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实验14 离子迁移数的测定－界面法实验目的1. 采用界面法测定H ＋离子的迁移数。
2. 掌握测定离子迁移数的基本原理和方法。
实验原理当电流通过电解电池的电介质溶液时，两极发生化学变化，溶液中阳离子和阴离子分别向阴极与阳极迁移。
假若两种离子传递的电量分别为q +和q -，通过的总电量为Q q q +-=+每种离子传递的电量与总电量之比，称为离子迁移数。
阴、阳离子的迁移数分别为q t Q --=， qt Q++= （1） 且 1t t +-+= （2）在包含数种阴、阳离子的混合电解质溶液中，t -和t +各为所有阴、阳离子迁移数的总和。
一般增加某种离子的浓度，则该离子传递电量的百分数增加，离子迁移数也相应增加。
但对于仅含一种电解质的溶液，浓度改变使离子间的引力场改变，离子迁移数也会改变，但变化的大小与正负因不同物质而异。
温度改变，迁移数也会发生变化，一般温度升高时，t -和t +的差别减小。
测定离子迁移数，对于了解离子的性质有很重要的意义。
迁移数的测定方法有界面法、希托夫法和电势法等，本实验详细介绍界面法。
利用界面移动法测迁移数的实验可分为两类:一类是使用两种指示离子，造成两个界面;另一类是只用一种指示离子，有一个界面。
本实验是用后一种方法，以镉离子作为指示离子，测某浓度的盐酸溶液中氢离子的迁移数。
在一截面均匀的垂直放置的迁移管中，充满HCl 溶液，通以电流，当有电量为Q 的电流通过每个静止的截面时，t Q +当量的+H 通过界面向上走，t Q -当量的Cl -通过界面往下行。
假定在管的下部某处存在一个界面（aa '），在该界面以下没有H +，而被其它的正离子（例如2Cd+）取代，则此界面将随着H +往上迁移而移动，界面的位置可通过界面上下溶液性质的差异而测定。
例如，利用pH 值的不同指示剂显示颜色不同，测出界面。
在正常条件下，界面保持清晰，界面以上的一段溶液保持均匀，H +往上迁移的平均速率，等于界面向上移动的速率。
离子-原子（分子）碰撞的实验技术1.1实验原理离子一原子碰撞的产物携带着碰撞过程的动力学信息，通过测量碰撞产物的状态,可以研究碰撞过程的动力学。
早期的离子一原子碰撞实验只能对某一种碰撞产物进行单独测量，如分别测量碰撞中产生的反冲离子或者散射离子的电荷态,研究碰撞过程中靶原子失去电子或入射离子俘获电子的情况；测量X射线的能量,研究靶原子的内壳电离过程等。
随着实验技术的发展，实验可以对不同碰撞产物进行符合关联测量，以得到碰撞过程的更为详细的信息。
根据具体的实验条件，本工作对散射离子电荷态和反冲离子电荷态进行了符合测量，得到了每一次碰撞事件中靶原子失去的电子个数和入射离子得到(或失去)的电子个数。
本实验采用的是由中科院近代物理研究所ECR 源(electron cyclotron resonant ion sources)提供Xe q+离子束。
ECR源的引出端电压在10—25kV之间可调，离子能量相应为10q—25q ( keV )，微波频率为14.5GHz。
从ECR离子源引出的离子束，经过分析磁铁选择所需的离子电荷态，然后再经过两个双维可调的光阑准直、限束。
束流离子进入靶室与气体原子分子发生碰撞后，反冲的离子在平行板静电场的作用下被引出并加速，经过一个无场漂移区后被电子倍增器探测；散射离子经过一个平行板静电场进行偏转，最后到达位置灵敏微探测器(PSD)。
实验装置如图1.1所示：图1.1 实验装置示意图1.2 ECR离子源工作原理ECR离子源：电子回旋共振离子源，是微波能量通过微波输入窗，经波导或天线耦合进入放电室内，在窗上表面的永磁系统产生高强磁场作用下，放电室内气体分子外层电子做回旋运动,其回旋角频率为：ω (2)e=eB/m当ωe和外施微波角频率相等的情况下，为共振状态，运动电子能从微波中不断、有效地接受能量提高电子的温度，使气体发生电离。
在低气压的情况下，电子在与气体分子或和原子相邻两次的碰撞之间回旋次数可能会更多，而每回旋一次能量就增加，因此也就可以获得较高密度的等离子体。
氢分子离子与氮分子碰撞电荷交换率常数的测定
汪端伟;钱卉仙
【期刊名称】《原子与分子物理学报》
【年(卷),期】1990(0)S1
【摘要】利用实验室最近建立起来的离子存储器进行了慢速离子与原子碰撞的实验研究,测定了电荷交换过程的率常数。
离子存储器由两个端电极和一个环电极组成,置于真空室内。
端电极与环电极间加有约12V电压,沿轴线方向加有约0.5T的磁场。
