå ôóíêöèè ýëåêòðîíà èç íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà, ñîîòâåòñòâåííî, êîòîðûå îïðåäåëÿþòñÿ ïî ôîðìóëàì (3.2)-(3.17)).Ðåçóëüòàòû, êîòîðûå ïîêàçàíû â ëåâîé êîëîíêå íà Ðèñ. 3.2-3.4, áûëè ïîëó÷åíû áåç ó÷åòà îáîáùåííîãî áðåéòîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ.  ýòîì ïðèáëèæåíèè ïîëó÷åííûé ñïåêòð ñîäåðæèò äâà ìàêñèìóìà ïðè ϑp = 0◦ è ϑp ≈ 25◦ .Ôîðìà êîíòóðà ýòèõ ñïåêòðîâ ïîõîæà íà ôîðìó ñïåêòðîâ, ïîëó÷åííûõ äëÿïðîöåññà òðàíñôåð èîíèçàöèè â íåðåëÿòèâèñòñêèõ ñòîëêíîâåíèÿõ (v ≪ c,Zi ≪ c) ñ ìíîãîçàðÿäíûìè èîíàìè [61]- [62]. íåðåëÿòèâèñòñêîì ñëó÷àå ìàêñèìóì â ϑp = 0◦ èìååò ïðèðîäó ýëåêòðîíýëåêòðîí Îæå (EEA) ìåõàíèçìà òðàíñôåð èîíèçàöèè [62] (êîòîðûé áûë îïèñàí â [55] è ïîäòâåðæäåí ýêñïåðèìåíòàëüíî â [56]).
Âòîðîé ìàêñèìóì ïîÿâëÿåòñÿ âñëåäñòâèå èñêàæåíèÿ äâèæåíèÿ îáîèõ ýëåêòðîíîâ â êîíòèíóóìå èç-çàäåéñòâèÿ êóëîíîâñêîãî ïîëÿ èîíà [62] (ñîîòâåòñòâóþùèé ìåõàíèçì ìîæíîíàçâàòü ìåõàíèçìîì ýëåêòðîí-ýëåêòðîí êóëîíîâñêèì èñêàæåíèåì (electronelectron Coulomb Distortion - EECD)).  ñðàâíåíèè ñ EEA ìåõàíèçìîì îí ïåðåñòàåò îêàçûâàòü âëèÿíèå, åñëè çàðÿä èîíà ñòàíîâèòñÿ íåáîëüøèì (Zi ≪ v ).94Polar emission angle (degrees)60453015045301502,49E+00b)a)9,13E-014,13E-01c)d)8,50E-023,50E-02e)7,88E-03f)45301500,152,88E-030,200,250,150,200,252,49E-04Emission energy (MeV)Ðèñ. 3.2:(Zi −1)+XÄâàæäû äèôôåðåíöèàëüíîå ñå÷åíèå (in mb/(MeV rad)) äëÿ2+(1s)+C−+e(v=70 a.u.).Zi = 30(a,b),Zi = 40(c, d),Zi = 60152MeV/u XZi + +C−→(e,f ).
Ñïåêòð ïðèâåäåí â ñè-ñòåìå ïîêîÿ ìíîãîçàðÿäíîãî èîíà, óãîë âûëåòà ýëåêòðîíà îòñ÷èòûâàåòñÿ îò íàïðàâëåíèÿ ñêîðîñòè àòîìà. Ðåçóëüòàòû, ïîêàçàííûå íà ïðàâîé (ëåâîé) êîëîíêå ïîëó÷åíû ñ ó÷åòîì ïîëíîãî ðåëÿòèâèñòâêîãî(êóëîíîâñêîãî) ìåæýëåêòðîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ.Ïðàâàÿ êîëîíêà íà Ðèñ. 3.2-3.4 ñîîòâåòñòâóåò ðåçóëüòàòàì, ïîëó÷åííûì,êîãäà ó÷èòûâàåòñÿ ïîëíîå ðåëÿòèâèñòñêîå ýëåêòðîí-ýëåêòðîí âçàèìîäåéñòâèå. Ëåâàÿ êîëîíêà íà Ðèñ. 3.2-3.4 âêëþ÷àåò êóëîíîâñêîå ìåæýëåêòðîííîåâçàèìîäåéñòâèå.Ñðàâíèâàÿ ïðàâóþ è ëåâóþ êîëîíêè ìû ìîæåì çàêëþ÷èòü, ÷òî îáîáùåííîå áðåéòîâñêîå âçàìîäåéñòâèå ñèëüíî âëèÿåò íà ôîðìó ñïåêòðà èçëó÷åííîãî ýëåêòðîíà. Åñëè çàðÿä ìíîãîçàðÿäíîãî èîíà çíà÷èòåëüíî ìåíüøå, ÷åìñêîðîñòü ñòîëêíîâåíèÿ v , ïîëíîñòüþ ðåëÿòèâèñòñêèé ðàñ÷åò ïðåäñêàçûâàåòòîëüêî îäèí ìàêñèìóì â ñïåêòðå âûëåòåâøåãî ýëåêòðîíà (ñì. ãðàôèê b) íàÐèñ. (3.2-3.4)).
