碰撞参数
碰撞物理中的一个重要参数
相对运动速度方向相平行,通过碰撞分子中心的两平行线距离就是碰撞参数。在重离子碰撞中,碰撞参数对碰撞产生的粒子多重数和平均横向动量有影响,是重离子碰撞物理中的一个重要参数。
碰撞理论
碰撞理论研究的是粒子间的一种相互作用力学理论基础是动量守恒定律能量守恒定律。粒子多种多样使碰撞理论分为:原子的碰撞、等离子体的碰撞等等。同属于粒子间的相互作用的还有:轻原子核的聚合、正负电子的湮没、荷电π介子的衰变、中子的beta衰变、核子N与π介子的相互作用、光子gamma与电子的散射等。
每个物体的各自动能发生不连续变化的过程称作物理碰撞,简称碰撞。例如,电子枪发射的高速电子原子核外电子之间的相互作用。其中,轫致辐射应该是没有发生碰撞的,所以动能变化是连续的。而,如果电子在原子核外电子电场力的作用下减速后,还具有充足的动能,就会把原子的内层电子碰撞出轨道。碰撞过程的每个电子的各自动能的变化是不连续的。
碰撞参数简介
相对运动速度方向相平行,通过碰撞分子中心的两平行线距离即碰撞参数,也称瞄准距离。在重离子碰撞中,碰撞参数会影响碰撞产生的粒子多重数和平均横向动量,是重离子碰撞物理中的一个重要参数。
碰撞参数的确定
中能重离子核反应机制研究和热核性质研究是当前核物理研究的前沿领域之一,有关这方面的研究工作已有较多的积累。将核反应过程中不同碰撞参数下的事件选择后进行分析研究,不仅仅是分析方法和手段方面的突破,而且是对核物理问题研究本身的深入。确定核反应过程中的碰撞参数,可以区分核反应机制,另外,找到这种确定碰撞参数的方法又需要对核反应机制有比较深入的研究。
在低能重离子核反应中,碰撞参数的不同,核反应过程有不同的方式。在碰撞参数比较大的擦边碰撞下,核反应过程往往是直接反应过程(包括弹性、准弹、转移反应及各种交换过程),碰撞参数减小后,弹靶原子核作用时间增大,耗散的能量、角动量比较多,交换的质量和电荷增多,出现了深度非弹性碰撞过程,对于中心或近中心碰撞则会有熔合反应等等。低能核反应过程的一个基本特点就是核反应过程是一个两体过程,核反应过程中相互作用的主要特征是平均场。入射炮弹和靶核在同一平面内,同样出射产物也在这一核反应平面内。核反应过程中,核反应机制与碰撞参数有明显的对应关系。随着轰击能量提高,进入中能区后,核反应机制发生了明显的变化。首先,核反应过程的实验现象和低能区有很大的不同。在核反应过程中除发射中子、质子及粒子等轻带电粒子外,还发射大量的中等质量碎片,在一次核碰撞过程中发射的粒子数目往往很大。发射产物不仅仅在反应平面内,而且有很大的出平面成分。发射粒子的动能可以跨越几个数量级。这时候,核反应过程中的相互作用由平均场占据统治地位变为核子一核子碰撞占据统治地位。核反应机制既与碰撞参数有关,又和轰击能量、弹靶体系密切相关。此时,需要找出一些和碰撞参数有单调函数关系,同时又对其它反应参量依赖性弱的可观测量,才能确定碰撞参数。
通过核反应过程中的可观测量来得到碰撞参数有多种方法。对于束流能量不是很高的情况,可以利用测量线性动量转移来确定碰撞参数。
碰撞参数的影响
在等离子体加工业中经常会用到电负性分子或者由电负性原子构成的分子放电,如等离子体刻蚀、化学气相沉积以及反应散射表面涂层等,在放电过程中会产生大量的负离子,我们把含有负离子的等离子体称为电负性等离子体,电负性等离子体鞘层已成为国内外学者们研究的热点之一。
在某些情况下,比如对于高压等离子体,碰撞问题是不可忽略的,它会引起鞘层判据和鞘层结构的明显改变. 其中在2012年,Yasserian和Aslaninejad采用流体模型研究了碰撞电负性等离子体磁鞘的结构,研究发现碰撞和磁场都会使鞘层中电荷分布出现一个峰值,而负离子的出现会引起这个峰的坍塌。在他们的研究中,采用的离子马赫数是关于鞘层电负性和负离子温度的函数,并且只考虑了恒定碰撞频率下正离子垂直入射鞘层的情况。离子马赫数取值不同本身就会影响鞘层结构,在讨论其他变量对鞘层结构的影响时,离子马赫数采用的是包含变量的参数还是取固定的值会产生不同的结果。如采用是负离子温度的函数的离子马赫数来研究负离子温度对鞘层中净电荷分布的影响,其结果是负离子温度和离子马赫数共同的影响。 首先在理论分析的基础上得到了鞘层玻姆判据的表达式, 然后讨论了离子马赫数的取值问题对鞘层结构的影响,并讨论了在离子马赫数取固定值时碰撞参数对磁化电负性等离子体鞘层结构的影响,得到的结果对理论和实验都有一定的价值。
研究结果表明:1)离子马赫数的取值不同, 对应不同的鞘层结构,因此在研究其他参数对鞘层结构的影响时,离子马赫数取包含该参数的变量还是取固定的值,会得到不同的结果; 2)碰撞参数通过影响正离子密度分布而影响鞘层结构;碰撞使鞘层中正离子密度分布增加,使鞘层中电子密度更快下降到零,而对负离子密度分布影响不明显; 碰撞使鞘层中净电荷密度和电势分布增加,并使鞘层厚度减小。
参考资料
最新修订时间:2022-08-26 10:55
目录
概述
碰撞理论
碰撞参数简介
参考资料