电极间的一些离子在电场和磁场的作用下做沿轴线方向的振动和绕轴的转动,可以不与电极碰撞而长时间的存在。
真空室内置入另一种气体后,气体原子和离子碰撞有电荷过程使离子数目减少。
离子数目的变化可用下式表示
【总页数】1页(P223-223)
【作者】汪端伟;钱卉仙
【作者单位】[1]北京师范大学物理系;[2]北京师范大学物理系
【正文语种】中文
【中图分类】O4
【相关文献】
1.高电荷态Arq+与Ne碰撞中入射离子电荷交换截面的研究 [J], 马新文;陈熙萌;刘惠萍;杨治虎;申自勇;王友德;于得洋;刘兆远
2.氢分子离子与氮分子碰撞过程的实验研究 [J], 汪端伟;钱卉仙
3.离子与H碰撞中的电荷交换和电离 [J], 邱玉波;龙燕秋
4.络合物性质的研究Ⅱ.离子交换-电位滴定法测定络合物的电荷数 [J], 王志铿;陈
显堂;张昇晖;王宗廷
5.离子交换法测定K_3[Fe(CN)_6]阴离子电荷数 [J], 郎德龙
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离⼦迁移数的测量离⼦迁移数的测量1、电解重量分析法将三个表⾯经抛光的固体电解质⽚串接在两电极之间，通直流电电解，经⼀定时间后，根据法拉第定律计算并分析各个电解质⽚的重量，可确定离⼦迁移数和电⼦迁移数。
通电后导电离⼦迁移，会改变电解质⽚的重量，如果重量的变化量与根据法拉第定律计算的数量相等，则离⼦迁移数为1；如果重量差⼩于法拉第定律的计算量，则离⼦迁移数⼩于1。
离⼦迁移数为：t i = W/QM也可⽤此法鉴别导电离⼦种类：将两⽚电解质⽚固定在两⾦属电极之间；⾦属电极的成分是电解质的⼀个组分。
若是阴离⼦导体；通电后，阴离⼦向阳极迁移，与阳极⾦属离⼦化合，使靠近阳极的电解质⽚增重，靠近阴极的电解质⽚减轻；若是阳离⼦导体，则阳离⼦迁移到阴极，使阴极增重，阳极则被电解减轻。
不仅可判断导电离⼦种类，还可计算出离⼦迁移数。
2、电池电动势测量法当固体电解质置于两个已知的参考电极之间，形成⼀可逆电池。
此时，两电极间产⽣⼀固定的符合热⼒学的电动势E。
若存在电⼦导电时，产⽣的电动势被电⼦导电产⽣的短路电流所减低。
实际测量的电动势为E＇将低于电池热⼒学理论电动势E。
L为电解质的厚度，L/σI为电解质的离⼦阻抗，L/σe为电解质的电⼦阻抗,E＇= E - I i L/σI = I e L/σe因为测量的是开路电压，所以有I i=I e,可得: I=Eσiσe/L(σe+σI) 消去I e 和I iE＇=Eσi /(σe +σI)＝Et i t i = E'/EE是电解质电池的理论热⼒学电动势，可由电池反应的⾃由焓变化?G?计算：E＝－?G?/nF。
（n为导电离⼦的电荷数）电解质存在电⼦导电时测量到的电动势E＇低于热⼒学电动势E。
由已知的热⼒学数据，和测量的电动势可从上式计算出电解质的离⼦迁移数t i和电⼦迁移数t e。
（t e=I-t i）电池电动势法测量离⼦迁移数，快速，简单，精确度较⾼。
被⼴泛应⽤。
3、直流极化（Wagner极化）法测量测量固体电解质低电⼦电导时，最好⽤Wagner极化电池法。
离子与分子碰撞的电荷转移截面测量离子与分子碰撞的电荷转移截面测量涉及多体动力学，离子与原子分子之间的库伦作用，电子之间的库伦作用等，具有重要的研究意义。
分子，得到单电子与双电子转移产物Xe19+、本实验采用ECR离子源Xe20+轰击N2Xe18+和气室气压关系，计算得到单电子与双电子的电荷转移截面，再利用COB经典过垒模型模型进行修正。
第一章绪论1.1 离子与原子（分子）碰撞的基本概述高电荷态离子是指处于高度带电状态的离子，很高能量的相撞或是吸收高能量的光子让这些离子损失许多的电子，在实验室中能通过重离子加速器和电子束离子阱来产生及研究。
离子与分子碰撞涉及多体动力学，离子与原子分子之间的库伦作用，电子之间的库伦作用等，具有重要的研究意义。
离子与分子碰撞的电荷转移截面测量对于碰撞动力学的基础研究很重要，而且这些截面在人工等离子体、天体等离子体、各种能量交换过程、离子束辐照等的研究都非常关键。
1.2离子--原子（分子）碰撞反应过程高电荷态离子与原子碰撞可以表示为：A q++B→A(q-k)++B l++(l-k)e- (1)其中 q 是入射离子的电荷数；k 是俘获电子的数目；l 是靶原子失去的电子数；(l -k)是发射电子数。
从实验探测和理论分析的角度,离子一原子碰撞反应过程可以分以下四种情况进行描述:(1)直接电离过程:k=0,l≥1,即入射离子不发生俘获,只是扰动靶原子并使靶电离l个电子。
