Bragg峰能区重离子轰击水分子引起多重电离和解离理论研究

Multiple ionization and fragmentation of water molecule impacted by heavy ions are important in many scientific fields. The experiments had found that the multiple ionization is very important in water molecule dissociation at Bragg peak energies, and the dissociation is strongly correlated with the reaction channels. Until now, the calculation method of this problem by the classical way has not been reported yet. We will construct a theoretical model based on our previous work of COBI model, to give good understandings of multiple ionization effect and the reaction channel correlations.

重离子轰击导致水分子造成的电离和解离在众多领域都有重要研究价值。实验发现Bragg峰能区水分子解离有明显多重电离效应，且和反应道强相关。目前，国际上能解决该问题的经典理论模型还未有报道。本项目拟从我们已建立的原子多重电离COBI模型出发，考虑电子分子态和空间构型修正，建立能计算Bragg峰能区强扰动下，重离子轰击水分子多重电离并解离的绝对截面经典计算模型。同时,我们将计算伴随入射离子电荷损失的多重电离和解离截面，深入理解解离过程和反应道的关联。

离子轰击导致水分子的电离和解离在物理、化学、生物和学天文领域都有重要的研究价值。我们从原子建立了多重电离理论COBI模型出发，考虑了分子空间位型、以及电离过程中的分子态效应后，建立起了强扰动能区下，适合于描述质子、氦离子以及其他多电荷态重离子轰击小分子体系造成的多重电离理论MO-COBI模型。通过分析大量系统性计算结果，得到Bragg峰能区各电荷态重离子，包括极高电荷态离子，引起水分子各碎片产生截面随着入射离子速度v、离子电荷q变化的标度律关系式，可帮助该领域实验工作者深入理解强扰动能区水分子多电离和解离过程特有的物理机制。同时，该理论初步研究了质子等电离水分子过程中的不同反应道的多重电离问题，可以较好的描述强扰动能区水分子碎片的形成和分布截面随着能量的变化关系，帮助理解其中的物理过程和图像。