共面双对称条件下电子碰撞Ar原子电离的扭曲波Born近似理论

【摘要】带电粒子碰撞原子或分子电离是物理学中最基本的多体反应过程之一.其中,以电子为入射粒子的所谓(e,2e)实验,已有四十多年的历史,对研究原子分子内部结构、检验各种碰撞动力学模型有极其重要的贡献.根本上说,(e,2e)过程是指,一个具有确定能量和动量的电子,与靶粒子碰撞并将其电离,两个出射的电子被符合测量；剩余离子状态可以不变或被激发到较高的态.实验方面,(e,2e)过程有多种几何配置方案.其中,共面双对称几何要求必须等价地处理两个出射电子,对理论计算提供了最苛刻的检验,特别适于考察电离过程的各种动力学模型.随着H、He等简单靶的高能(e,2e)研究取得全面成功,实验和理论向复杂原子和分子领域发展.而共面双对称条件下Ar原子的单电离实验显示出许多新的典型结构,因此特别值得关注.由于多体问题一般不能解析求解,理论工作者发明了各种近似方法.其中,扭曲波Born近似理论(DWBA)是最有效的近似方法之一.众所周知,在中能入射条件下,适用于高能的那些方法逐渐失效了,因此,各种理论模型都遇到巨大的挑战.同时注意到,若入射电子能量在靶电离阈的3-7倍之间,发生电离的概率最大.因此,该能量区间的(e,2e)过程具有特别重要的研究价值.本文在一阶扭曲波Born近似理论框架下,选用共面双对称几何配置,计算了中低能电子碰撞Ar原子(3p轨道电子)单电离的三重微分截面,理论与Nixon和Murray的相关实验测量作了对比.结果表明,对于Ar原子,当入射电子能量比电离阈高40eV以上,随着入射能量的增加,binary和recoil碰撞机制逐渐占据支配地位；在低能区间,上述碰撞机制不再处于支配地位,扭曲效应明显.要完备地描述低能入射条件下Ar原子的电子碰撞电离过程,理论模型必须同时考虑多种散射机制.考虑后碰撞作用(PCI)、出射道有效电荷以及入射道有效势等因素,修正的计算大都显著改善了理论与实验的符合程度.简言之,在中低能入射条件下,必须考虑PCI,但当入射电子能量为1-3倍阈值时,Gamow因子存在高估PCI效果的倾向；出射道有效电荷修正非常重要,其修正计算与实验符合很好,但修正公式不适用于近轴角度范围.从近阈到中能,入射道的有效势修正对大角度的截面计算也有明显的影响,能在一定程度上补偿recoil碰撞机制的缺陷.修正计算表明,在中低能碰撞过程的研究中,必须同时考虑上述所有因素的影响,特别是有效电荷修正.
【作者】张立民；
【导师】贾昌春；
【作者基本信息】安徽大学，原子与分子物理，2014，硕士
【关键词】电子碰撞电离；共面双对称几何；一阶扭曲波Born近似；后碰撞作用；有效电荷；有效势；

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