Âåëè÷èíà ýòîãî çàðÿäà çàâèñèò îò ñîîòíîøåíèÿ ýòîãî çàðÿäà95Polar emission angle (degrees)60a)3,20E-01b)45301,44E-0115045c)3,23E-02d)301,63E-02150453,23E-03e)f)1,77E-0330153,20E-0400,350,400,450,350,400,45Emission energy (MeV)Ðèñ. 3.3:(a,b),Òî æå ñàìîå, ÷òî è íà Ðèñ. 3.2, íî äëÿ ýíåðãèè ñòîëêíîâåíèéZi = 63(c, d) èZi = 70304 MeV/u (v = 90 a.u.) è Zi = 50(e,f ).ê ñêîðîñòè.
Íàïðèìåð, ïðè ñêîðîñòè v=70 a.u. çàðÿä èîíà, ïðè êîòîðîì íàáëþäàåòñÿ îäèí ìàêñèìóì â ïîëíîñòüþ ðåëÿòèâèñòñêîì ðàññìîòðåíèè, ðàâåíZ=30, äëÿ ñêîðîñòè v=90 a. u. ýòîò çàðÿä Z=50, äëÿ ñêîðîñòè v=110 a.u. Z=70. Ïîëîæåíèå ýòîãî ìàêñèìóìà îòëè÷àåòñÿ îò ìàêñèìóìà, ïîëó÷åííîãîáåç ó÷åòà GBI. Åñëè çàôèêñèðîâàòü ñêîðîñòü v (íàïðèìåð, v=70 a.
u.) è âðàñ÷åòå äâàæäû äèôôåðåíöèàëüíîãî ñå÷åíèÿ óâåëè÷èâàòü çàðÿä ìíîãîçàðÿäíîãî èîíà, ýòîò îäèí ìàêèñìóì ïðè Z=30 íà÷èíàåò ìåäëåííî (îò çàðÿäàê çàðÿäó) ðàçäåëÿòüñÿ íà äâà ìàêñèìóìà ïðè ìåíüøèõ è áîëüøèõ óãëàõ (ïîñðàâíåíèþ ñ ïîëîæåíèåì îäíîãî ìàêñèìóìà) ϑp è íàêîíåö, ðàçäåëÿåòñÿ íàäâà õîðîøî ðàçëè÷èìûõ ìàêñèìóìà ñ öåíòðàìè â ϑp = 0◦ è ϑp ≈ 25◦ (ñì.ãðàôèêè (d) è (f) íà Ðèñ. (3.2-3.4)).Ìàêñèìóì â ϑp = 0◦ âûçâàí ýëåêòðîí-ýëåêòðîí Îæå ìåõàíèçìîì, âòîðîé96V=110 a.u., Carbon targetCoulumb interaction only60a)Full relativistic interactionZ=70b)Z=704,00E-02452,68E-02301,36E-02Polar emission angle (degrees)154,44E-03060c)Z=85d)Z=853,24E-0345302,04E-03158,40E-04060e)Z=92f)Z=923,67E-04452,58E-04301,49E-04154,00E-0500,750,800,850,900,950,750,800,850,900,95Emission energy (MeV)Ðèñ.
3.4:Zi = 70Òî æå ñàìîå, ÷òî è íà Ðèñ. 3.2, íî äëÿ ýíåðãèè ñòîëêíîâåíèé(a,b),Zi = 85(c, d) èZi = 92630MeV/u (v= 110a.u.) è(e,f).ìàêñèìóì ïîÿâëÿåòñÿ â ðåçóëüòàòå EECD.Òàê æå êàê è â íåðåëÿòèâèñòñêîì ñëó÷àå [61]- [62] îòíîñèòåëüíîå âëèÿíèåEEA (EECD) ìåõàíèçìîâ óâåëè÷èâàåòñÿ (óìåíüøàåòñÿ) ïðè ðîñòå çàðÿäàHCI.Äëÿ òîãî, ÷òîáû îöåíèòü ðîëü èñêàæåíèÿ äâèæåíèÿ ýëåêòðîíà êóëîíîâñêèì ïîëåì òÿæåëîãî èîíà ìû òàêæå ïðîâåëè ñåðèþ âû÷èñëåíèé.
