梅策香 張小安 周賢明 梁昌慧 曾利霞 張艷寧 杜樹斌 郭義盼 楊治虎

1) (咸陽師范學(xué)院,離子束與光物理實(shí)驗(yàn)室,咸陽 712000)

2) (中國(guó)原子能科學(xué)研究院核物理研究所,北京 102413)

3) (中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所,蘭州 730000)

利用中國(guó)原子能科學(xué)研究院 HI-13MV 串列加速器上提供的動(dòng)能為 15—55 MeV 的類氦C 離子分別轟擊Fe,Ni,Nb 和Mo 金屬厚靶,采 用HpGe 探測(cè)器 測(cè)量了K-X 射線,獲得了 相應(yīng)的K-X 射線的發(fā) 射截面.本文中由于各個(gè)靶原子外殼層電離度的不同,類氦C 離子與Fe,Ni 靶原子相互作用發(fā)射的Kβ 與Kα X 射線的分支強(qiáng)度比隨入射離子動(dòng)能增加而減小,而Nb,Mo 靶原子發(fā)射的K-X 射線分支強(qiáng)度比變化不明顯.利用厚靶截面公式計(jì)算了靶原子K-X 射線的發(fā)射截面,并與不同的理論模型及質(zhì)子的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比.結(jié)果表明隨類氦C 離子動(dòng)能的增大,Fe,Ni 靶原子發(fā)射的Kβ 與Kα X 射線的總產(chǎn)生截面與考慮多電離的兩體碰撞近似修正模型最為符合Nb,Mo 靶原子發(fā)射的Kβ 與Kα X 射線的總產(chǎn)生截面與平面波恩近似模型的理論值最為接近.質(zhì)子與單核子C 離子能量相同時(shí),質(zhì)子比類氦C 離子激發(fā)不同靶的K-X 射線產(chǎn)生截面約小3 個(gè)數(shù)量級(jí).

1 引言

離子與靶原子碰撞過程中,靶原子內(nèi)殼層電子激發(fā)或離化,退激發(fā)射光子、電子以及次級(jí)離子,其中光發(fā)射和次級(jí)離子的產(chǎn)額、能量分布等從不同方面反映了參與碰撞的離子和原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息,以及相互作用過程中的動(dòng)力學(xué)規(guī)律.近幾十年來,許多工作基于高能粒子束(電子、質(zhì)子、α 粒子以及重離子和激光)與原子碰撞相互作用過程中的物理學(xué)規(guī)律,積累了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).隨著研究的深入,人們能夠清晰地了解碰撞過程的物理圖像,并給出了準(zhǔn)確的量子力學(xué)方程.而碰撞過程是一個(gè)復(fù)雜的多體問題,目前的精確實(shí)驗(yàn)測(cè)量和理論研究還不完善,尤其是原子碰撞問題因?yàn)樯婕岸囿w非常復(fù)雜,所以通常不可能對(duì)近似值設(shè)定,即使是粗略的誤差限制[1].于是就有了Born 近似[2]、Bethe方法[3]、半經(jīng)典近似[4]、平面波恩近似(PWBA)[5]、兩體碰撞近似(binary-encounter approximation,BEA)[6,7],以及Brandt 和Lapicki[8]基于PWBA 對(duì)靶電子態(tài)作準(zhǔn)靜態(tài)近似,結(jié)合炮彈離子對(duì)靶原子的極化效應(yīng),相對(duì)效應(yīng)和炮彈的能損效應(yīng)形成ECPSSR 理論.這些近似理論都是成功的,即每一個(gè)理論所得到的結(jié)論沒有偏離其前期假設(shè),并在一定的范圍與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合得較好,其理論計(jì)算結(jié)果的不確定度來源于這些近似.對(duì)已有工作調(diào)研發(fā)現(xiàn)不同彈靶組合的粒子與原子碰撞實(shí)驗(yàn)結(jié)果,特別是入射粒子為質(zhì)子、電子、X 射線時(shí)與上述理論符合較好[9–13].

