低速高电荷态离子^(40)Ar^(16+)与云母表面作用中的电子发射研究

报道了由兰州ECR源提供的低速高电荷离子40Ar16+入射到云母表面产生的电子发射的实验测量结果.结果发现,电子发射产额Y与离子入射角ψ有近似1/tanψ的关系.基于经典过垒模型,我们对这一关系进行了理论分析.实验结果和理论结果相当符合,这就间接说明势能电子发射是低速高电荷态离子作用于表面发射电子的一个主要途径.

低速高电荷态离子Xe^(q+)在金属Al(111)面掠角散射的中性化过程研究

本文在经典过垒模型(COBM)下,通过计算机模拟研究了低速高电荷态离子Xeq+在金属Al(111)表面掠角散射过程中,高电荷态Xeq+离子的中性化过程、其电荷态与该高电荷态离子到Al(111)表面的距离R的关系。此外,还计算了不同电荷态的Xeq+离子在掠射过程中所获得的镜像能,并把该结果与实验值进行了比较。我们模拟的镜像能与实验值符合得非常好。

低速高电荷态重离子在C_(60)薄膜中引起的势效应研究

为了研究低速高电荷态离子在C60薄膜中引起的势效应,用能量为200keV的高电荷态Xen+(n=3,10,13,15,17,20,22,23)离子辐照了C60薄膜。用原子力显微镜(AFM)和Raman散射技术分析了辐照过程中高电荷态Xen+离子所储存势能在C60薄膜中引起的效应,即势效应。AFM分析结果表明,辐照C60薄膜的表面粗糙度随辐照Xen+离子电荷态(即势能)的增加而减小,揭示了势效应的存在。而Raman分析结果表明,由于Xe离子的动能远大于其所储存的势能,因此,尽管有表面势效应的影响,但在Raman分析的深度范围内,弹性碰撞还是主导了C60薄膜的损伤过程。

260~520 keV Kr^(q+)(8≤q≤17)离子轰击Al靶产生的可见光辐射

低速高电荷态离子与金属表面相互作用,原子从靶材表面溅射,其中一部分处于激发态的溅射原子通过辐射退激产生可见光。在这一相互作用过程中,低速高电荷态离子从靶材表面捕获一个或多个电子进入其激发态,这些处于激发态的入射离子也会通过辐射退激产生可见光。研究表明,离子在靶材中的核阻止本领与溅射原子产额密切相关。为了更好地理解溅射原子的激发过程,认识低速高电荷态离子与金属相互作用过程中,溅射原子的激发概率与入射离子动能和势能之间的关联,研究了260~520 keV Kr^(q+)(8≤q≤17)离子与Al靶相互作用过程中的可见光发射。给出了520 keV Kr^(13+)与Al表面相互作用过程中,发射300~550 nm波长范围的发射光谱。实验结果包括溅射的Al原子在309.0和395.9 nm处的共振跃迁,Al^(+)和Al^(2+)分别在358.3和451.6 nm处的共振跃迁,以及Kr^(+)在430.0,434.1,465.8和486.0 nm处的共振跃迁。还给出了谱线强度比值Y(309.0)/Y(395.9),Y(358.5)/Y(395.9),Y(452.8)/Y(395.9)随入射离子动能和势能的变化。结果表明:谱线强度比值均随入射离子动能的增加而增大,而比值Y(309.0)/Y(395.9)随势能的增加而减小。分析表明,在低速高电荷态离子与Al靶相互作用过程中,动能(电子阻止本领)和势能共同作用导致Al原子的激发,与激发态Al(4 s)相比,电子布居较高激发态Al(3 d)的概率随着离子电子阻止本领的增加而增大,而随着离子势能增加而减小。在低速高电荷态离子与金属表面相互作用过程中,入射离子在靶材中的核阻止本领影响溅射原子产额,而电子阻止本领与激发概率相关。在这一作用过程中,动能和势能共同决定溅射原子的激发概率,当动能和势能在同一数量级时,动能作用比势能作用小两个量级。

反冲原子对低速离子轰击Si表面时电子发射产额的影响

在兰州重离子加速器国家实验室电子回旋共振离子源高电荷态原子物理实验平台上,用低能(0.75keV/u≤EP/MP≤10.5keV/u,即3.8×105m/s≤vP≤1.42×106m/s)He2+,O2+和Ne2+离子束正入射到自清洁Si表面时二次电子发射产额的实验结果.结果表明电子发射产额γ近似正比于入射离子动能EP/MP.在相同动能下,γ(O)>γ(Ne)>γ(He),对于原子序数ZP比较大的O2+和Ne2+离子,ZP大者反而γ小,这与较高入射能量时的结果截然不同.通过计算不同入射能量下入射离子的阻止能损S,发现反冲原子对激发二次电子的作用随入射离子能量的降低显著增大,这正是导致在较低能量范围内二次电子发射产额与较高入射能量时存在差异的主要原因.