电子碰撞原子内壳层电离截面的实验研究

论文摘要

低能电子碰撞原子内壳层电离截面测量的研究在理论和实际应用方面都具有重要意义。一方面，目前的理论还不成熟，需要精确的实验数据检验理论，促其发展；另一方面，内壳层电离截面数据在许多高科技应用领域必不可少。然而，现有的内壳层电离截面实验数据较为缺乏，且存在不同作者给出的实验结果分歧较大现象。因而改进实验技术和发展数据处理方法是这一课题研究的关键。 本论文对影响电离截面实验结果的各种可能因素都做了细致地研究。主要为以下几个方面：1．记录入射电子数的法拉第筒顶孔和侧孔会引起电子逃逸，电子逃逸率的估算用一般方法解决存在着困难。作者应用PENELOPE程序，构建一个符合法拉第筒几何特征的系统文件，通过模拟大量电子在法拉第筒中的输运，得到本工作中电子在法拉第筒中的逃逸率不到0.3％的结论；2．Si（Li）探测器几keV能区的刻度问题一直存在着困难，而本工作要求必须对Si（Li）探测器低能区（1.4keV～13.5keV）进行准确的效率刻度。工作中，作者将19keV电子碰撞厚碳靶的实验韧致辐射谱与PENELOPE计算得到的理论韧致辐射谱进行比较，得到了Si（Li）探测器相对效率刻度曲线。得到的Si（Li）探测器相对效率刻度曲线在10keV以下的能区较为理想，而在10keV以上的区域，由于统计涨落原因，得到的相对效率刻度曲线起伏较大。我们截取相对效率刻度曲线起伏较小的低能段，采用最小二乘法对Si（Li）探测器各厚度参数进行拟合，由拟合结果即可算得Si（Li）探测器整个探测能区准确的相对效率刻度曲线。这时，再由241Am标准源得到的13.871keV全能峰处的绝对探测效率值，确定出Si（Li）探测器的绝对效率刻度曲线。这样高于1keV能量的Si（Li）探测器效率刻度值都可准确得到；3．采用薄靶厚碳衬底做样品时，入射电子在靶膜中的多次散射和

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1.引言
• 1.1 电子碰撞原子内壳层电离截面测量研究的意义
• 1.2 电子碰撞原子内壳层电离截面研究的历史及现状
• 1.3 开展本课题研究的目的
• 2.电子碰撞原子内壳层电离截面的理论描述
• 2.1 经典理论
• 2.2 量子理论
• 2.3 经验公式
• 3.电子-光子Monte Carlo模拟
• 3.1 电子-光子Monte Carlo模拟的基本思想
• 3.2 Monte Carlo方法的收敛性和误差
• 3.2.1 收敛性
• 3.2.2 误差
• 3.2.3 减少方差的方法
• 3.2.4 效果评价
• 3.3 Monte Carlo模拟的特点
• 3.4 PENELOPE程序介绍
• 3.5 PENELOPE计算模拟的实现
• 4.实验方法
• 4.1 电子碰撞原子内壳层电离截面的实验装置
• 4.2 卢瑟福背散射实验装置
• 4.3 实验条件
• 4.3.1 靶的制作及存贮
• 4.3.1.1 靶的结构
• 4.3.1.2 靶的制作技术
• 4.3.1.3 靶性能的检验
• 4.3.1.4 靶的存贮
• 4.3.2 探测系统的线性
• 4.3.2.1 Si（Li）探测系统的能量刻度
• 4.3.2.2 加速器能量刻度
• 4.3.3 束流积分仪的线性
• 4.3.4 束流强度控制
• 5.数据处理
• 5.1 特征峰净计数的获取
• 5.2 法拉第筒中电子逃逸率计算
• 5.3 靶膜厚度的检测
• 5.4 Si（Li）探测器的效率刻度
• 5.5 修正计算
• 5.5.1 解析（半解析）算法
• 5.5.2 完全Monte Carlo模拟算法
• 5.6 误差分析
• 6.结果与讨论
• 6.1 较低Z元素K壳层电离截面测量结果及分析
• 6.2 中、高Z元素L壳层电离截面测量结果及分析
• 6.3 高Z元素M壳层电离截面测量结果
• 7.电子碰撞原子内壳层电离截面测量厚靶方法的探讨
• 7.1 方法介绍
• 7.2 韧致辐射及电子散射引起的修正计算
• 7.3 应用举例
• 7.4 误差分析
• 8.结束语
• 参考文献
• 附录
• 致谢