用Mev 微团簇作探针实验研究大尺度团簇物理特性

用高品质MeV微团簇束与大尺度团簇(1百-1万个原子/团簇)束交叉碰撞，测定微团簇出射产物多种物理量及高分辨能谱，并与同等条件下固体和气体靶同类结果比较，实验探索与大尺度团簇结构相关的奇异特性，如团簇中是否像固体那样存在大量自由电子，团簇内原子间的结合，是像固体内原子那样紧密结合，还是更类似气体，以及这些特性随尺度及种类的变化等；研究MeV微团簇与大尺度团簇相互作用的奇异特性；利用大尺度团簇可能做到比超薄固体靶的元素更轻靶厚更薄的特点，探索更精确测定微团簇立体结构的新方法，并首次测定两种新的微团簇键长。本项目将可能促进当前惯性和磁约束聚变中氘团簇聚变研究，及物质从微观向宏观过渡的认识。我们在多年微团簇物理研究基础上，首次提出用高品质微团簇束作探针，改进大尺度团簇靶、高分辨能谱仪及靶室差分真空系统等，用新原理、新方法、首次开展大尺度团簇物理新领域重要物理问题研究，是有重要科学意义和应用前景的

一、主要研究内容.（1）微团簇与大尺度团簇相互作用研究 .研制一种性能优越的新型大尺度团簇源；加速器终端，在10-50个大气压背压下，开展团簇束参数的测量及对所在环境真空的影响等研究；MeV微团簇及大尺度团簇束两条线束线四路差分抽气系统的新建及改建；在MeV微团簇束线上靶室的前后端，新研制两种结构的可变孔径光阑，实现团簇脉冲喷射条件下保持一定真空度的实验环境，实现两线四路差分系统。.（2）大尺度团簇奇异特性实验研究 .新建一套大尺度团簇尺度在线测量的激光系统；实际测量在新建立的实验环境下的团簇大小、变换等一系列特性。.（3）探索更准确测定离子微团簇立体结构新方法，完成新离子H2D+结构测量.探索H2D+同位素微团簇的形成机理；H2D+立体结构实验测量。.（4）尾流效应理论和实验研究.尾流效应的实测实验；采用尾流效应确定微团簇结构。.二、重要结果.成功研制了一种性能优越的新型大尺度团簇源；在加速器终端，建成了在10-50个大气压背压下，能够开展了团簇束参数的测量等的实验环境；在MeV微团簇束线上靶室的前后端，新研制并测试成功两种结构的可变孔径光阑，实现了团簇脉冲喷射条件下保持一定真空度的实验环境，实现了两线四路差分系统的建造；新建成了一套大尺度团簇尺度在线测量的激光系统；获取了在新团簇靶下的团簇大小与背压关系等的一系列实验数据；采用瑞利散射实际测量了团簇大小、变化等一系列特性。结合实验，理论推理了H2D+同位素微团簇的形成机理；完成了H2D+立体结构实验测量，获取了相对精确的H2D+立体结构实验数据（键长、键角）。对尾流效应进行了理论和实验的研究，获取了离子H2D+微团簇库仑爆炸尾流实际测量和理论图谱；利用尾流效应的协助，用我们提出的新方法确定了微团簇结构，发展了一种分离荷质比相同离子甄别的新方法。基本建成能开展大尺度团簇基础物理研究，较完整的特色实验平台，目前已经能够在该平台开展团簇与固体、气体、激光束、电子束、石墨烯、大尺度团簇相互作用研究的综合实验。.三、研究意义.该课题实现的激光速、微团簇束和大尺度团簇束三束精确交汇碰撞，新型团簇靶的成功研制，几种可变孔径光阑的研制，H2D+结构的理论和实验研究结果，利用尾流效应确定微团簇立体结构的方法，尤其是在我国初步建成了微团簇和多种靶（固体膜、电子束、气体、石墨烯、大尺度团簇）进行团簇研究的实验平台等都有较大的科学价值。