离子-表面散射的电荷交换不仅是基础物理研究的重要课题,而且在表面分析、天体物理学、等离子体和聚变研究中有很多实际应用。过去所研究的电荷交换过程多集中在正离子与金属表面的散射。其中,共振电荷交换被认为是形成负离子很有效的物理机制。石墨作为一种用途广泛的材料,在反应堆中不仅可以作为中子慢化剂,还可作为结构材料和反射层材料,然而仅仅有一些关于质子与石墨散射负离子形成的实验研究,其结果也不尽一致。本文主要研究了低能负离子与高定向热解石墨(HOPG)表面散射的电荷交换,散射角为380,实验所用的负离子为F-、O-、C-,能量从12.5到22.5 keV,我们通过一维位置灵敏探测器观察到散射粒子带有三种不同的电荷态,即负离子,中性原子和正离子,并测量了这三种粒子份额与入射能量和入射角度的依赖关系。我们发现：负离子份额随入射能量单调上升,正离子份额随能量基本保持不变,中性份额随能量缓慢下降。负离子份额随角度先上升后下降,在镜面散射附近达到最大值,正离子份额随角度基本保持不变,中性份额随角度的变化与负离子份额刚好相反,即先下降后上升。本实验测量的负离子份额无法用传统的Jellium模型解释,于是我们引入了入射速度效应,认为负离子在近距离碰撞后形成,在出射轨迹即远离表面的过程中逐渐衰减,并发现负离子份额随入射能量和入射角度服从指数变化规律。正离子的形成可能与入射离子与靶原子的非弹性激烈碰撞有关,我们应用分子轨道(MO)提升模型初步对正离子形成进行了定性解释。