(2)纯电子俘获过程:k=l,k≥1,在碰撞过程中,有l个电子从靶原子转移到入射离子,但没有电子出射。
(3)转移电离过程:l-k≥1,k≥1,在入射离子从靶原子俘获了k个电子的同时,靶原子还有l-k个电子被电离并逸入真空。
(4)入射离子电子损失过程:k≤-1,l≥O,即入射离子在碰撞过程中失去了一k 个电子,入射离子电子损失过程往往伴随着靶原子的电离过程。
在四种碰撞反应过程中,反应道区分主要依据电荷转移的情况。
质谱碰撞能单位v或者ev-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容：质谱碰撞能是质谱学领域中的一个重要参数，用于描述分子离子在质谱仪内部与碰撞气体发生碰撞时所具备的能量。
它在质谱仪的原理和实际应用中起着至关重要的作用。
本文旨在介绍质谱碰撞能的计量单位v和ev，探讨它们在质谱学研究中的应用领域，以及对其重要性的总结和未来研究展望。
在第二章的内容中，我们将详细介绍质谱碰撞能的定义和意义。
我们将探讨质谱碰撞能在质谱仪中的作用，以及它对质谱数据的影响，从而加深我们对质谱碰撞能的理解。
然后，我们将介绍质谱碰撞能的计量单位v和ev。
我们将探讨它们的定义、换算关系以及它们在质谱学中的使用情况。
通过对这些计量单位的研究，我们将能够更好地理解质谱碰撞能的数值表示和不同单位的转换。
最后，在第二章的最后一部分，我们将讨论质谱碰撞能单位v和ev在不同应用领域中的具体应用。
我们将探讨质谱碰撞能在环境科学、生物医学和化学等领域的重要性，以及它们在这些领域中的具体应用案例。
这将有助于我们更全面地认识质谱碰撞能的价值和意义。
通过本文的研究，我们希望能够更深入地了解质谱碰撞能单位v和ev 的定义、计量单位以及在科学研究中的应用。
这将为质谱学领域的研究提供更为准确和可靠的数据支持，促进相关领域的发展和进步。
同时，我们也希望能够引起更多研究者对质谱碰撞能单位v和ev的关注，进一步推动该领域的研究和应用的发展。
文章结构部分的内容可以从以下几个方面展开：首先，介绍文章的整体框架和结构。
可以说明文章的主要分为引言、正文和结论三个部分，每个部分的内容和目的。
其次，具体描述引言部分的内容和目的。
引言部分通常用来引出文章的背景和问题，提出研究的动机和意义。
可以指出引言部分的目的是为了让读者了解质谱碰撞能单位v和ev的背景和重要性，以及本文的研究目的。
然后，详细说明正文部分的内容和目的。
正文部分是文章的重点，包括质谱碰撞能的定义和意义、质谱碰撞能的计量单位v和ev的介绍以及质谱碰撞能单位v和ev的应用领域。
![一种基于机器学习的气体分子电离碰撞截面预测方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/6287faf35ebfc77da26925c52cc58bd6318693cc.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010936320.3(22)申请日 2020.09.08(71)申请人 东南大学地址 210000 江苏省南京市玄武区新街口街道四牌楼2号(72)发明人 仲林林 顾琦 郑尚直 (74)专利代理机构 北京同辉知识产权代理事务所(普通合伙) 11357代理人 王依(51)Int.Cl.G06F 30/25(2020.01)G06F 30/27(2020.01)G16C 20/20(2019.01)(54)发明名称一种基于机器学习的气体分子电离碰撞截面预测方法(57)摘要本发明涉及气体分子碰撞截面技术领域，尤其是一种气体分子电离碰撞截面的预测方法，为了快速获得气体分子电离碰撞截面，现提出如下方案，其包括如下步骤：步骤1，根据待预测的第一气体分子，选择比第一气体分子的原子数少的第二气体分子作为训练集气体分子；步骤2，计算训练集气体分子电离碰撞截面；步骤3，选择机器学习模型；步骤4，在所述机器学习模型中建立f(X)＝y的映射关系；步骤5，根据所述特征向量和训练集气体分子电离碰撞截面训练机器学习模型；步骤6，在机器模型中输入第一气体分子的特征向量，预测第一气体分子电离碰撞截面。
本发明达到了快速获得气体分子电离碰撞截面的目的。