常見原子的特征X 射線(K,L 殼層X 射線)作為X 射線的能量標(biāo)準(zhǔn)廣泛應(yīng)用于先進(jìn)功能材料研究,高溫等離子體的光學(xué)診斷和天體物理研究等領(lǐng)域,多電荷態(tài)離子與原子相互作用的X 射線產(chǎn)生截面數(shù)據(jù)也被用于原子結(jié)構(gòu)探索和物質(zhì)成分分析等[14–18].因此離子與原子碰撞作為研究X 射線手段目前已成為重要的研究課題.在實(shí)驗(yàn)方面對(duì)于較輕離子如質(zhì)子,He 離子入射激發(fā)的靶原子X 射線的發(fā)射截面已積累了豐富的數(shù)據(jù),包括入射離子的速度范圍,靶原子的原子序數(shù)等[19–21],而高電荷態(tài)重離子入射的碰撞系統(tǒng),由于相互作用的物理過程及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等比較復(fù)雜,特別是中能區(qū),由于加速器和現(xiàn)有理論分析的限制系統(tǒng)研究相對(duì)較少,原子數(shù)據(jù)不完整,精度不高,天體元素X 射線數(shù)據(jù)的研究更為匱乏[22,23].另一方面,考慮到在浩瀚的宇宙中C,Fe 和Ni 等15 種元素的豐度最高[24],這些元素及其不同電荷態(tài)離子的Kα和Kβ射線譜的強(qiáng)度,展寬和紅移為星系核,X 射線雙星系統(tǒng),超新星演化研究提供了重要依據(jù).1999 年和2004 年多國(guó)合作先后建立Chandra 和XMM-Newton X 射線觀測(cè)站,為天體物理學(xué)家的研究提供豐富的X 射線數(shù)據(jù),Santos-Lleo 等[25,26]利用Fe 的Kα特征X 射線及其紅移發(fā)現(xiàn)在銀河系中存在質(zhì)量是太陽的3000 萬倍的超質(zhì)量黑洞,相信隨著我國(guó)太空站的建設(shè)和運(yùn)行,將為天文學(xué)家以及天體物理學(xué)家研究提供分辨更高的光譜數(shù)據(jù).分析現(xiàn)有的文獻(xiàn)[27,28]發(fā)現(xiàn),中能區(qū)類氦C 離子與金屬靶原子Fe,Ni 和Mo 等碰撞的K-X 射線產(chǎn)生截面研究的報(bào)道較少.Fe,Ni 元素是天體中豐度元素,Nb和Mo (Z=41,42)屬過渡金屬元素,是銀河系中的極貧金屬恒星中較輕的反鐵(trans-Fe)豐度元素,其演化過程發(fā)生(快,慢)中子俘獲或質(zhì)子俘獲,為天體物理學(xué)研究提供更重要的信息[24,29,30].

基于以上考慮,我們?cè)谥袊?guó)原子能科學(xué)研究院HI-13 MV 串列加速器上利用15—55 MeV 的類氦C 離子分別轟擊 Fe,Ni,Nb 和Mo 金屬靶,測(cè)量了入射離子與這些金屬靶相互作用過程中KX 射線的發(fā)射截面,分析和研究了K-X 射線分支強(qiáng)度比,并將截面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別與其他理論模型以及同核子能量下的氫離子入射做比較.

2 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)是在中國(guó)原子能科學(xué)研究院 HI-13 MV串列加速器上完成,實(shí)驗(yàn)裝置如圖1 所示,該加速器可為終端提供 2—13 MV 的電壓,本實(shí)驗(yàn)中使用的C4+離子的能量為15—55 MeV.實(shí)驗(yàn)中離子束通過孔直徑為1 mm 的限束光欄射向靶,靶面與束流方向成45°,在與束流成45°方向處放置探測(cè)器,探測(cè)離子束與0.1 mm 厚的金屬靶相互作用產(chǎn)生X 射線,靶室與探測(cè)器之間用50 μm 厚度的鈹窗隔離,實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí),保持真空度在10–5Pa.通過調(diào)節(jié)參數(shù)可以使加速器提供相對(duì)穩(wěn)定的束流,實(shí)驗(yàn)測(cè)量期間束流漲落在5%以內(nèi),實(shí)驗(yàn)前刻度好單位時(shí)間內(nèi)的離子個(gè)數(shù),靶前離子流強(qiáng)在nA 量級(jí),每個(gè)能量點(diǎn)測(cè)量選定1200 s.探測(cè)器的直徑為10 mm,探頭到靶中心的距離為112 mm,探測(cè)立體角為6.22 msr.離子束-靶相互作用產(chǎn)生的X 射線由ORTEC 公司生產(chǎn)的HpGe 探測(cè)器探測(cè),該探測(cè)器在55Fe放射源下分辨為180 eV.實(shí)驗(yàn)測(cè)量中探測(cè)器靠近靶室的隔離Be窗,探測(cè)器Be 窗厚度為 127 μm,靶室Be 窗厚度為50 μm,探測(cè)器與靶室隔離Be 窗之間有0.8 cm 空氣層,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過多道計(jì)數(shù)記錄技術(shù)獲得.HpGe 探測(cè)器探測(cè)效率曲線如圖2 所示,不同波段X 射線的探測(cè)效率也不相同,例如對(duì)于Fe 的KαX 射線,探測(cè)效率為95%,考慮靶室Be窗(穿透率為98.2%)和空氣層(穿透率為99.9%)的吸收,實(shí)際探測(cè)效率大約為93%.

