利用高电荷态离子通过纳米微孔箔(microcapillary foils)的微细管,可以研究高电荷态离子与微细管内壁表面原子的相互作用。相比高电荷态离子与厚靶表面相互作用的常规方法,该研究方法能够直接得到高电荷态离子与表面原子相互作用形成"空心原子(离子)"的信息。本项目1.通过测量穿过微细管的"空心原子(离子)"的角分布和飞行时间,探索高电荷态离子强库仑场下电子转移的动力学过程;2.通过对空心原
系统研究了高电荷态离子与固体表面作用中的可见光,X射线,二次电子和二次离子的发射以及高电荷态离子的纳米蚀刻效应;同时课题还研制了一套用于高电荷态离子与微孔箔作用研究的靶室及微控靶系统,并研究了高电荷态离子穿过纳米微孔箔后的角分布等。发现了高电荷态离子高效激发表面原子特征光谱的临界电荷态,并提出面等离激元激发机制成功解释了这一现象;通过与多电荷态离子X射线谱的比对,清晰显示了空心原子X射线谱的特征,又一次从实验上证实了空心原子的存在;发现了高电荷态离子激发表面原子X射线的"阈"效应,结合系统的发射截面研究数据,分析了"直接库仑"过程在激发和电离靶原子内壳层电子中的作用;揭示了高电荷态离子在靶表面的电子阻止能损,核阻止能损以及势能沉积对二次电子和二次离子产额的贡献;发现纳米蚀点随着入射离子能量沉积尤其是势能沉积的增加显著增大,而金的纳米颗粒会在高电荷态离子的作用下 "熔合"成更大的颗粒;实验中还发现微孔箔双面镀金可以显著提高离子束的传输效率。该项基金课题提升了国内高电荷态离子与表面作用研究的实验和理论水平,为高电荷态离子物理,等离子体物理、天体物理等研究提供了重要的基础数据和和技术支持。