权利要求书2页 说明书5页 附图2页CN 112100896 A 2020.12.18C N 112100896A1.一种基于机器学习的气体分子电离碰撞截面预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，根据待预测的第一气体分子，选择比第一气体分子的原子数少的第二气体分子作为训练集气体分子，所述第二气体分子与第一气体分子所含元素种类相同；步骤2，计算训练集气体分子电离碰撞截面；步骤3，选择机器学习模型；步骤4，在所述机器学习模型中建立f(X)＝y的映射关系，所述X为表征气体分子电离碰撞截面的特征向量，所述y为气体分子电离碰撞截面；步骤5，根据所述特征向量和训练集气体分子电离碰撞截面训练机器学习模型；步骤6，在所述机器模型中输入第一气体分子的特征向量，预测第一气体分子电离碰撞截面。
氟离子碰撞引起铅原子L壳层X射线产生截面的实验测量吕牛;常宏伟;张艳萍;徐进章;杜树斌【摘要】实验测量了20-50 MeV的F离子碰撞Pb原子产生的L壳层X射线,研究了Pb的L各支壳层X射线产生截面δ(L1),6(Lα),rn(Lβ),δ(Lγ)和δ(Ltot)与入射离子能量的关系.结果显示:在本能区范围内,Pb原子发射L壳层X射线产生截面随人射离子能量的增加而增加.利用L壳层的辐射跃迁几率、Coster-Kronig跃迁率和L亚壳层的荧光产额将平面波波恩近似(PWBA)和ECPSSR理论计算的电离截面转换为L层X射线产生截面,并与实验结果相比较.结果表明,δ(L1),δ(Lα),δ(Lβ),δ(Lγ)和δ(Ltot)实验测量值与PWBA理论计算值差别很大,ECPSSR理论计算值与δ(L0)实验值符合很好,与δ(L1),δ(Lβ)的实验值差别较小,但与δ(Lγ)的实验值差别较大.%Production cross section of Pb L-shell X-ray induced by 20-50 MeVF5+ ion was measured, and the relationship of X-ray production cross section and impact ion energy was represented.At the same time, inner-shell ionization cross sections given by plane-wave Born approximation (PWBA) theory and the ECPSSR theory were transformed to L-subshell X-ray production cross section by using radiative transition probability, Coster-Kronig transition probability and fluorescence yield.The results were compared with the experimental results.It shows that reasonable agreement between theory and experiment is observed, and the ECPSSR theory is closer to the experiment.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2011(045)003【总页数】5页(P257-261)【关键词】L壳层X射线;产生截面;平面波波恩近似理论;ECPSSR理论【作者】吕牛;常宏伟;张艳萍;徐进章;杜树斌【作者单位】兰州大学核科学与技术学院,甘肃,兰州,730000;中国原子能科学研究院核数据重点实验室,北京,102413;中国原子能科学研究院核数据重点实验室,北京,102413;中国原子能科学研究院核数据重点实验室,北京,102413;兰州大学核科学与技术学院,甘肃,兰州,730000;中国原子能科学研究院核数据重点实验室,北京,102413【正文语种】中文【中图分类】TL562.31带电粒子引起原子内壳层电离截面的研究是原子碰撞物理中有兴趣的课题之一，无论在基础研究领域还是在实际应用领域都具有重大意义。
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通过比较,发现测量结果与文献结果的趋势一致,并对测量结果进行了解释。