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig.1.Schematic diagram of experimental equipment.

圖2 127 μm Be 窗厚度的HpGe 探測(cè)效率曲線Fig.2.Detection efficiency curve of HpGe with 127 μm Be window.

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 類氦C 離子與不同金屬靶作用產(chǎn)生的K-X 射線譜

利用Origin 8.5 非線性曲線的高斯擬合對(duì)15—55 MeV 的類氦C 離子轟擊Fe,Ni,Nb,Mo 金屬產(chǎn)生靶的K-X 射線譜進(jìn)行了擬合,圖3 為15 MeV的類氦C 離子轟擊各靶時(shí)產(chǎn)生光譜的擬合圖.從圖中可看出K-X 射線主要為Kα和Kβ譜,其能量與文獻(xiàn)[31]數(shù)據(jù)基本符合,Kα包括Kα1和Kα2兩條線,分別對(duì)應(yīng)2p3/2和2p1/2電子向1s 殼層的躍遷.由于靶原子2p3/2和2p1/2軌道上的電子束縛能差別較小,兩個(gè)軌道上電子退激到1s 空穴時(shí)對(duì)應(yīng)的兩條譜線能量差比較小.Kβ包括Kβ1和Kβ3兩條線,分別對(duì)應(yīng)3p3/2和3p1/2電子向1s 殼層的躍遷對(duì)應(yīng)的兩條譜線,能量差比Kα的兩條譜線能量差更小.例如,Fe 的2p3/2和2p1/2軌道上的電子束縛能為719.9 eV 和706.8 eV,分別退激到1s 空穴對(duì)應(yīng)的譜線的能量差為13.1 eV;Fe 的3p3/2和3p1/2軌道上的電子束縛能均為52.7 eV,分別退激到1s 空穴時(shí)對(duì)應(yīng)的譜線能量相等.圖3 中數(shù)據(jù)擬合時(shí)自動(dòng)生成的參數(shù)xc1 和xc2 分別代表靶原子的Kα和Kβ射線的能量,圖中已標(biāo)出.

圖3 15 MeV 類氦C 離子轟擊各靶產(chǎn)生的靶的 K-X 射線譜Fig.3.Targets K-X ray spectra produced by 15 MeV helium-like C ions.

考慮到入射離子的能損、束流線與探測(cè)器的夾角等因素[32],入射離子與厚靶表面相互作用過程中單粒子誘發(fā)X 射線產(chǎn)生截面計(jì)算公式的具體表達(dá)式為

其中,n(cm–3)為靶原子數(shù)密度,Y為單粒子X 射線產(chǎn)額,E(keV)為入射離子能,入射能量Ei處Y(E)導(dǎo)數(shù)dY/dE的取值,并不是簡(jiǎn)單的對(duì)Y(E)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合并求導(dǎo)取得,而是先對(duì)產(chǎn)額和能量做了對(duì)數(shù)變換處理,給出lnY和lnE之間的函數(shù)關(guān)系,然后通過換算得到dY/dE,具體表達(dá)式見(3)式[33–35],(keV/cm)為入射離子的能損,可由SRIM2008[36]計(jì)算得到,μ為目標(biāo)X 射線在靶材中的衰減常數(shù),θ 為束流入射方向與靶面法線的夾角,φ為X 射線探測(cè)器探測(cè)方向與束流方向的夾角,NX為探測(cè)立體角內(nèi)X 射線的計(jì)數(shù),Np為入射離子的計(jì)數(shù),Ω為探測(cè)立體角,η 為對(duì)應(yīng)X 射線能量的探測(cè)效率.實(shí)驗(yàn)的誤差主要來源有X 射線計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)誤差(<5%),入射離子的計(jì)數(shù)誤差(<5%),探測(cè)立體角的測(cè)量誤差(<3%),能損計(jì)算(<10%)和dY/dE的Origin 7.5 擬合產(chǎn)生的誤差(<10%)等,總誤差通過誤差傳遞公式可計(jì)算出,產(chǎn)生截面的總誤差范圍在16%之內(nèi).計(jì)算時(shí)先利用(1)式分別計(jì)算的Kα和Kβ產(chǎn)生截面,然后求和得到K 殼層總的產(chǎn)生截面.

