發(fā)布時(shí)間：2020-05-16 21:47

【摘要】：離子與原子/分子碰撞過(guò)程的研究,在天體物理學(xué)和熱核聚變中的等離子體診斷等許多實(shí)際問(wèn)題中都有著廣泛的應(yīng)用。它也一直是原子分子物理研究的熱點(diǎn)之一,主要是因?yàn)樯婕皬?fù)雜的多電子、多通道、多中心問(wèn)題,特別是在中低能區(qū),對(duì)于碰撞動(dòng)力學(xué)過(guò)程的研究,需要考慮靜態(tài)和動(dòng)態(tài)電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)、強(qiáng)庫(kù)侖相互作用以及多通道耦合相互作用機(jī)制。在本論文中,提出了一套處理離子-原子碰撞中多電子過(guò)程的含時(shí)非微擾解決方案。我們的理論方法是半經(jīng)典的,其中入射粒子與靶粒子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)由準(zhǔn)經(jīng)典直線勻速運(yùn)動(dòng)軌跡描述,而電子的動(dòng)力學(xué)則是利用全量子力學(xué)方法處理,即非微擾求解含時(shí)薛定諤方程�；谠摾碚摲椒�,我們自主發(fā)展了一套全新版本的計(jì)算程序,可以考慮兩個(gè)活動(dòng)電子及其全關(guān)聯(lián)效應(yīng)。除了對(duì)計(jì)算程序長(zhǎng)期而復(fù)雜的研制和測(cè)試之外,我們還細(xì)致地研究了一些特定的重離子碰撞問(wèn)題。依照本論文中的內(nèi)容順序,所研究各有特色的三個(gè)碰撞體系為:(i)H++碰撞體系,低電荷正離子-負(fù)離子碰撞問(wèn)題,其中電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)特別重要;(ii)C4++He碰撞體系,多電荷離子與原子碰撞問(wèn)題;(iii)He++He碰撞體系,三電子全關(guān)聯(lián)效應(yīng)必須考慮。上述三個(gè)碰撞體系,在實(shí)驗(yàn)和理論上被廣泛研究(至少在某些碰撞能量區(qū)間),但仍存在開(kāi)放式問(wèn)題,例如,不同研究工作之間存在強(qiáng)烈分歧。我們的研究涵蓋了較寬的碰撞能區(qū),不僅提供了具有連續(xù)性和連貫性的理論數(shù)據(jù),還給出了精確處理這些碰撞體系中電子過(guò)程的重要因素,并針對(duì)所考慮的電子過(guò)程,給出了其動(dòng)力學(xué)過(guò)程的物理機(jī)制。首先,我們研究了 H++H-碰撞中的雙電子俘獲過(guò)程。該碰撞體系是最簡(jiǎn)單的多電子碰撞體系之一,然而,由于H-中弱的庫(kù)侖作用,電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)十分重要,先前所有理論計(jì)算都無(wú)法重復(fù)出實(shí)驗(yàn)上測(cè)得的雙電子俘獲過(guò)程的總截面。我們的理論計(jì)算,首次同時(shí)在量級(jí)和結(jié)構(gòu)上還原了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。而且,我們還證明了,雙電子俘獲截面中所觀測(cè)到的振蕩結(jié)構(gòu),源自于雙電子俘獲與電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)過(guò)程的相位干涉效應(yīng)。我們的研究為這個(gè)難以解決而又充滿挑戰(zhàn)的老問(wèn)題揭開(kāi)了新的亮點(diǎn)。其次,在一個(gè)較寬的碰撞能區(qū)內(nèi),我們?cè)敿?xì)地研究了 C4++He碰撞中單、雙電子俘獲過(guò)程。我們計(jì)算的總截面及態(tài)選擇截面與先前理論和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果均符合的很好,同時(shí),我們將截面數(shù)據(jù)拓展到了較高能區(qū)。利用不同的模型計(jì)算,闡明了單、雙電子俘獲過(guò)程的動(dòng)力學(xué)機(jī)制及電子-電子間的關(guān)聯(lián)效應(yīng)。此外,我們還給出了更為精密的角微分截面結(jié)果,并利用一個(gè)拓展的夫瑯和費(fèi)衍射模型模擬研究了其中所觀測(cè)到的振蕩結(jié)構(gòu)。最后,利用拓展的、三個(gè)活動(dòng)電子的非微擾半經(jīng)典方法,我們研究了 He++He碰撞體系,計(jì)算了一系列電子過(guò)程的總截面、態(tài)選擇截面和角微分截面,并與已發(fā)表的理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比�？傮w上來(lái)說(shuō),我們理論計(jì)算結(jié)果是目前最為可靠的。此外,我們?cè)陔姾赊D(zhuǎn)移(靶)激發(fā)截面中觀測(cè)到隨碰撞能量振蕩的結(jié)構(gòu):該結(jié)構(gòu)是由電荷轉(zhuǎn)移(靶)激發(fā)過(guò)程與入射粒子激發(fā)過(guò)程的強(qiáng)烈競(jìng)爭(zhēng)引起的。另一方面,在角微分截面的研究中,第一,計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比說(shuō)明了我們理論方法的可靠性與精準(zhǔn)性;第二,所有電子過(guò)程的角微分截面都表現(xiàn)出了隨散射角振蕩的結(jié)構(gòu)。利用一個(gè)簡(jiǎn)單模型,我們證明了,該振蕩是由于物質(zhì)波夫瑯和費(fèi)衍射現(xiàn)象造成的;最后,對(duì)于電荷轉(zhuǎn)移(靶)激發(fā)過(guò)程兩個(gè)較高能量下的角微分截面,我們還觀測(cè)到了 Thomas峰。
【圖文】：