关键词:离子—原子碰撞，转移电离，单电子俘获Transfer Ionization in CollisionsOf Oxygen Ions Incident on NeonYANG XIAO TONG(Deparent of physics Tianshui Normal University)Abstract：The ross-section ratios of the transfer ionization to the single electron capture of neon induced by oxygen ions were measured by means of position-sensitive detecting and the time-of-flight of scatter ionsrecoil ions. It is found that the tendency of measurements is consistent with that of references . Inaddition, explanation of measurements is given.Keywords：Ion-atom collision; transfer ionization; single electron capture引言离子与原子碰撞过程的研究涉及多体碰撞动力学,近年来,转移电离过程和它在总的电子俘获机制中的贡献受到更多关注。
直到20世纪80年代中期,转移电离过程的研究主要集中在40～400keV轻粒子(Z<4)与氦原子碰撞过程中。
离子-原子碰撞中的符合测量技术鲁彦霞;方玉娉;宋想【摘要】The scattering ions and recoil ions were detected in the C and O ion colliding with Ar atom processes. The doubly differential spectra were measured by using the coincidence technique. The coincidence efficiency was investigated. This measurement can be used to analyze absolute content of gas atom, even of isotopes. This method is more reliable than the time-of-flight spectra.%利用离子源产生的C、O离子与Ar原子碰撞,测量了散射离子谱和反冲离子谱,并利用符合测量获取了双电荷态分布的符合谱.根据实验参数进行了符合效率计算.该实验方法可用于微量气体元素甚至同位素的绝对含量分析,较单独的飞行时间谱更加可靠.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2011(011)009【总页数】4页(P2063-2066)【关键词】离子-原子碰撞;微分截面;符合测量【作者】鲁彦霞;方玉娉;宋想【作者单位】南华大学核科学与技术学院,衡阳,421001;南华大学经济管理学院,衡阳,421001;南华大学核科学与技术学院,衡阳,421001【正文语种】中文【中图分类】O562.5基于加速器技术的离子-原子碰撞过程研究是原子物理领域的一个重要方向。
离子与原子碰撞过程中，入射离子被散射并改变电荷态，成为散射离子;靶原子损失电子成为反冲离子。
通过实验测量碰撞过程的各种产物种类及动力学参数，可以为理论上研究多体相互作用提供依据。
分子电性作用矢量法定量预测单质子化肽段离子迁移谱碰撞截面周鹏;田菲菲;王娇娜;李志良【期刊名称】《分析化学》【年(卷),期】2006(34)6【摘要】基于分子二维图形特征得到了一种新的结构参数化方法:分子电性作用矢量(MEIV).将其应用于113个单质子化肽段样本集的结构表征及离子迁移谱碰撞截面模拟和预测当中,通过严格检验所得到3个回归模型的复相关系数Rcum及交叉验证Q分别为:0.984、0.981、0.980和0.979、0.979、0.978.结果表明MEIV对有机分子结构及其性质具有良好的表达和预测能力.【总页数】5页(P778-782)【作者】周鹏;田菲菲;王娇娜;李志良【作者单位】重庆大学化学化工学院,重庆,400044;湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室,长沙,410082;重庆大学化学化工学院,重庆,400044;重庆大学化学化工学院,重庆,400044;重庆大学化学化工学院,重庆,400044;湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室,长沙,410082【正文语种】中文【中图分类】O6【相关文献】1.