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本文采用一级扭曲波玻恩理论、BBK理论和DS3C理论研究电子碰撞氦原子电离到氦离子(n=1)的(e,2e)反应过程。在中低等入射能量下探讨了扭曲波效应、电子关联效应和动力学屏蔽效应对三重微分截面的影响,并与实验做了比较。
理论部分,首先介绍了扭曲波玻恩近似理论方法,通过计算入射电子在氦原子态下的扭曲势和散射电子与敲出电子在氦离子态下的扭曲势,用扭曲势计算描述这些电子的扭曲波函数,采用分波法得出直接散射振幅,进而得出三重微分截面。另外本文中也计算了用平面波和库仑波描述入射电子、散射电子和敲出电子的三重微分截面,是一般的一级玻恩近似理论方法,以便与其他理论比较探讨扭曲波效应、关联效应和动力学屏蔽效应在提高理论与实验数据的符合程度上的作用。
其次介绍了BBK和DS3C理论方法,他们是通过在末通道中引入索末菲参量考虑两出射电子的相互作用,在氦原子的(e,2e)反应里,把库仑四体问题简化为三体问题,末态波函数使用三个两体库仑相互作用的库仑波描述;DS3C理论是进一步考虑了两体库仑相互作用时受到第三个粒子的影响,通过修正的索末参量来考虑这种动力屏蔽效应。最后,以扭曲波玻恩近似为例,详细计算了直接散射振幅。
结果与讨论部分,在非共面对称条件下,计算了入射电子能量分别分为604.59eV、634.59eV、400eV、250eV和150eV等情况下的电子碰撞氦原子电离到氦离子(n=1)的三重微分截面。扭曲波近似理论,简化了计算过程,理论的计算结果在相当大入射电子能量范围内与实验结果符合,说明了这种扭曲势比较接进真实势;但是在150eV时,扭曲波近似理论与实验结果差距较大;两出射电子波函数没有充分考虑它们之间的相互作用可能是差距较大的一个原因之一。
BBK理论和DS3C理论考虑了两出射电子的关联效应,在入射电子能量150eV时与实验结果在binary区域符合程度较好,比全扭曲波理论要优越,但是随着入射电子能量的进一步降低,与实验的符合程度可能有降低的趋势。这也说明了扭曲波近似理论中没有充分考虑到两出射电子关联效应。而DS3C在很大的区域上描述了实验数据分布,但是却明显增大了recoil峰值的位置。在这两种模型里,电子采用了库仑波来描述,在计算库仑波中把离子看成是有效点电荷处理,当入射电子能量较低时变得不是很合适,这种波函数不是一种很精确的近似波函数;并且截面的计算依赖于边界的选取,而边界的位置不能优先确定。
在recoil区域,本文所讨论的近似理论基本不能反映实验结果,除了考虑关联效应的理论在入射电子能量400eV,敲出电子能量为10eV时,与实验符合程度较高。敲出电子能量较大时,符合程度相对也较好。这可能是由于,敲出电子能量较高时,受到离子场影响相对小,这些理论中所描述的敲出电子波函数较接近真实的波函数,而末态波函数对recoil区域的影响较大的原因。
在计算电子碰撞氦原子电离的(e,2e)反应的三重微分截面上,考虑关联效应的理论方法比考虑扭曲波效应的理论方法适用的范围要大些。这两种效应从不同方面提高了一级玻恩近似理论与实验结果的符合程度。如果在理论计算上同时把这两种效应都包含进去,所得出的末态波函数可能是一个较精确的近似解,将会进一步提高这种理论的适用范围。