Одно- и двухэлектронные процессы с перераспределением в теории ион-атомных столкновений тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В. ЛОМОНОСОВА

фА[У§НО-И§$ЯЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИ

На правах р- миси

ЛАЗУР ВЛАДИМИР ЮРЬЕВИЧ

УДК 539.186

ОДНО- И ДВУХЭЛЕКТРОННЫЕ ПРОЦЕССЫ С ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ В ТЕОРИИ ИОН-АТОМНЫХ СТОЛКНОВЕНИЙ

01.04.04 — физическая элек? оника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва — 1993

Работа выполнена на кафедре квантовое радиофизики Московского физико-технического института (базовая организация Физического института им. П.И. Лебедева РАН)

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор с.П. Адшдуев (МЕТИ)

доктор физико-математических наук A.B. Матвеенко (СШИ)

доктор-физико-математических наук O.E. йирсоз (рщ -

Курчатовский институт)

Ведущая организация: Институт спектроскопии РАН (г. Троицк)

Защита диссертации состоится /Vi-/. 1993 года

.час. на заседании Специализированного совета Д-053.05.42 при Московском государственном университете им. Ы.В. Ломоносова.

Адрес: 119899, Москва, НШ1ЯФ МГУ, 19-й корп., ауд. 2-15. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИЯФ МГУ. Автореферат разослан 993 года.

Учений секретарь Специализированного совета« доктор физико-математических наук /1 С.И. СТРАХОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Сведения об элементарных процессах в атомных столкновениях необходимы при решении многих задач ядерной физики и астрофизики, физики и химии плазмы и управляемого гэрао-ядерного синтеза, физики верхней атмосферы, квантовой электроники и др. Появление во многих лабораториях мира современных мощных ионных ускорителей позволило получить уникальный экспериментальный материал, в особенности по высокозарядным ионам и многоэлектронным ион-атомным процессам, а одновременно оказало стимулирующее влияние на теорию атомных столкновений. Ряд ее разделов развит до такого состояния, которое позволяет предсказывать результаты текущего эксперимента с большой точностью. К ним, прездэ всего, " относятся исследования одаоэлектронных процессов при медленных соударениях атомных частиц (так называемая теория наадиабатических переходов [11, дащая весьма наглядную физическую интерпретацию квантовых переходов при столкновениях). Другие направления . исследований, в особенности реакций с перераспределением частиц при средних и больших энергиях, многоэлектронных процессов в ион-ионных и ион-атомных столкновениях, требует; создания адекватных методов анализа и расчета, сравнимых по точности с результатами современного эксперимента с использованием техники совпадений и наиболее эффективно ведущих к конечиой цели для различных задач. Разработке таких методов посвящены наши исследования, составившие основу диссертации.

Вмьв раррхр является:

I. Разработка аналитических методов исследования трех груш процессов с парораспределением частиц: 1) одноалвктронного захвата, происходящего как в кулоновских системах (один электорон в поле двух ядер), так и в столкновениях слоеных атомов и ионов яри всех скоростях соударения; 2) двухэлектронного захвата и захвата с одновременной ионизацией (возбуждением) в столкновениях ионов высоких и средних (несколько кэВ и выше) энергий с атомами и молекулами; 3) различного рода оже-процесов в столкновениях медленных многозарядных ионов с атомами и с поверхностью металла, а таете ожэ-эффекта в отрицательном ионе, помещенном в постоянное однородное электрическое поле.

II. Выяснение цринцимиалънкх особенностей и основных механизмов изучаемых процессов, исследование влияния на их характеристики самых различных физических факторов - кулоновских, корреляционных, барьерных, релятивистских, переноса импульса и т.д.

Научная новизна наиболее ваннах результатов, полученных в. диссертации и выносимых на зениту. состоит в следующем:

1. Предложены три новые, более точные, нежели ранее использовавшиеся, варианты - асимптотических разложений для решений задачи двух кулоновских центров, в которых большими предполагаются несколько параметров. В качестве таковых шступавт межцентровое расстояние, один из зарядов и параболические квантовые числа углового уравнения. Для расщепления термов получены асимптотические формулы, которые хорошо согласуются с результатами точного численного расчета.