单质子化蛋白质肽段结构表达及其离子迁移谱碰撞截面定量预测 [J], 曾晖;李志良;赵娜;张巧霞;梅虎;周原;杨善彬;李经纬2.基于大尺度数据库的肽离子迁移谱碰撞截面定量预测模型 [J], 周鹏;田菲菲;李志良3.拟合的氯化氢分子与He的相互作用势及其碰撞截面的理论研究 [J], 王小琴;马陆美;李豆4.7.5—30keVC＋,N＋,O＋与H2分子碰撞的单电子俘获截面测量 [J], 闫冰;马洪良5.稀土离子(144)~Nd^+和H_2分子碰撞的单电子俘获截面的测量 [J], 闫冰;李勇;马洪良;吴松茂;方渡飞;陆福全因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
分子电性作用矢量法定量预测单质子化肽段离子迁移谱碰撞截面周鹏1，2 田菲菲1 王娇娜1 李志良#1，21（重庆大学化学化工学院，重庆400044） 2（湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室，长沙410082）摘 要 基于分子二维图形特征得到了一种新的结构参数化方法：分子电性作用矢量（MEIV ）。
将其应用于113个单质子化肽段样本集的结构表征及离子迁移谱碰撞截面模拟和预测当中，通过严格检验所得到3个回归模型的复相关系数R cum 及交叉验证Q 分别为：0.984、0.981、0.980和0.979、0.979、0.978。
结果表明MEIV对有机分子结构及其性质具有良好的表达和预测能力。
关键词 分子电性作用矢量，离子迁移谱，碰撞截面，定量构谱关系2005-06-22收稿；2005-09-20接受本文系化学生物传感与计量学国家重点实验室基金（No.05-12-1）、国家“春晖计划”教育部启动基金（No.99-4-4+37）及重庆大学创新基金（No.03-5-6）资助项目1 引 言离子迁移谱（IMS ）［1，2］作为一种高灵敏度常压分析技术而被广泛应用于航空、海关、战场、犯罪现场的痕量物质检测当中。
近年来，由于基体辅助激光解析、电喷雾等新型离子化方法的出现使得生物大分子被用于IMS 检测成为可能，在此基础上将IMS 与其它分析仪器联用（如GC-IMS ，IMS-TOFMS 等）可以更有效地扩展IMS 在分子生物领域的应用范围［2］。
在IMS 中碰撞截面Ω（collision cross section ）是一个衡量离子结构特征的重要参数，它可由Mason 等［3］提出的公式计算：Ω=（18π）1/216·ze （K b T ）1/2·（1m +1M ）1/2t D E L ·760P ·T 273.3·1N （1）其中z 为离子所带电荷数；e 为单位电荷电量；k b 是Boltzmann 常数；m 和M 分别代表离子及迁移气体分子质量；P 和T 为实验压力和温度；E 为所施加电场强度；t D 是离子迁移时间；N 为迁移气体密度；L 为迁移管的长度。
离子与分子碰撞的电荷转移截面测量离子与分子碰撞的电荷转移截面测量涉及多体动力学，离子与原子分子之间的库伦作用，电子之间的库伦作用等，具有重要的研究意义。
分子，得到单电子与双电子转移产物Xe19+、本实验采用ECR离子源Xe20+轰击N2Xe18+和气室气压关系，计算得到单电子与双电子的电荷转移截面，再利用COB经典过垒模型模型进行修正。
关键词：离子-分子碰撞，电荷转移，COB经典过垒模型模型修正第一章绪论1.1 离子与原子（分子）碰撞的基本概述高电荷态离子是指处于高度带电状态的离子，很高能量的相撞或是吸收高能量的光子让这些离子损失许多的电子，在实验室中能通过重离子加速器和电子束离子阱来产生及研究。
离子与分子碰撞涉及多体动力学，离子与原子分子之间的库伦作用，电子之间的库伦作用等，具有重要的研究意义。
离子与分子碰撞的电荷转移截面测量对于碰撞动力学的基础研究很重要，而且这些截面在人工等离子体、天体等离子体、各种能量交换过程、离子束辐照等的研究都非常关键。
1.2离子--原子（分子）碰撞反应过程高电荷态离子与原子碰撞可以表示为：A q++B→A(q-k)++B l++(l-k)e- (1)其中 q 是入射离子的电荷数；k 是俘获电子的数目；l 是靶原子失去的电子数；(l -k)是发射电子数。
从实验探测和理论分析的角度,离子一原子碰撞反应过程可以分以下四种情况进行描述:(1)直接电离过程:k=0,l≥1,即入射离子不发生俘获,只是扰动靶原子并使靶电离l个电子。