3.2 入射能對(duì)射線分支強(qiáng)度比的影響

為了進(jìn)一步研究碰撞對(duì)多電離的影響,對(duì)類氦C 離子轟擊各靶時(shí)產(chǎn)生的各靶K-X 射線分支相對(duì)強(qiáng)度比隨入射離子動(dòng)能的變化進(jìn)行分析,考慮到探測(cè)器的效率以及厚靶對(duì)X 射線的吸收,計(jì)算KX 射線分支相對(duì)強(qiáng)度比時(shí)利用X 射線產(chǎn)生截面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)果如圖4 所示.分析發(fā)現(xiàn),Fe 靶和Ni 靶Kβ與KαX 射線的相對(duì)強(qiáng)度比隨入射離子動(dòng)能的增大而出現(xiàn)減小的趨勢(shì),而Nb 靶和Mo 靶Kβ與KαX 射線的相對(duì)強(qiáng)度比隨入射離子動(dòng)能變化無明顯變化趨勢(shì).從原子內(nèi)殼層過程分析,類氦C 離子與各靶原子碰撞過程中,靶原子產(chǎn)生了K 殼層電離并形成L,M 殼層的多電離,電離度隨入射能量的變化而變化[37].靶原子K 殼層空穴退激過程主要有特征X 射線發(fā)射和俄歇電子發(fā)射,退激概率的總和為1.當(dāng)外殼層發(fā)生多電離時(shí),由于電子的缺失,俄歇過程被抑制,X 射線增強(qiáng).KβX 射線發(fā)射對(duì)應(yīng)的是K-M 輻射躍遷,KαX 射線輻射對(duì)應(yīng)的是K-L 輻射躍遷.Fe 的原子組態(tài)為[Ar]3d64s2,Ni 的原子組態(tài)為[Ar]3d84s2,兩種元素的L 殼層全滿而M 殼層未滿.碰撞過程中隨著入射動(dòng)能的增大靶原子L,M 殼層的多電離也發(fā)生了變化,倘若M 殼層以外的電子多電離度增加,則俄歇電子缺失,X 射線發(fā)射概率增大,Kβ輻射增強(qiáng),Kβ與KαX 射線的相對(duì)強(qiáng)度會(huì)隨入射能的增大而增大.但實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著入射動(dòng)能的增大,Fe 的Kβ與KαX 射線的相對(duì)強(qiáng)度比減小,以此推測(cè)隨著入射能的增大,Fe,Ni 靶原子外殼層多電離度減小,導(dǎo)致Kβ輻射減弱.而對(duì)于Nb 和Mo 其原子組態(tài)分別為[Kr]4d45s1,[Kr]4d55s1,兩種元素的L 和M 殼層電子均為全滿,隨著入射動(dòng)能的增大,Nb,Mo 原子M 和L 殼層的多電離變化不明顯,因此Nb 靶和Mo 靶Kβ與KαX 射線的分支強(qiáng)度比隨入射離子動(dòng)能變化有浮動(dòng)但無明顯變化趨勢(shì).綜上,支殼層電子全滿和未全滿明顯影響該支殼層的電離度.

圖4 類氦C 離子誘發(fā)不同金屬靶的K-X 射線分支比隨入射能量的變化Fig.4.Variation of K-X ray branching ratio of different metal targets induced by helium-like C ions with incident energy.

