Многократные процессы при столкновениях ионов с атомами и молекулами

• Автор: Рябченко, Сергей Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 101 с. : ил.

I Оглавление

1 Обзор методов расчёта

1.1 Обзор расчётов сечений ион-атомных столкновений в борновском приближении

1.2 Приближение внезапных возмущений

1.3 Эйкональное приближение и его связь с теорией внезапных

^ возмущений

1.4 Столкновения структурных ионов с атомами

1.4.1 Метод расчёта

1.4.2 Выбор потенциала взаимодействия

1.4.3 Обсуждение результатов

1.5 Метод классических траекторий

2 Однократная и двойная ионизация
2.1 Столкновение снаряда с водородоподобным атомом
2.2 Столкновение водородоподобного снаряда с многоэлектронным атомом
2.3 Ионизация гелиеподобного иона
2.3.1 Амплитуда перехода
2.3.2 Асимптотика для больших параметров удара
2.4 Релятивистское обобщение
3 Многократная обдирка
3.1 Общая формула для вероятности

3.2 Сечения многократной ионизации
4 Кратные столкновения
4.1 Рассеяние на двух центрах
4.2 Поправка за счёт кратных столкновений
Заключение
Литература

Актуальность темы исследования. Частично ободранные ионы высоких зарядов и энергий используются во многих экспериментах, проводимых на ускорителях тяжёлых ионов. Такие ионы состоят из ядра и некоторого количества связанных электронов, частично компенсирующих заряд ядра и образующих электронную «шубу» иона. Строго говоря, столкновения структурных ионов с атомами следует рассматривать как столкновения двух сложных систем, при которых происходит одновременное возбуждение электронных оболочек обеих сталкивающихся систем. Везде ниже мы будем называть движущийся структурный ион снарядом, а покоящийся атом — мишенью. Теория одновременного возбуждения или ионизации снаряда и мишени, основанная на борновском приближении, хорошо разработана, и проведено её распространение на случай релятивистских скоростей столкновения. Однако когда используются ионы высоких зарядов, то даже для релятивистских скоростей столкновения теория возмущений не применима. Поэтому, как правило, расчёты сечений ионизации проводились в рамках широко распространённого метода классических траекторий. В последнее время активизировался интерес к процессам многократной ионизации — обдирки снаряда при столкновениях тяжёлых ионов с нейтральными атомами. Например, недавно проведены измерения сечений многократной ионизации (потеря до 15 электронов) быстрых ионов урана при столкновениях с многоэлектронными нейтральными атомами. Измерения показали, что при увеличении степени ионизации на единицу соответствующее сечение убывало менее, чем в два раза, и была отмечена необходимость рассчитывать подобные процессы непертурбативными методами. Таким образом,

Глава
Однократная и двойная ионизация
Частично ободранные ионы высоких зарядов и энергий используются во многих экспериментах, проводимых на ускорителях тяжёлых ионов (см., например, [47-50, 71-73] и приведённые там ссылки). Такие ионы состоят из ядра и некоторого количества связанных электронов, частично компенсирующих заряд ядра и образующих электронную «шубу» иона. Стро-| го говоря, столкновения таких ионов с атомами следует рассматривать
как столкновение двух сложных систем, при котором происходит одновременное возбуждение электронных оболочек обеих сталкивающихся систем. Везде ниже мы будем называть движущийся структурный ион — снарядом, а покоящийся атом — мишенью. Теория одновременного возбуждения или ионизации снаряда и мишени, основанная на борцовском приближении, последовательно построена в работах, приведённых в обзорах [74, 75] (см. также работу [76]). Распространение теории на случай релятивист-^ ских скоростей столкновений проведено в работах [77, 78]. Однако, когда
используются ионы высоких зарядов, то даже для релятивистских скоростей столкновения теория возмущений не применима [79], такие непертур-бативные эффекты наблюдались ещё в экспериментах [73]. Поэтому, как правило, расчёты сечений ионизации проводились (см., например, [72]) в рамках широко распространённого метода классических траекторий. Квантовомеханическое непертурбативное рассмотрение на основе приближения внезапных возмущений в нерелятивистском случае было проведено в работе [35]. Релятивистские столкновения рассматривались в статье [80]. Кроме