配備電子冷卻器的重離子冷卻存儲環(huán)為電子離子復合精密譜學實驗提供了絕佳的實驗平臺,其具有高真空低本底、高精度、大范圍能量調制、直接獲得絕對復合速率系數等優(yōu)點。本文基于蘭州重離子冷卻儲存環(huán)HIRFL-CSRm開展了類鋰Ca¹⁷⁺和類氟Fe¹⁷⁺離子的雙電子復合（DR）精密譜學實驗,此外,還開展了幾種高電荷態(tài)離子的輻射復合（RR）增強效應的研究,主要結果包括以下兩個部分:第一部分是類鋰Ca¹⁷⁺與類氟Fe¹⁷⁺離子的雙電子復合精密譜學實驗研究。我們在重離子儲存環(huán)CSRm上成功獲得了類鋰⁴⁰Ca¹⁷⁺與類氟Fe¹⁷⁺離子的DR譜。Ca¹⁷⁺離子對應的電子-離子質心系相對能量的調制范圍為0-42 eV,包含了2s電子的所有?n=0的DR共振(2s_1/2→2p_1/2 nl and 2s_1/2→2p_3/2 nl),并且確定了²

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁數】：142 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

DR過程示意圖，（a-b）對應于共振俘獲過程，（b-c）對應輻射穩(wěn)定過程

附錄123圖2大科學裝置重離子冷卻儲存環(huán)HIRFL-CSR示意圖，紅色方框標注位置分別為CSRm和CSRe上的DR實驗區(qū)。2實驗裝置和技術2.1實驗裝置和原理CSRm電子冷卻器上的DR實驗裝置如圖3所示，類鋰的40Ca17+離子由超導ECR離子源直接產生，然后在扇聚焦回旋加速器SFC中加速，最終以6.10MeV/u的能量注入到CSRm中,每次注入的束流強度為~70μA,對應1.2×108個離子被冷卻儲存，離子束縱向動量分散達到p/p≈2.13×10-4，其他相關實驗參數如表1所示。電子冷卻器EC-35用于冷卻束流以提高束流品質，同時又作為DR實驗的電子靶。每次離子束注入結束后，離子束與其速度匹配（βi=βe）方向相同的電子束相互作用數秒，電子冷卻作用就和離子束內散射效應（IBS）達到動態(tài)平衡。此時電子束和離子束具有相同的平均速度,對應于質心系下的相對能量為零，此刻電子冷卻器的工作電位也被稱為電子冷卻點。DR譜是復合速率系數和電子-離子質心系相對能量的對應關系，實驗測量DR速率系數可用下式表示:()=(1)(4)其中，R為復合離子計數率，Ni是儲存環(huán)中儲存的離子數目，ne是電子束的空間密度，L是電子冷卻段的有效作用長度，C是儲存環(huán)的周長。βe和βi分別為電子和離子的相對論因子，表征二者的平均速度。

附錄125狀態(tài)和重合程度。圖4.DR實驗所采用的電子能量調制脈沖時序。（a）單極性調制：只有正向或者負向調制電壓（b）雙極性調制：包含正向和負向調制電壓雙向調制。每個能量點的測量過程是由10ms的調制和90ms的冷卻組成的調制序列。為了獲得復合速率系數譜，根據公式（4），實驗中需要實時測量并記錄的物理量包括：離子束流強，調制電位和時序，電子束流強，復合離子計數率等。為了實時采集這些信息并寫入數據文件，我們采用了基于NI-LabVIEW（PXI-e）框架的數據獲�。―AQ）系統(tǒng)。所有信號均與探測器計數信號同步記錄，所有數據在DAQ程序控制下，以DATALIST形式寫入文本文件。3數據分析本次實驗的直接實驗結果如圖5所示，即復合離子計數隨著調制電壓的變化關系。圖5.類鋰40Ca17+離子DR實驗中復合離子計數隨著調制電壓的變化關系。藍色為正向調制結果，青色為負向調制結果。DR譜即DR速率系數隨著碰撞能量（電子-離子質心系相對能量）的變化關系。根據DR共振條件，共振峰的能量位置其實對應于處于雙激發(fā)態(tài)離子的內部能級結構。重離子冷卻儲存

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