2) Предложен новый метод построения асимптотики (по большо- / ку межьядерному расстоянию) волновой функции атомного электрона

вблизи чужого иона, связанный с использованием квазиклассического приближения, а таете функции Грина произвольного центрально-симметричного потенциала.

3) Получены явные асимптотические выражения для.матричных элементов двухэлектронного обмена и обмена с возбуждением, и^зво-лявщие рассматривать :процессы с участием произвольна атомов и многозарядкых ионов, переходы электронов с различными значениями орбитальных моментов, а также-Ееадиабатические переходы в области больших и средних мекьядерных расстояний. На основе получении асимптотических выражений подробно разобраны возможные механизмы двухэлектронного обмена и обмена с возбуждением, указаны сопутствующие им аКекты, а также Проведены расчеты парциальных и полных сечений для конкретных, процессов рассматриваемых тигоз. Установлено, что для всех исследованных реакций двойной перезарядки ответственным за одновременный захват двух электронов является коррелированное двухэлектронное обменное взаимодействие.

4) Впервые построена асимптотика электронной части матричного элемента, определите го процесс обмена двумя электронами при медленных столкновениях двухатомной молекулы с двухкратным ионом также двухатомной молекулы. Новым аспектом задачи является то, что рассматривается не центрально-симметричное поле атома, а аксиально-симметричное поле молекулы.

5) Развита асимптотическая теория для расчета частот ойе-пе-реходов в квазимолекулах, содержащих два голых либо два экранированных иона и два возбужденных электрона. Показано, что в случае ожэ-ионизации атомов высокозарядными ионами можно выделить две области расстояний между партнерами, где матричные элементы оже-переходов описываются двумя различными функциями от межьядерного расстояния.

6) Обнаружен новый процесс отрыва (с большой вероятностью) нескольких электронов от атомной частицы, помещенной в постоянное однородное электрическое голе, и разработана соответствующая асимптотическая теория с использованием функции Грина однородного поля. Показано, что отношение вероятности отрыва нескольких электронов к одноэлектронному туннелированию пропорционально положительной степени поля.

7) Построена асимптотическая (по большому расстоянию от иона до поверхности) теория деухэлэктронных процессов ожэ-нейтрализа-ции голых и экранированиях ионов на поверхности металла с учетом его поляризации в виде заряда изображения. На примере столкнови-тельных систем Не2+ + Ыо(100) и Сэ+ + Мо(100) подробно проанализирован вопрос об относительной роли различных каналов оке-нейтрализации ионов у поверхности и сопровождающей ее потенциальной эмиссии электронов.

8) Поставлена и решена задача о влиянии поступательного движения атома и иона на величину их обменного взаимодействия, позволившая получить правильную асимптотическую зависимость сечений перезарядки от энергии в борновской области.

9) Построена асимптотическая (по большим прицельным параметрам) неадиабатическая теория одноэлектронной перезарядки для произвольных (в том числе и релятивистских) скоростей и анергий связи. В ней отсутствуют трудности с кулоновскими граничными услови- . ями, присущие известной асимптотической теории Демкова-Островского.

10) На основе интегральных уравнений Додда-Грайдера, модифицированных для кулоновских взамодействий, развита последова -льная теория реакции одноэлектронной перезарядки при столкновении водородогодобного атома с положительно заряженным ионом с

учетом эффектов многократного перерассеяния электрона. На примере реакции перезарядки протона на атоме, водорода выполнен последовательный теоретический анализ влияния кулоновского взаимодействия з конечном состоянии на угловые и энергетические распределения продуктов при умеренных энергиях.

11) В рамках полуклассической эйкональной теории и в приближении промежуточных состояний непрерывного спектра развит метод функций Грина, для вычисления вероятностей и сечений перезарядки, просуммированных по всем конечным электронным состояниям. Исследовано влияние эффектов экранирования налетающего иона собственными электронами на величину сечения одноэлектронного захвата при быстрых ион-атомных столкновениях.

12) Предложен метод расчета суммарной (по всем конечным" электронным состояниям) вероятности и сечения1 кулоновской перезарядки голого или экранированного иона на ориентированной молекуле или молекулярном ионе, связанный с применением ОБК-прибли-жения и функции Грина налетащэго иона. Исследованы эффекты интерференции в сечениях ион-молекулярной перезарядки, обусловленные многоцентровым характером распределения электронной плотности молекулярных систем.