 ïåðâîìðàñ÷åòå ôóíêöèè χp1 , χp2 è χp îïèñûâàþòñÿ â ïðèáëèæåíèè ðåëÿòèâèñòñêèõ(äèðàêîâñêèõ) ïëîñêèõ âîëí. Âî âòîðîì ðàñ÷åòå ôóíêöèÿ χp1 äëÿ ýëåêòðîíà,êîòîðûé áóäåò çàõâà÷åí èîíîì, áåðåòñÿ â âèäå êóëîí-äèðàêîâñêîé ôóíêöèèíåïðåðûâíîãî ñïåêòðà, à ôóíêöèè χp2 χp äëÿ äðóãîãî ýëåêòðîíà àïïðîêñèìèðóþòñÿ ïëîñêèìè âîëíàìè. Ñîãëàñíî âû÷èñëåíèÿì, âëèÿíèå ðåëÿòèâèñòñêèõ ýôôåêòîâ îò ìåæýëåêòðîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ íà ôîðìó ñïåêòðà âû97ëåòåâøèõ ýëåêòðîíîâ äîâîëüíî ìàëî. Âî âñåõ ýòèõ âû÷èñëåíèÿõ ìû íàáëþäàåì òîëüêî îäèí ìàêèìóì ñ öåíòðîì â ϑp = 0◦ íåçàâèñèìî îò òîãî, ó÷òåíîëè ìåæýëåêòðîííîå âçàèìîäåéñòâèå ñ ó÷åòîì ðåëÿòèâèñòñêèõ ïîïðàâîê èëèîïèñûâàåòñÿ òîëüêî êóëîíîâñêèì âçàèìîäåéñòâèåì.Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ýôôåêò îò îáîáùåííîãî áðåéòîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ âïðîöåññ ñêîððåëèðîâàííîé òðàíñôåð èîíèçàöèè òåñíî ñâÿçàí ñ èñêàæåíèåìäâèæåíèÿ îáîèõ ýëåêòðîíîâ â êóëîíîâñêîì ïîëå ìíîãîçàðÿäíîãî èîíà.Âêëþ÷åíèå â ðàñ÷åò âêëàäà îò îáîáùåííîãî áðåéòîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿíå òîëüêî êà÷åñòâåííî ìåíÿåò ôîðìó äâàæäû äèôôåðåíöèàëüíîãî ïî ýíåðãèè è óãëó ñïåêòðà, íî òàêæå ñèëüíî âëèÿåò íà çíà÷åíèå ïîëíîãî ñå÷åíèÿ. Òàáëèöå 3.1 ïðåäñòàâëåíû ñå÷åíèÿ äëÿ êîððåëèðîâàííîé òðàíñôåð èîíèçàöèè.
Ñå÷åíèå áûëî ñîñ÷èòàíî áåç ó÷¼òà (σcoul ) è ñ ó÷¼òîì (σf ull ) âêëàäà îòîáîáùåííîãî áðåéòîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ.Èç äàííûõ Òàáëèöû 3.1 ñëåäóåò âûâîä î òîì, ÷òî âêëàä îò ðåëÿòèâèñòñêèõ è ÊÝÄ ýôôåêòîâ çíà÷èòåëåí äàæå ïðè äîâîëüíî íåáîëüøèõ ýíåðãèÿõñòîëêíîâåíèé, íàïðèìåð, ïðè ýíåðãèè ñòîëêíîâåíèÿ 152 MeV/u (v = 70 a.u.),ïðè êîòîðîé ñîîòâåòñòâóþùèé ôàêòîð Ëîðåíöà áëèçîê ê åäèíèöå (γ = 1.16)ñîîòâåòñòâóþùèé âêëàä GBI óâåëè÷èâàåò ñå÷åíèå â äâà ðàçà äëÿ ñëó÷àÿñòîëêíîâåíèÿ Nd60+ +C. Òàêæå îòìåòèì, ÷òî ó÷åò GBI ìîæåò óâåëè÷èòü ñå÷åíèå íà ïîðÿäîê âåëè÷èíû ïðè ýíåðãèè ñòîëêíîâåíèé 630 MeV/u (v = 110a.u.) äëÿ êîòîðîé Ëîðåíöåâñêèé ôàêòîð âñå åùå ìåíüøå 2 (γ = 1.68), íàïðèìåð, â ñëó÷àå ñòîëêíîâåíèÿ U92+ +C (ñì.
