WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Журнал технической физики, 1998, том 68, № Сечения одно- и двукратной ионизации атомов гелия ударом быстрого высокозарядного иона эксперимента [15] и расчета по формулам (9) и (12) для отношения сечения двукратной ионизации к сечению однократной (непрерывная линия); здесь жеприведеныи результаты расчета (штриховая кривая) с использованием эмпирического скейлинга, предложенного в [3] (см., также [5,15]). Как видно из этого рисунка, результаты нашего расчета находятся в хорошем согласии с данными эксперимента по отношению сечений, точность которых оценивается его авторами как 25-30%.

На рис. 5 представлено сравнение расчета по формуле (12) (штриховая) и (14) (сплошная кривая) с экспериментальными данными (кружки) из работ [2–5] по двойной ионизации гелия быстрыми ВЗИ (8 Z 54, 1MeV/amu E 11.4MeV/amu). На рис. 6 приведены экспериментальные данные из [2] (кружки) по двойной ионизации гелия при фиксированной энергии столкновения E = 3.6 MeV/amu, когда заряд ВЗИ изменяется Рис. 6. Сечение двукратной ионизации при E = 3.6MeV/amu от Z = 24 до 54, а также результаты расчета по и 24 Z 54.

формуле (12) (штриховая линия) и (14) (слошная).

Из этого рисунка видно, что данные расчета по (12) становятся заметно ниже наблюдаемых в эксперименющий вклад именно в сечение двойной ионизации (для те по мере возрастания отношения Z/v2. Например, (2+) (2+) однократной ионизации это не так из-за члена (1 - w1) (exp - i(2+))/exp 0.3 при Z =54 (Z/v2 0.38).

Попытаемся улучшить согласие с экспериментальны- и того, что значительный вклад в интеграл db bw1(b) ми данными по сечениям двойной ионизации следуювносится областью прицельных параметров b vz-2, где щим образом. При выводе выражения для вероятности приближение внезапных возмущений неприменимо).

ионизации в области прицельных параметров, где исВработе [28] было показано, что при b v волновая пользовалось приближение внезапных возмущений, мы функция атомного электрона после столкновения может пренебрегали пространственным сдвигом электрона в быть приближенно представлена как течение эффективного времени столкновения T b(v) (в нулевом порядке приближения внезапных возмуще1s(r - ) exp(iqr), ний положение электрона считается ”замороженным” в течение столкновения). Этот сдвиг, величину которого где 1s(r) — волновая функция исходного состояния, можно оценить как q(b) T(b) Z/v2, может Zb/v2b.

быть довольно важен для двойной ионизации, поскольку Для применимости используемого в данной работе область прицельных параметров b vz-2, где прибли- подхода необходимо, чтобы пространственный сдвиг жение внезапных возмущений применимо, дает подавля- был мал в сравнении с характерным атомным размером r0 1 и мы можем записать 1s(r) 1s(r) 1s(r - ) 1s(r) - 1s(r) -.

Используя для качественной оценки производной приближенное соотношение1 1s/ (-1s/r0) [29] и учитывая выражения (3), (6), имеем 9.39 Zi(2+) (1 + 1Z/v2), (13) z2 vгде 1 > 0 — не зависящая от Z и v величина.

Есть еще одна возможность для увеличения сечения за счет пространственного сдвига. Когда (при сдвиге) изменяется положение электронных волновых пакетов (без существенного изменения их исходной формы [28]) В рамках используемого подхода величина может быть оценена только качественно. Поэтому точное вычисление 1s/ (и соответствующих интегралов по переменным r, b) не имеет смысла.

Рис. 5. Сечение двукратной ионизации при v2/c2 1.

Журнал технической физики, 1998, том 68, № 6 А.Б. Войткив может также измениться экранировка ядра гелия для откладывать R как функцию величины v2/Z (а не v/Z, во каждого из атомных электронов. При движении в свобод- всяком случае пока лоренцевский фактор не слишком ном атоме электроны ”стремятся” быть на наибольшем велик v2/Z), памятуя известный скейлинг для возможном расстоянии друг от друга из-за их взаимного сечений ионизации быстрыми (но нерелятивистскими) отталкивания. В течение короткого времени взаимодей- ВЗИ /Z = f (v2/Z) [1]. В такой шкале все известные ствия T (b) сильное поле ВЗИ сдвигает электронные нам данные по R для быстрых ВЗИ неплохо ложатся на пакеты от их исходных положений в приблизительно оди- кривую, описываемую выражением (15).

наковом направлении. Это приводит к уменьшению отношения среднего межэлектронного расстояния к среднему Заключение расстоянию от электронов до ядра гелия и соответственно электроны увеличивают экранировку ядра атома Нами предложены простые формулы для сечения друг для друга. Таким образом, можно предположить, одно- и двукратной ионизации атомов гелия при столкчто эффективный заряд атомного остова должен убывать новениях с быстрыми ионами с очень высокими значепри сдвигании электронов. Рассматривая эффективный ниями зарядов, которые применимы в достаточно шизаряд z2 как функцию этого сдвига (т. е. как функцию рокой области параметров столкновения: v2 Z v, отношения Z/v2) и используя для малых Z/v2 простое v0 v < c. К настоящему времени эти сечения доразложение вольно систематически изучены экспериментально при v2/c2 1. В то же время при Z v c имеются z-2 z-2(0)(1 + 2Z/v2), 2 лишь единичные экспериментальные данные (и то лишь при небольших значениях ). Пр нашему мнению, где 2 > 0 не зависит от Z, v и z2(0) z2(v-1) определенный интерес представляло бы выполнение си z2(Z = v) 2, из (12) и (13) получаем стематических исследований сечений ионизации гелия тяжелыми ионами в области релятивистских скоростей Zi(2+) 2.35 (1 + Z/v2), (14) столкновения, когда значительно превышает единицу.

vгде = 1 + 2.