13). На основе интегральных уравнений Додда-Грайдера разработан четырехчастичный формализм метода искаженных волн непрерывного спектра (МИВНС), применяемый для описания процессов дзух-электронного захзата в высокоэнергетических ион-атсмных столкновениях. Привлекательной стороной МИВНС является последовательное рассмотрение асимптотики волновых Функций в обоих каналах реакция, учитызавдее дальнсдейстзущую природу кулоновских взаимодействий.

14) Разработан шредингеровский формализм ЫИВНС для анализа процессов захвата с ионизацией в области промежуточных и больших скоростей сталкивающихся частиц. Установлена высокая чувствительность сечений захвата с ионизацией к эффектам искажений электронных волновых функций при промежуточных энергиях падающих частиц.

ручная 2 практическая ценность работы состоит в том,что в ней впервые и с единых позиций исследована большая совокупность одно- и двухэлектронных процессов с перераспределением, представлявших интерес как для развития атомно-молекулярной физики в целом, так и для многочисленных приложений в смежных областях. Процессы перезарядки с возбуждением играют важную роль в образовании инверсной заселенности уровней ионов в плазме, благодаря чему имеется возможность создания еовых лазерных систем. Сведения об элементарных процессах с участием многозарядных ионов применяются в рентгеновской спектроскопии и диагностике высокотемпературной астрофизической и лабораторной плазмы.

В работе количественно воспроизведен ряд установленных в эксперименте явлений, а именно: преобладание двухэлектронного обмена над одноэлектронным при столкновениях Ее + С4+ и И + Ш=Не, Ке,Аг,Кг,Хе); сильное влияние кулоновского перерассеяния заряжен-, ных частиц в конечном состоянии на формирование угловых и энергетических зависимостей сечений реакции перезарядки протона на атоме водорода; высокая чувствительность величины полного сечения захвата с ионизацией к характеру искажений электронных волновых функций при промежуточных энергиях падащих частиц.

Для реакций Не + С4+— Не2+ + С2"1" , Ее + Аг6* — Не2+ + Дг4+, Н + й2*—» И2"1" + К (Е=Не,Ке,Аг,Кг,Хе) установлены механизмы,вычислены сечения, которые могут быть использованы для моделирования

работы- различных устройств. Выявлены законы подобия (скейлингэ) для сечений резонансной двухелектронной перезарядки голых ядер на гелиеподобных ионах, которые можно использогать для предсказания экспериментальных результатов.

Предложены и проанализированы механизмы оже-нейтрализации медленных многозарядных ионов у поверхности металла и сопровождающей ее потенциальной эмиссии электронов. Обнаружена возможность двухэлектронного распада отрицательного иона з постоянном однородном электрическом поле в результате нового физического процесса - ионизации оставшегося атома протуннелировавшим и улетающим от атома первичным, электроном. Исследованы эффекты интерференции в сечениях ион-молекулярной перезарядки.

Полученные в работе результаты использованы в экспериментальных и теоретических работах других авторов по физике столкновений. Построенная в диссертации асимптотика волновой функции атомного электрона вблизи возмущающего иона в настоящее время используется при решении многих задач физики атомных столкновений, связанных с нерезонансными переходами электрона от одного центра к другому. Отдельные результаты работы освещены в ряде монографий и обзоров, а также включены в материалы "Международного Бюллетеня то атомным и молекулярным данным для УГС", выпускаемого МАГАТЭ.

Апробация работы. Результаты, изложенные в диссертации, докладывались и обсуадались на XVI Международной конференции по физике электронных и атомных столкновений (Нью-Йорк, 1989г.), на XII Международном симпозиуме по физике ионизированного газа (Шибеник, . 1984г.), на VI Мездународной конференции по физике многозарядаых ионов (Канзас, 1992г.), на XII Европейской конференции по теории малочастичных систем (Ужгород, 1990г.), на

7111-Х Всесоюзны! конференциях по физике электронных и атомных столкновений (Санкт-Петербург, 1981г.; Рига, 1984г.; Ужгород, 1988г.), а также на научных семинарах в НШЯФ МГУ, ЖРАН, МФТИ, РНЦ - Курчатовский институт, ФЭИ и УзеГУ.

