離子團(tuán)與固體材料相互作用機(jī)理的研究.pdf

1、該文主要研究了快速分子離子和離子團(tuán)與固體材料的相互作用機(jī)理,建立了一個(gè)自洽的模型模擬了離子團(tuán)的庫侖爆炸和多重散射過程.采用線性介電響應(yīng)理論求出離子團(tuán)組成離子之間的非對(duì)稱的動(dòng)力學(xué)相互作用勢,利用Brandt-Kitagawa理論由相互作用勢得出每個(gè)離子的電荷態(tài),此時(shí)的電荷態(tài)受尾流效應(yīng)影響與孤立離子的電荷態(tài)呈現(xiàn)出明顯不同.借助于離子之間的相互作用力,通過求解牛頓運(yùn)動(dòng)方程模擬離子團(tuán)的庫侖爆炸過程,得到離子團(tuán)中每個(gè)離子在各時(shí)刻的位置和速度.同時(shí)

2、還采用Monte Carle方法模擬了離子團(tuán)的多重散射過程.對(duì)于每個(gè)穿行時(shí)間步長,判斷離子團(tuán)中離子是否與固體材料中的原子核發(fā)生碰撞,如果發(fā)生碰撞,則離子的運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生改變,發(fā)生碰撞后的離子速度為下一步求解庫侖爆炸過程時(shí)的離子速度.這種理論模型既描述了固體材料中電子氣成份對(duì)在其中運(yùn)動(dòng)的離子團(tuán)的影響,也考慮了靶材料中原子核與離子團(tuán)中離子發(fā)生碰撞造成的多重散射效應(yīng),因此可以比較系統(tǒng)真實(shí)地再現(xiàn)離子團(tuán)簇與固體材料的相互作用過程.我們先研究了快速雙

3、原子分子離子在固體中的庫侖爆炸過程,進(jìn)而推廣到大的離子團(tuán),如C<,20>,C<,60>.對(duì)于大離子團(tuán),同時(shí)考慮了庫侖爆炸和多重散射效應(yīng).通過研究我們發(fā)現(xiàn):尾流效應(yīng)使離子團(tuán)中離子的電荷態(tài)呈現(xiàn)出非對(duì)稱性,隨在固體中的穿行時(shí)間而振蕩,最終趨于孤立離子的電量.離子團(tuán)的庫侖爆炸在運(yùn)動(dòng)方向上也顯示出明顯的非對(duì)稱性,而多重散射使得原本在運(yùn)動(dòng)方向上軸對(duì)稱的離子團(tuán)也不再對(duì)稱,并對(duì)離子團(tuán)的庫侖爆炸過程起阻礙作用.離子團(tuán)的能量損失率隨時(shí)間單調(diào)遞減,最終趨近于