Òàáëèöó 3.1).Ýòîò ýôôåêò ìîæíî ñðàâíèòü ñ èîíèçàöèåé ýëåêòðîííûì óäàðîì äëÿU91+ (1s), ãäå ðîñòà íà ïîðÿäîê âåëè÷èíû â ïîëíîì ñå÷åíèè âñëåäñòâèå ó÷åòà îáîáùåííîãî áðåéòîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ áóäåò äîñòèãíóò ïðè ýíåðãèèñòîëêíîâåíèé ∼ 1015 eV, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò î÷åíü áîëüøîìó çíà÷åíèþ Ëî-98Òàáëèöà 3.1: 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), ïîñëåäíèéñòîëáåö ïîêàçûâàåò îòíîøåíèå R = σf ull /σcoul .v (a.u.)Âçàèìîäåéñòâóþùèå ÷àñòèöûσcoul (mb)σf ull (mb)R70Zn30+ +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+ +C0.070.9213.190110ðåíöåâñêîãî ôàêòîðà ∼ 109 .Íà Ðèñ.
3.5 ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà äâàæäû äèôôåðåíöèàëüíîãî ñå÷åíèÿ äëÿ êîððåëèðîâàííîé òðàíñôåð èîíèçàöèè (152 MeV/uZn30+ +C−→ Zn29+ +C2+ +e− , v = 70 a.u.) â ëàáîðàòîðíîé ñèñòåìå, â êîòîðîé àòîì ïîêîèòñÿ, à èîí äâèæåòñÿ ñî ñêîðîñòüþ vp = (0, 0, −v). Èç ýòîãîðèñóíêà ñëåäóåò, ÷òî â äàííîé ñèñòåìå ýëåêòðîí ñ áîëüøîé ýíåðãèåé èçëó÷àåòñÿ â íàïðàâëåíèè, ïðîòèâîïîëîæíîì ê íàïðàâëåíèþ äâèæåíèþ èîíà.Ýôôåêò îò âêëàäà ðåëÿòèâèñòñêèõ è ÊÝÄ ýôôåêòîâ òàêæå âèäåí è â ëàáîðàòîðíîé ñèñòåìå, ÷òî äåëàåò âîçìîæíûì ñðàâíèòü åãî ñ ïðåäïîëàãàåìûìèýêñïåðèìåíòàëüíûìè çíà÷åíèÿìè.99Polar emission angle (degree)90a)1.0E+00b)7.4E-01603.7E-019.9E-02305.6E-02002550100 0752550751001.2E-02Emission energy (keV)DDSC (mb/MeV rad)0.8c)d)18.5 keV18.5 keV27.5 keV27.5 keV0.60.40.20.0030600306090Polar emission angle (degree)Ðèñ.
3.5:Ãðàôèêè a) è b) ñîîòâåòñòâóþò Ðèñ. 3.2 (a,b), íî ñïåêòð äàí â ëàáîðàòîðíîé ñèñòåìå, âêîòîðîé èîí äâèæåòñÿ ïîä óãëîìýíåðãèé èñïóùåííîãî ýëåêòðîíà3.7180◦ .18.5èÃðàôèêè c) è d) îòðàæàþò ñå÷åíèå (DDSC-cross section) äëÿ27keV êàê ôóíêöèþ îò óãëà âûëåòà.Âûâîäû íàøèõ ðàñ÷åòàõ â êà÷åñòâå ìèøåíè áûë âûáðàí óãëåðîä, òàê êàê, âîïåðâûõ, ìèøåíü èç àòîìîâ óãëåðîäà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òîíêóþ ïëåíêó è ìîæåò áûòü äîñòóïíà íà ñîâðåìåííûõ óñòàíîâêàõ â èíñòèòóòå òÿæåëûõ èîíîâ(GSI), âî-âòîðûõ, óãëåðîäíàÿ ïëåíêà îáëàäàåò áîëüøåé ïëîòíîñòüþ, ÷åì ãàçîâàÿ ìèøåíü, ÷òî ïîçâîëèò íàáðàòü ñòàòèñòèêó â âîçìîæíîì ýêñïåðèìåíòå, â-òðåòüèõ, ýôôåêòèâíûé çàðÿä óãëåðîäà, êîòîðûé âõîäèò â îïðåäåëåíèåêîìïòîíîâñêîãî ïðîôèëÿ è âëèÿåò íà âåëè÷èíó ñå÷åíèÿ (a = 5.69) áîëüøå,÷åì ýôôåêòèâíûé çàðÿä àòîìà ãåëèÿ (a = 1.69), ïîýòîìó è âåëè÷èíà ñå÷åíèÿáóäåò âûøå ïðè ðàñ÷åòå óãëåðîäíîé ìèøåíè.Íà ñîâðåìåííûõ óñòàíîâêàõ â Èíñòèòóòå òÿæåëûõ èîíîâ (Äàðìøòàäò,100Ãåðìàíèÿ) òàêæå äîñòóïíû òàêèå ìèøåíè êàê àçîò (N2 ) è àðãîí (Ar).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