Публикашш. Диссертация написана по материалам опубликованных работ, список которых приводится в конце автореферата С1 —4-13

Вклад автора в публикации, составляющие основу диссертации, является определяющим.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введе- . ния, шести глав, заключения и четырех прилохений. Она содержит 442 страницы в сплошной нумерации, включая 29 рисунков, 9 таблиц и библиографию из 317 наименований.

Содержание работы. Основные результаты работы связаны с развитием предложенных ранее и формулировкой новых аналитических методов исследования одно-и двухэлектронных процессов с перераспределением, происходящих при столкновениях ионов с атомами, молекулами и с поверхностью металла, а также при попадании атомных частиц в. постоянное однородное електрическое поле. Основу изложенной в главах I - IV аналитической теории этих процессов при медленных столкновениях составляет асимптотический подход, отличащийся физической наглядностью и воспроизводимостью получаемых с его помощью результатов. Решение задачи представляется обычно старшими членами асимптотического разложения по малому параметру, происховдение которого определяется физическими условиями рассматриваемой системы. Точность вычислений контролируется следующими членами разложения и определяется величиной используемого асимптотического параметра теории. Главы V и VI объединены общим математическим подходом.

основанном на интегральных уравнениях Додда-Грайдера для кванто-вомеханического оператора рассеяния с перестройкой в системах нескольких заряженных частиц. Итерации этих уравнений образуют представление для амплитуд рассеяния в виде ряда, а количество учитываемых слагаемых определяет порядок перерассеяния. В результате получены простыв аналитические формулы для амплитуд неупругого рассеяния с перестройкой, справедливые при энергии налетающей частицы, значительно превышающей энергии связи составных частиц. Для удобства чтения каждой главе предпослана вводная часть, где кратко формулируются основные используемые приближения и методы, прослеживается общая логика построения главы, характеризуются изучаемые физические и математические объекты. Завершаются главы выводами, в которых кратко обсуждаются полученные результаты.

Во введении обоснована актуальность теш, сформулирована цель исследования, новизна и практическая значимость работы и кратко изложено содержание диссертации по главам.

Глава I диссертации посвящена анализу асимптотическими метода:® дискретного спектра задачи двух кулоновских центров в двух предельных случаях: сильно и слабо различающихся зарядов 1,,

В предыдущих работах при построении асимптотических разложений решений задачи предполагалось, что единственным большим параметром является межцентровое расстояние й, а г,, Ъ^а параболические-квантовые числа-порядка единицы.В первой главе рассмотрены варианты асимптотик, в которых большими предполагаются несколько параметров. В качестве таковых выступают расстояние Н, один из зарядов Ъ0 и параболические ьзантовае числа п2 и п^, относящиеся к еЪ^- и термам соответственно. Важным аспектом этого капраз-•ления является проблема построения асимптотик кзазикласснческогс

тала для решений углового уравнения. В Приложениях I и II диссертации эта задача решена с помощью метода аталонного уравнения. В §1.2 построены равномерные асимптотические разложения угловых и радиальных кулоновских сфероидальных функций, вычислены два члена степенных и главный член экспоненциально малых поправок к энергии и константе разделения. Отдельно разобраны случаи, когда большими параметрами являются одновременно И, г2 и и когда 1фоме этих параметров велико также параболическое квантовое число п^ для ег1-терма. Такие ситуации реализуются в физически важном случае перезарядки атома водорода на многозарядном ионе. Для вычисления основного ландау-зинеровсхого параметра-расщепления термов ДЕ в точках квазипересечений-получвно несколько асимптотических формул. Во всех вариантах ДЕ экспоненциально зависит от И. Имеется также довольно сильная зависимость от заряда Ъг и индексов еЪг -терма. Сравнение с численными расчетами для системы рег (5=52=26) показывает, что полученные формулы имеют высокую точность в довольно широком диапазоне изменения параметров задачи. В §1.3 с помощью метода эталонного уравнения построена ( с точностью до 0(АЕ(1+Й~1))) асимптотика квазиклассического типа для экспоненциального расщепления ридберговских термов б задаче с мало отличающимися зарядами.Из нее, как частные случаи, вытекают известные ранее результаты для главного члена асимптотики Е^ - Е^ молекулярного иона водорода.