3.3 類氦C 離子與質(zhì)子分別入射各靶的X 射線產(chǎn)生截面比較

同核子能量下高電荷重離子與氫離子入射產(chǎn)生截面的比較,可以作為入射離子選擇的依據(jù),因此本節(jié)對(duì)單核子能量在1.6—3.75 MeV 的C4+轟擊各靶時(shí)產(chǎn)生的Kβ與KαX 射線產(chǎn)生截面總和的實(shí)驗(yàn)值與參考文獻(xiàn)[19]中質(zhì)子轟擊各靶的產(chǎn)生截面進(jìn)行比較,如圖5 所示.比較發(fā)現(xiàn),對(duì)于Fe 靶和Ni靶,質(zhì)子激發(fā)的截面在101—102barn 量級(jí),C4+離子激發(fā)的截面在104barn 量級(jí);而對(duì)Nb 靶和Mo靶,質(zhì)子激發(fā)的截面在101barn 量級(jí),C4+離子激發(fā)的截面在103barn 量級(jí).即同核子能量下,較高電荷態(tài)重離子激發(fā)X 射線的截面比氫離子要大的多,為102—103倍.這是由于重離子轟擊時(shí)靶原子L 殼層發(fā)生了多電離,導(dǎo)致靶的K-X 射線產(chǎn)生截面增加[38–40].

圖5 單核子能量下C4+與H 分別入射各靶的X 射線產(chǎn)生截面比較Fig.5.Comparison of X ray generation cross sections of C4+ and H incident on each target at single nucleon energy.

3.4 靶原子X 射線的產(chǎn)生截面

按照原子結(jié)構(gòu)和光譜理論,靶原子K 殼層X射線的產(chǎn)生截面理論上可以通過(4)式計(jì)算得到:

其中N是對(duì)應(yīng)i殼層的電子個(gè)數(shù),Z是入射離子的電荷態(tài),σ0=6.56×10–14cm2·eV2,U為電子束縛能,G(V) 是約化速度的函數(shù),約化速度V=vp/vi(vp是入射離子的速度,vi是i殼層電子的平均速度),α=4V2(1+1/V),對(duì)于V<0.206 時(shí)[6]可近似取G(V)=4V4/15 .另外為了與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,根據(jù)PWBA 和ECPSSR 理論,利用ADDS-V4-0版本的ISICS 程序[5]分別計(jì)算各靶的K-X 射線產(chǎn)生截面值,結(jié)果見圖6.已有的研究表明經(jīng)典兩體碰撞近似的BEA 模型,給出的X 射線電離截面正比于G(V)函數(shù),而G(V)的代數(shù)表達(dá)式取決于速度比(vp/vi)的取值范圍,該模型適合裸核入射時(shí)靶原子K 殼層電離截面的描述[6,7].PWBA 模型是Born 一級(jí)近似理論,與滿足條件Z1?Z2和vp?vi(其中Z1,vp表示入射離子的原子序數(shù)和速度,Z2代表靶原子序數(shù),vi表示靶原子某殼層電子速度)的碰撞系統(tǒng)符合[5].ECPSSR 模型為靜態(tài)微擾理論近似,目前較低能區(qū)(～1 MeV)理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合得較好[8,41].而本文分析的彈靶組合Z1

圖6 類氦C 離子激發(fā)不同金屬靶的K-X 射線截面隨入射能量的變化Fig.6.K-X ray cross sections of helium-like C ions excited different metal targets as a function of incident energy.