(2)纯电子俘获过程:k=l,k≥1,在碰撞过程中,有l个电子从靶原子转移到入射离子,但没有电子出射。
(3)转移电离过程:l-k≥1,k≥1,在入射离子从靶原子俘获了k个电子的同时,靶原子还有l-k个电子被电离并逸入真空。
(4)入射离子电子损失过程:k≤-1,l≥O,即入射离子在碰撞过程中失去了一k 个电子,入射离子电子损失过程往往伴随着靶原子的电离过程。
在四种碰撞反应过程中,反应道区分主要依据电荷转移的情况。
在不同碰撞体系和入射离子能量下,可以根据截面大小研究不同反应道的选择规律。
1.3离子--原子（分子）碰撞的实验研究情况上世纪80年代左右，离子与原子分子碰撞的实验研究主要集中于质子、a、He的碰撞反应过程。
研究较多的是直接单重电离或离子等轻裸离子与H、H2者单电子俘获现象，也有一些工作关注了离子一固体靶碰撞过程中产生的x射线辐射效应。
单电子过程实验数据丰富了相关理论研究的进展。
到上世纪80年代中期，随着符合测量实验技术的发展,Cocke和Muellerr 等人从实验上能够同时确定散射离子和反冲离子的电荷态。
离子一原子碰撞的产物通过符合诊断，实验可以确定电子转移(或电离)的数目，而且研究方向朝着确定这些电子的初态和末态、区分不同的碰撞参数的方向发展。
Ohtani、Barat 等人先后发展了能量损失谱仪(Energy Gain Spectroseopy )和符合能量损失谱仪(Coincident Energy Gain Spectroseopy )，通过测量碰撞过程中的能量转移，得到了电子转移和被俘获电子中间态布居的信息，研究了离子一原子碰撞中的多重俘获机制。
在此之后，Schmdit一Boecking等人为测量反冲离子和散射离子动量信息发展了反冲离子动量谱仪(Recoiled Ion Momentum spectroscopy)，为多电子关联发射的信息研究提供了实验方法，将这一技术与发射电子进行符合测量，GSI的重离子冷却存储环建成了“反应显微镜”( the GSI Reaction一Microscopy)。
Fifher等人利用RESIS(Resonant Excitation Stark Ionization Spectroscopy)技术研究了处于里德堡态的Rb靶原子在碰撞过程中的俘获现象，发现俘获截面随靶原子初态的能量(即电子所处的能级)变化有明显的共振现象，但共振位置与经典过垒模型的预言有显著的差异。
Sarkadi等人利用符合技术测量了75keV质子与Ar原子碰撞的连续态的现象，并与一阶扭曲波玻恩近似和经典轨道蒙特卡罗的计算结果进行了比较。
Abdalla等人通过电子和反冲动量成像技(Electron And Recoil Momentum Imaging Techniques)研究了速度分别为0.25a.u.和0.55a.u.的Ne+离子与Ne原子碰撞，认为单重电离仅发生在一个碰撞参数窗之内。
通过测量Auger电子谱和TES(Translational Energy Gain spectroscopy)Bliman等人研究了由Arq+离子与He 原子碰撞的双电子俘获过程,获得了被俘获电子所处的能级。
从已有的结果看，可以通过能区分别反应道的不同。
以靶原子电子速度ve 作为参照,当入射离子速度Vp小于Ve时，入射离子处于低能状态，vp大于ve 时,处于高能状态(对应于MeV/amu及以上能区)。
在低能原子碰撞过程中,最重要的反应道是电子俘获过程,其它过程的几率很小；而在高能碰撞过程中，最主要反应道则是直接库仑电离过程，电子俘获的几率很小，而在中间能区（Ve~Vp 几十keV/amu~几百keV/amu)，各种反应道都占有相当的份额,实验现象相对较为复杂。
在最近二十年中，随着电子回旋共振离子源(ECRIS)与电子束离子源(EBIS)技术的发展，低能和中间能区的高电荷态重离子与原子碰撞实验取得了重要的进展。
特别是在中间能区非全裸重离子作为入射离子的情况下，由于碰撞过程中被激活的电子很多，反应道比较多，实验现象非常复杂，理论处理也极为困难，至今仍未得到系统的实验研究,更没有合适的理论描述。
第二章离子-原子（分子）碰撞的实验技术2.1实验原理离子一原子碰撞的产物携带着碰撞过程的动力学信息，通过测量碰撞产物的状态,可以研究碰撞过程的动力学。
早期的离子一原子碰撞实验只能对某一种碰撞产物进行单独测量，如分别测量碰撞中产生的反冲离子或者散射离子的电荷态,研究碰撞过程中靶原子失去电子或入射离子俘获电子的情况；测量X射线的能量,研究靶原子的内壳电离过程等。
