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低速高电荷态离子,由于其电荷态极高而速度非常低(小于玻尔速度),当它与固体表面相互作用时,会有许多不同于普通低电荷态离子的特性,因此,随着产生高电荷态离子离子源性能的提高,高电荷态离子与表面作用正在受到越来越多的关注。
本论文用计算机模拟的方法研究了低速高电荷态离子在金属表面掠射的整个运动过程。模拟中主要包括以下几个方面:入射离子所受的来自于固体的镜像加速过程,入射离子与固体的电荷交换过程,靶原子的热振动和移位对入射离子运动路径的影响以及入射离子的能损等方面。
本论文模拟的基本思想是在经典过垒模型下,采用蒙特卡罗方法(MonteCarlo)来模拟入射离子与固体间电荷交换过程的随机性,并将入射离子连续的运动过程离散化,在每一个步长中,将入射离子的运动近似看成是匀加速直线运动。
本论文的主要意义在于它可以给出中空原子形成及变化过程的直观图像。通过比较模拟得到的入射离子所获得的镜像能量随入射离子初始电荷态关系与staircasemodel计算的结果以及和已有实验结果进行比较,我们发现,它们符合的都比较好。另外,我们模拟也得到了入射离子的反散射率随其初始电荷态的变化关系以及作用过程中入射离子的有效电荷与其到表面距离的变化关系等。
本论文主要分为三个部分:第一部分给出了低速高电荷态离子与固体作用的历史背景及现状,第二部分为高电荷态离子与固体作用过程以及模拟过程的理论描述,最后是我们的模拟结果及讨论。