Влияние атомных процессов на зарядовые состояния и фракции быстрых тяжёлых ионов при прохождении через газовые, твердотельные и плазменные мишени

И.Ю. Толстихина^а, б, В.П. Шевелько^а
^аФизический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский проспект 53, Москва, 119991, Российская Федерация
^бМосковский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Институтский пер. 9, Долгопрудный, Московская обл., 141701, Российская Федерация

Представлен обзор экспериментальных данных и теоретических методов расчёта по исследованию атомных процессов с изменением зарядового состояния ионных пучков при прохождении через газовые, плазменные и твердотельные мишени. Основное внимание уделено процессам перезарядки и ионизации с участием тяжёлых многоэлектронных ионов (типа Ar^q+, Кr^q+, Pb^q+, W^q+, U^q+) при относительно больших и релятивистских энергиях E = 50 кэВ/нуклон — 10 ГэВ/нуклон, включая многоэлектронные процессы, приводящие к увеличению полных сечений на 50% и более. Большое место занимает рассмотрение тормозной способности вещества — основной величины, характеризующей потерю кинетической энергии ионов из-за взаимодействия с частицами вещества. Кратко рассмотрен вопрос о перезарядке тяжёлых ионов на атомах при медленных столкновениях E < 10 эВ/нуклон и роли возникающего при этих энергиях изотопического эффекта. Рассмотрены вопросы динамики формирования зарядовых фракций и равновесных зарядов ионных пучков при взаимодействии со средами на основе решения системы дифференциальных уравнений зарядового баланса, в том числе вопросы образования равновесных фракций и зарядов, равновесной толщины мишени, среднего заряда ионного пучка и т.д. Приведено краткое описание компьютерных программ ETACHA, GLOBAL, CHARGE, BREIT для расчёта зарядовых фракций как функции толщины мишени, а также рассмотрены некоторые приложения использования зарядовых фракций: при детектировании сверхтяжёлых элементов и решении задач лабораторной и астрофизической плазмы. Объяснение физических процессов и эффектов в работе проводится в терминах атомной физики с помощью столкновительных и радиационных характеристик тяжёлых многоэлектронных ионов при их взаимодействии с атомами, ионами, электронами и молекулами.

Текст pdf (1,1 Мб)

Скачивая файл я соглашаюсь с условиями использования.

English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2017.02.038071

Ключевые слова: ион-атомные столкновения, эффективные сечения, зарядовые фракции, уравнения зарядового баланса, тормозная способность, перезарядка, обдирка
PACS: 34.10.+x, 34.50.Fa, 34.70.+e (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2017.02.038071
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2018/3/b/
Web of Science

000435395400002
Scopus

2-s2.0-85042859797
ADS NASA

2018PhyU...61..247T
Цитата: Толстихина И Ю, Шевелько В П "Влияние атомных процессов на зарядовые состояния и фракции быстрых тяжёлых ионов при прохождении через газовые, твердотельные и плазменные мишени" УФН 188 267–300 (2018)

BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Русский

English

@article{Tolstikhina:2018,
	author = {И. Ю. Толстихина and В. П. Шевелько},
	title = {Влияние атомных процессов на зарядовые состояния и фракции быстрых тяжёлых ионов при прохождении через газовые, твердотельные и плазменные мишени},
	publisher = {Успехи физических наук},
	year = {2018},
	journal = {Усп. физ. наук},
	volume = {188},
	number = {3},
	pages = {267-300},
	url = {https://ufn.ru/ru/articles/2018/3/b/},
	doi = {10.3367/UFNr.2017.02.038071}
}

Поступила: 10 января 2017, доработана: 14 февраля 2017, одобрена в печать: 15 февраля 2017

English citation: Tolstikhina I Yu, Shevelko V P “Influence of atomic processes on charge states and fractions of fast heavy ions passing through gaseous, solid, and plasma targets” Phys. Usp. 61 247–279 (2018); DOI: 10.3367/UFNe.2017.02.038071