圖6 給出了類氦C 離子束轟擊不同金屬靶時(shí)形成的Kα和KβX 射線產(chǎn)生截面總和隨入射離子動(dòng)能的變化曲線以及不同理論的計(jì)算結(jié)果.結(jié)果表明,對(duì)于Fe 靶和Ni靶,PWBA 和ECPSSR 模型的變化趨勢(shì)與實(shí)驗(yàn)值相差甚遠(yuǎn),而半經(jīng)典的BEA 模型的理論值變化趨勢(shì)與實(shí)驗(yàn)值變化趨勢(shì)最接近,但實(shí)驗(yàn)值均大于BEA 的計(jì)算結(jié)果.考慮到隨著入射能的增大,靶原子L 殼層多電離增加,導(dǎo)致K-X 射線的熒光產(chǎn)額增大,因此實(shí)驗(yàn)測(cè)量值會(huì)高于僅考慮單電離采用原子數(shù)據(jù)的BEA 模型.為了進(jìn)一步討論,考慮多電離對(duì)熒光產(chǎn)額的修正,假設(shè)極限條件下L 殼層以及以外殼層電子完全電離,則熒光產(chǎn)額為1,將BEA 模型修正為BEA-MI.從計(jì)算結(jié)果來看,實(shí)驗(yàn)值基本上都包含在BEA 與BEA-MI 區(qū)域內(nèi),且隨入射動(dòng)能的增大,熒光產(chǎn)額發(fā)生了變化,在入射動(dòng)能較小時(shí),熒光產(chǎn)額增加越大,實(shí)驗(yàn)值越接近BEA-MI;隨著入射動(dòng)能繼續(xù)增大,熒光產(chǎn)額逐漸變小,實(shí)驗(yàn)值越接近BEA 模型.這說明,對(duì)于較高電荷態(tài)的重離子碰撞激發(fā)K 殼層電離的描述,在15—55 MeV 能區(qū)內(nèi)BEA 理論比較符合,但是需要進(jìn)一步修正.

對(duì)于Nb 靶和Mo靶,PWBA 模型的理論值與實(shí)驗(yàn)值最為接近,但實(shí)驗(yàn)值均大于ECPSSR,BEA,BEA-MI 模型計(jì)算的理論值,這與Fe 靶和Ni靶明顯不同.隨著靶原子序數(shù)的增加,例如Nb 靶原子L 殼層2s1/2,2p1/2,2p3/2電子的束縛能(分別為2698,2465,2371 eV)比Fe 靶原子L 殼層2s1/2,2p1/2,2p3/2電子的束縛能(分別為844,719,706 eV)要大的多,在相同入射動(dòng)能條件下,入射離子與靶原子碰撞引起的Nb 靶L 殼層多電離效應(yīng)會(huì)減弱.因此熒光產(chǎn)額的修正并沒有使BEA 模型得到改善.綜上,該能區(qū)Fe 靶和Ni 靶實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與BEA 模型符合度高,而Nb 靶和Mo 靶與PWBA 符合度高.

4 結(jié)論

本文測(cè)量和分析了動(dòng)能為15—55 MeV 的類氦C 離子分別與Fe,Ni,Nb,Mo 靶作用產(chǎn)生的K-X特征譜線,對(duì)射線的分支強(qiáng)度比以及射線的產(chǎn)生截面進(jìn)行了討論分析.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn): 26 號(hào)元素Fe 靶和28 號(hào)元素Ni靶,由于外殼層多電離效應(yīng)減弱導(dǎo)致Kβ與KαX 射線的相對(duì)強(qiáng)度比隨入射離子動(dòng)能的增加而減小,而41 號(hào)元素Nb 靶和42 號(hào)元素Mo靶多電離效應(yīng)不明顯導(dǎo)致Kβ與KαX 射線的相對(duì)強(qiáng)度比隨入射離子動(dòng)能變化無明顯變化趨勢(shì).作為選擇入射離子的依據(jù),比較分析了同核子能量下高電荷態(tài)重離子與氫離子入射金屬靶的K-X 射線產(chǎn)生截面,由于重離子轟擊時(shí)靶原子L 及以外的殼層發(fā)生了多電離,導(dǎo)致靶的K-X 射線產(chǎn)生截面增加,結(jié)果表明類氦C 離子激發(fā)X 射線的總截面比氫離子要為102—103倍.

入射能量不同的類氦C 離子碰撞產(chǎn)生靶原子L 殼層多電離的程度以及相應(yīng)的電子排布會(huì)有所不同,引起K-X 射線熒光產(chǎn)額的變化也會(huì)不同,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),靶原子序數(shù)較小時(shí)越明顯.如果考慮碰撞產(chǎn)生多電離的具體情況,使用準(zhǔn)確的多電離熒光產(chǎn)額數(shù)據(jù)BEA 將會(huì)很好地預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,因此可認(rèn)為靶原子序數(shù)較小時(shí),BEA 理論比PWBA和ECPSSR 理論更適合描述該能區(qū)較高電荷態(tài)重離子碰撞激發(fā)靶原子內(nèi)殼層電離.多電離熒光產(chǎn)額的獲得需要更多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持,后續(xù)實(shí)驗(yàn)中將繼續(xù)分析.