本发明专利技术属于物理实验技术领域，具体为一种高电荷态离子电子俘获绝对截面测量装置。本发明专利技术实验装置包括：气室、平行板静电分析器、位置灵敏探测器、电子学系统、真空腔室、分子泵机组。其中，气室中注入气压极低的实验所需气体，离子束在气室中与原子或分子发生电子俘获过程；平行板静电分析器用于对离子束进行电荷态分析，根据电荷态不同，在平行板电场中受力也不同，穿出平行板后经过一段自由飞行，使不同电荷态的离子发生横向偏移；最后由大面积位置灵敏探测器把不同轨迹的离子都探测下来。实验各部分均安装在真空室中。本装置可高精度测量高电荷态离子与各种气体原子或分子发生电子俘获过程的绝对截面。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于物理实验，具体涉及一种高电荷态离子电子俘获绝对截面测量装置，用于高精度测量高电荷态离子与原子分子作用过程中俘获电子的绝对截面。
技术介绍
1、高电荷态离子广泛存在于自然界中，离子与原子分子的碰撞是自然界中物质相互作用的主要微观过程之一。高电荷态离子与中性原子分子碰撞中，电荷交换是炮弹离子俘获靶电子到其束缚态对的物理过程。当入射粒子速度和电子轨道速度相近时，电荷交换是绝对主导的反应过程。这类电荷交换广泛存在于高温天体和聚变等离子环境中，例如，1996年伦琴卫星首次观测到百武彗星发射的x射线谱，该谱线被认为是太阳风中的氧和碳等高电荷态离子与彗星物质发生电荷交换碰撞引起的。在人造聚变堆中，高电荷态离子作为等离子体中的主要杂质之一，其与聚变反应产物的电荷交换过程也是等离子体内杂质光谱的重要来源。因此，电荷交换过程的高精度实验测量和可靠的理论计算在理解微观机理和等离子体建模方面都至关重要，其实验总截面常常是检验两原子中心束缚量子态转移理论的重要物理量。
2、从上个世纪开始，人们开始陆续开展高电荷态离子与原子分子碰撞过程中电子俘获绝对截面实验研究，然后，实验精度一般在15％～25％之间，主要原因在于高电荷态离子发生电子俘获以后电荷态发生变化，通常用多个探测器对多个电荷态离子进行探测，而不同探测性之间效率差异会对实验精度造成很大影响。此外以前实验中高电荷态离子的能量范围也有限，一般加速电压低于30千伏，原因是具体的探测器只能对特定能区的离子进行测量，很难有探测器实现宽能区的离子的高效率探测功能。
>技术实现思路1、本专利技术的目的是提供一种能够测量高电荷态离子与原子分子碰撞过程中电子俘获绝对截面的实验装置。
2、本专利技术提供的高电荷态离子电子俘获绝对截面测量装置，其结构参见图1，具体包括：气室、平行板静电分析器、位置灵敏探测器、电子学系统、真空腔室、分子泵机组；其中：
3、所述气室，是高电荷态离子与原子或分子发生反应的区域，具体为一个圆柱形不锈钢腔体，其长度为55-65mm的圆柱形不锈钢腔体，直径为30-35mm；圆柱前后两个平面中心各开有一个小孔，用于通过离子束；柱形腔室侧面开口，通过管道与电容压力规管相连，用于对气室内气体压强进行检测；气室还通过微漏阀与气体钢瓶链接。气室如图2所示。
4、所述平行板静电分析器，由两组平行板电极组成，x方向电极板长度比较长(如为100-120mm)，为主分析电场；y方向电极板比较短(如为50-60mm)，主要用于对离子束位置进行微弱调整。平行板静电分析器如图3所示。
5、所述位置灵敏探测器，由两片微通道板及延迟线阳极组成，探测器有效工作面积为直径75-85mm的圆。探测器也可以采用微通道板与多阳极组合。只需要满足高效率和均匀性好的条件。
6、所述电子学系统，为信息处理模块，对位置灵敏探测器的信号进行处理和记录；读出探测器上离子位置信息。
7、所述真空腔室及分子泵机组，用于产生整个装置工作的高真空条件；气室、平行板静电分析器及位置灵敏探测器均放置于真空腔室中。
8、本专利技术中，系统的真空管道采用304不锈钢，连接处用cf标准的法兰配合无氧铜密封圈，确保系统工作时无漏气。用分子泵配合机械泵对真空管道进行抽真空，保持系统真空好于1×10-8torr。真空腔室如图4所示。
9、本专利技术中，气室、平行板静电分析器与位置灵敏探测器三者有机结合，气室为高电荷态离子与原子或分子发生反应的区域，高电荷态离子从原子或分子中俘获电子以后电荷态发生改变；此时通过平行板静电分析器对离子束进行电荷态分析，根据电场与带电离子之间的作用力，使不同电荷态离子发生轨迹偏转，由此可以有效区分不同电荷态的离子；最后不同轨迹的离子由位置灵敏探测器进行测量，经电子学系统处理以后读出位置信息，根据位置信息可以判断离子的电荷态。
10、本实验装置可以实现对宽能区高电荷态离子与原子分子碰撞过程中电子俘获绝对截面的测量。
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【技术保护点】
1.一种高电荷态离子电子俘获绝对截面测量装置，其特征在于，包括：气室、平行板静电分析器、位置灵敏探测器、电子学系统、真空腔室和分子泵机组；其中：
2.根据权利要求1所述的高电荷态离子电子俘获绝对截面测量装置，其特征在于，气室、平行板静电分析器与位置灵敏探测器三者有机结合，气室为高电荷态离子与原子或分子发生反应的区域，高电荷态离子从原子或分子中俘获电子以后电荷态发生改变；此时通过平行板静电分析器对离子束进行电荷态分析，根据电场与带电离子之间的作用力，使不同电荷态离子发生轨迹偏转，由此可以有效区分不同电荷态的离子；最后不同轨迹的离子由位置灵敏探测器进行测量，经电子学系统处理以后读出位置信息，根据位置信息判断离子的电荷态。
3.根据权利要求1所述的高电荷态离子电子俘获绝对截面测量装置，其特征在于，涉及到真空管道采用304不锈钢，连接处用CF标准的法兰配合无氧铜密封圈，确保装置工作时无漏气。
4.根据权利要求3所述的高电荷态离子电子俘获绝对截面测量装置，其特征在于，用分子泵配合机械泵对真空管道进行抽真空，保持系统真空优于1×10-8Torr。
【技术特征摘要】
1.一种高电荷态离子电子俘获绝对截面测量装置，其特征在于，包括：气室、平行板静电分析器、位置灵敏探测器、电子学系统、真空腔室和分子泵机组；其中：
2.根据权利要求1所述的高电荷态离子电子俘获绝对截面测量装置，其特征在于，气室、平行板静电分析器与位置灵敏探测器三者有机结合，气室为高电荷态离子与原子或分子发生反应的区域，高电荷态离子从原子或分子中俘获电子以后电荷态发生改变；此时通过平行板静电分析器对离子束进行电荷态分析，根据电场与带电离子之间的作用力，使不同电荷态离子发生轨迹偏转...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏宝仁，魏龙，张煜，肖君，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：
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