Список литературы Отметим, что учет в сечении члена порядка Z3/vвсе еще возможен в рамках используемого приближения, [1] Пресняков Л.П., Шевелько В.П., Янев Р.К. Элементарные когда отброшен член порядка Z4/v6, который гораздо процессы с участием многозарядных ионов. М.: Энергоменьше, чем Z3/v4 при Z/v2 1. Сравнение с атомиздат, 1986. 200 с.

экспериментальными данными из работ [2–5] приводит к [2] Berg H. Doctor Thesis. Universitat Frankfurt, 1993.

= 0.5. Результаты расчета по формуле (14) приведены [3] Knudsen H., Andersen L.H., Hvelplund P. et al. // J. Phys.

на рис. 5, 6 (сплошные кривые). Для рассматриваемых 1984. Vol. B17. P. 3545–3564.

на рис. 2 параметров столкновения Z, v результаты [4] McGuire J.H., Mueller A., Schuch B. et al. // Phys. Rev.

для сечений, полученных по (12) и (14), практически 1987. Vol. A35. P. 2479–2483.

совпадают. [5] Berg H., Ullrich J., Bernstein E. et al. // J. Phys. 1992.

Vol. B25. P. 3655–3670.

Во многих работах [3,5,15] большое внимание уделя[6] Janev R.K., Presnyakov L.P. // J. Phys. 1980. Vol. B13.

ется изучению отношения сечений R = i(2+)/i(1+). Для P. 4233–4244.

этого отношения из (9) и (14) имеем [7] Janev R.K. // Phys. Lett. 1981. Vol. A83. P. 5–7.

[8] McKenzie M.L., Olson R.E. // Phys. Rev. 1987. Vol. A35.

1.2v2 v2 -P. 2863–2868.

R = 0.19 (1 + 0.5Z/v2) ln -. (15) Z 2c[9] Salin A. // Phys. Rev. 1987. Vol. A36. P. 5471–5475.

[10] Reading J.F., Ford A.L. // Phys. Rev. Lett. 1987. Vol. 58. N 6.

Авторы эксперимента [15] указывали на то, что их P. 543–546. J. Phys. 1987. Vol. B20. P. 3747–3769.

данные по R как функции от v/Z для реакций с уча- [11] Nikolaev V.S., Sidorovich V.A. // Nucl. Instr. Meth. 1989.

стием U+90 (60, 120, 420 MeV/amu) не ложатся на Vol. B36. P. 239–248.

[12] Fainstein P.D., Ponce V.H., Rivarola R.D. // J. Phys. 1991.

”универсальную” кривую. На наш взгляд, эти данные Vol. B24. P. 3091–3135.

из [15] не стоят особняком по сравнению с другими [13] Presnyakova L.P., Tawara H., Tolstikhina I.Yu., данными по ионизации гелия быстрыми ионами с выUskov D.B. // J. Phys. 1995. B28. P. 785–793.

сокими значениями заряда (это, в частности, следует [14] Мотт Н., Месси Г. Теория атомных столкновений. М.:

из рис. 8, b работы [5] тех же авторов, что и [15]).

Наука, 1969. 756 с.

”Универсальная” кривая для R, предложенная в [3] для [15] Berg H., DuBois M.D., Jagutzki O. et al. // Phys. Rev. 1992.

относительно небольших значений зарядов налетающих Vol. A46. P. 5539–5544.

частиц, не является, по нашему мнению, таковой для [16] Ullrich J., Moshammer R., Berg H. et al. // Phys. Rev. Lett.

столкновений с участием ионов с высокими значениями 1993. Vol. 71. N 11. P. 1697–1700.

заряда. Кроме того, нам представляется, что в области [17] McGuire J.H. // Adv. At. Mol. and Opt. Phys. 1992. Vol. 29.

параметров столкновения Z v v0 более естественно P. 217–323.

Журнал технической физики, 1998, том 68, № Сечения одно- и двукратной ионизации атомов гелия ударом быстрого высокозарядного иона [18] Войткив А.Б., Коваль А.В. // ЖТФ. 1994. Т. 64. Вып. 3.

С. 188–191.

[19] Дыхне А.М., Юдин Г.Л. // УФН. 1978. Т. 125. С. 377–412.

[20] Reinhold C.O., Falcon C.A., Miraglia J.E. // J. Phys. 1987.

Vol. B20. P. 3737–3745.

[21] Войткив А.Б., Матвеев В.И. // ЖТФ. Т. 65. Вып. 1. С. 12– 18.

[22] Думан Е.Л., Меншиков Л.И., Смирнов Б.М. // ЖЭТФ.

1979. Т. 76. С. 516–527.

[23] Holt A.R. // J. Phys. 1969. Vol. B2. P. 1209–1214.

[24] Inokuti M. // Rev. Mod. Phys. 1971. Vol. 43. P. 297–332. Ibid.

1978. Vol. 50. P. 23–56.

[25] Reinhold C., Burgdorfer J. // J. Phys. 1993. Vol. B26. P. 3101– 3122.

[26] Thomson J.J. // Phil. Mag. 1912. Vol. 23. P. 449–453.

[27] Willis S.L., Peach G., McDowell M.R.C., Banerji J. // J.

Phys. 1985. Vol. B18. P. 3921–3932.

[28] Voitkiv A.B., Pazdzersky V.A. // J. Phys. 1988. Vol. B21.

P. 3369–3374.

[29] Мигдал А.Б., Крайнов В.П. Приближенные методы в квантовой механике. М.: Наука, 1966. 230 с.

Журнал технической физики, 1998, том 68, №

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.