常組織暴露在不必要的輻射能量下。粒子射線的優(yōu)點(diǎn)在于粒子束穿透人體組織逡逑時(shí)，對(duì)于身體表面淺層的細(xì)胞，殺傷力不強(qiáng)，能量只有在射程末端瞬間釋放出逡逑最大的能量，達(dá)到劑量分布的高峰邐布拉格峰（Ｂｒａｇｇ邋ｐｅａｋ），，如圖１．３所示逡逑［５］。粒子射線的優(yōu)勢(shì)就是將此高峰經(jīng)由人為控制去對(duì)準(zhǔn)癌細(xì)胞照射，因此可以逡逑在不傷害周邊正常組織的情況下，給予癌細(xì)胞高劑量的破壞，將放射線的副作逡逑用降至最低。逡逑

子與原子／分子碰撞中，在一個(gè)特定的碰撞能量下，所有電子過(guò)程都可能發(fā)生，逡逑但它們的相對(duì)重要性取決于入射粒子的速度％與耙粒子上的電子速度％之間逡逑的關(guān)系。因此，如圖１．４所示，我們通常根據(jù)％，或者逡逑來(lái)將碰撞中的電子過(guò)程以及相應(yīng)合適的處理方法劃分為到以下三個(gè)不同的能量逡逑區(qū)間：逡逑？低能區(qū)，入射粒子速度遠(yuǎn)小于電子軌道速度，即巧／％《１，對(duì)應(yīng)的碰撞逡逑能量的范圍在幾ｋｅＶ／ｕ以下。由于碰撞過(guò)程中入射粒子與靶粒子的相互逡逑作用時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，碰撞體系的總波函數(shù)可以通過(guò)入射粒子與靶粒子形成逡逑的瞬時(shí)準(zhǔn)分子的電子態(tài)波函數(shù)來(lái)描述［１８，邋１９］。而電子的躍遷一般發(fā)生在逡逑碰撞過(guò)程中初態(tài)與末態(tài)的分子態(tài)之間的簡(jiǎn)并（或準(zhǔn)簡(jiǎn)并）區(qū)域，即分子態(tài)逡逑之間的避免交叉區(qū)域。在這種情況下，非微擾的全量子的分子描述方法是逡逑必要的，其中入射粒子，靶粒子以及電子的動(dòng)力學(xué)過(guò)程都需要量子力學(xué)的逡逑方法來(lái)處理，例如，全量子的分子軌道緊耦合方法［１６，邋１７］。逡逑？高能區(qū)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：O562.5

【參考文獻(xiàn)】

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1 馬新文;朱小龍;劉惠萍;李斌;張少鋒;曹士娉;馮文天;許慎躍;;離子與原子碰撞多體動(dòng)力學(xué)過(guò)程成像研究[J];中國(guó)科學(xué)(G輯:物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué));2008年01期

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1 郭大龍;中能p-He碰撞實(shí)驗(yàn)研究與高能電子磁譜儀優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（近代物理研究所）;2014年

本文編號(hào)：2667385