随着实验技术的发展，实验可以对不同碰撞产物进行符合关联测量，以得到碰撞过程的更为详细的信息。
根据具体的实验条件，本工作对散射离子电荷态和反冲离子电荷态进行了符合测量，得到了每一次碰撞事件中靶原子失去的电子个数和入射离子得到(或失去)的电子个数。
本实验采用的是由中科院近代物理研究所ECR 源(electron cyclotron resonant ion sources)提供Xe q+离子束。
ECR源的引出端电压在10—25kV之间可调，离子能量相应为10q—25q ( keV )，微波频率为14.5GHz。
从ECR离子源引出的离子束，经过分析磁铁选择所需的离子电荷态，然后再经过两个双维可调的光阑准直、限束。
束流离子进入靶室与气体原子分子发生碰撞后，反冲的离子在平行板静电场的作用下被引出并加速，经过一个无场漂移区后被电子倍增器探测；散射离子经过一个平行板静电场进行偏转，最后到达位置灵敏微探测器(PSD)。
实验装置如图2.1所示：图2.1 实验装置示意图2.2 ECR离子源工作原理ECR离子源：电子回旋共振离子源，是微波能量通过微波输入窗，经波导或天线耦合进入放电室内，在窗上表面的永磁系统产生高强磁场作用下，放电室内气体分子外层电子做回旋运动,其回旋角频率为：ω (2)e=eB/m当ωe和外施微波角频率相等的情况下，为共振状态，运动电子能从微波中不断、有效地接受能量提高电子的温度，使气体发生电离。
在低气压的情况下，电子在与气体分子或和原子相邻两次的碰撞之间回旋次数可能会更多，而每回旋一次能量就增加，因此也就可以获得较高密度的等离子体。
电子从微波里的能量来自与外磁场的方向成右手极化的波中获得的。
外磁场还有利于电子和离子的约束,以及离子的引出。
微波输入窗是ECR关键部件,它不仅用于真空密封，防止反向电子轰击，而且在微波的输入与等离子体之间起着非常重要的阻抗匹配作用。
2.3 PSD工作原理PSD位置灵敏探测器是一种基于非均匀半导体横向光电效应的、对入射光或者粒子位置敏感的光电器件。
它的P－N结的结构、工作状态、光电转换原理等与普通的光敏二极管类似，但是它的工作原理与普通光敏二极管又完全不同。
普通光敏二极管是基于P-N结或者肖特基结的纵向光电效应，而PSD位置灵敏探测器是基于P-N结或者肖特基结的横向光电效应，事实上是纵向光电效应和横向光电效应的综合。
普通的光敏二极管通过光电流的大小反应入射光的强弱，是光电转换器件和控制器件。
而PSD位置敏感探测器不仅是光电转换器，更重要的是光电流分配器件，通过合理设置分流层和收集电流的电极，根据各电极上收集到电流信号的比例确定入射光位置。
从这个意义上说，PSD位置灵敏探测器是普通光敏二极管进一步细化的产品。
位置灵敏探测器PSD (Position Sensitive Device)，具有高灵敏度、高分辨率、响应速度快和配置电路简单等优点。
作为新型器件,PSD已经被广泛应用在位置坐标的精确测量上,如:兵器制导和跟踪、工业自动控制、或位置变化等技术领域上PSD位置灵敏探测器可以分为线型（一维）PSD和面型（二维）PSD，线型可以检测光点在一维线上的位置，面型可以检测光点在平面上的位置坐标。
线型PSD位置灵敏探测器在敏感面的两端设有电极，而面型PSD位置灵敏探测器的四边均设有电极。
当PSD的敏感面受到光斑局部的非均匀照射时，在其敏感面上将建立起与光斑位置相关的平行于敏感面的横向电压，如果光斑持续照射，并在PSD位置灵敏探测器的电极上外接电路，将形成向两极流动的电流，两极电流的大小与光斑的位置有关。
因此，根据电极电流的大小即可算出光斑的位置。
2.4气室设计方案表2.1 离子截面与自由程之间的关系真空度原子（分子）密度/cm3截面/cm2 自由程/mm 1*105 Pa 2.7*101910-15 3.7*10-41*102 Pa 2.7*101610-15 3.7*10-11*10-1 Pa 2.7*101310-15 3.71*10-2 Pa 2.7*101210-15371*10-3 Pa 2.7*101110-153701*10-4 Pa 2.7*101010-153700如上表所示离子截面与自由程之间的关系，当获得相同截面情况下，随着真空度的减小，原子（分子）密度减小，所需要的自由程增大，所以本实验实验需要合适的真空度。
自由程λ满足如下关系式：λρσ<<1 （3）经计算得，适合的真空度P<10-1Pa,本实验取10-2Pa。