В связи с прикладными задачами физики медленных атомных столкновений в §1.4 подробно изучена асимптотика квазистационарного спектра водородогодобного атома в присутствии многозарядного иона. Новыми результатами здесь являются аналитические формулы для ширина Г(й) квазистационарных уровней (как низколекащих,

так и высоковозбузденных состояний) водородоподобного атома з кулоновском поле удаленного точечного заряда. В предположении, что динамика процесса перезарядки совпадает с динамикой под-барьерного распада, выведены простые формулы для сечения перезарядки атомов и двухатомных молекул на миогозарядных ионах. Асимптотическая теория в даЕЕСм случае работает тем лучше, чем выше заряд налетающего иона.

При столкновении медленных многозарядных ионов с атомами, более сложными, чем атом водорода, столь же, а в некоторых случаях и более вероятными, чем одноэлектронные, оказываются двух-электронше процессы, характеризующиеся значительными в атомных масштабах сечениями ( ~ Ю-1® см2). К последним относятся, в первую очередь, исследуемые во второй главе диссертации процессы обмена двумя электронами при медленных ион-атомных и ион-ионных столкновениях:

А + В 0 — А ° + В 0 . (1)

В §2.1 рассматриваются особенности асимптотического подхода в теории данного процесса и ход его развития. В §2.2 обосновывается применяемый метод вычисления потенциалов двухэлектронного обменного взаимодействия Д^, использующий следующее представление:

доЬ = 2«®а1Н1Фь> - <5>а!®ь> <Фа1Н1Фа>), . ' (2)

где 8а и ^ - электронные волновые функции начального и конечного диабатических состояний квазимолекулы, Н - электронный гамильтониан системы. Проведено общее исследование матричного элемента (2), которое позволило Еыделить и сопоставить возможные механизмы одновременного перехода двух элехтроноз от одного центра к другому. Особое внимание уделено исследованию вазшого для практических приложений случаю , когда первые потенциалы ионизации обоих

партнеров столкновения меньше любого второго потенциала ионизации этих частиц. В этом случае процесс двухэлектронного обмена идет в основном как наложение двух неупругих переходов для каждого электрона в отдельности. Для вычисления вероятностей этих переходов необходимо знать асимптотику волновой функции фай(?ь) внешнего атомного электрона вблизи подлетающего многозарядного иона В . 3 предыдущих работах эта асимптотика определялась без учета изменения потенциальной энергии электрона в годбарьерной области. В §2.3 производится такой учет, причем он сводится к вычислению проницаемости для электрона реального потенциального барьера, разделяющего атомные частицы. Окончательный результат представлен в виде разложения по моментам относительно возмущающей частицы :

/1 (г^

Фей«?*,) = ВгиООЕ М )г1+т(211+1 >Р? (соз^)—1-(3)

л Ь

где (гь) - парциальные волновые функции, которые определяются как решения радиального уравнения Щредингера с модельным центрально-симметричным псевдопотенциалом ^(гь), имитирующим иска-квние кулоновского характера поля вблизи ионного остова Б ; Р? (х) - присоединенные полиномы Лекандра; 1,т - момент электрона и его проекция в изолированном атоме А ; гь, в^, ф^ -сферические координаты электрона относительно возмущающего иона В . Амплитуда Вут(Ю двухцентровой функции фсй(гь) с точностью до предэкспоненциального множителя определяется проницаемостью потенциального барьера, разделяющего атом и ион, вдоль меагь-ядерной оси. Парциальные функции (3) ортогональны ко всем собственным функциям в поле V*. имеющим энергию связи большую, чем • Ъ <2_-2>+ !Е1 ! (Е1а - энергия связи электрона в атоме А ). По этой

причине построенные полные двухэлектронные функции начального и

конечного состояний ортогональны друг другу.

В §2.4 развивается асимптотическая теория для расчета обменного взаимодействия (2), ответственного за процесс двухэлектрон-ной перезарядки при столкновении атома и иона с замкнутыми элек-'

V V

тронными оболочками ионных остовов А и В . Рассматривается

случай, когда первые потенциалы ионизации каждого атома А ,

(\-2)+

В меньше вторых потенциалов любого из этих атомов. Зпервые

последовательная асимптотическая теория для этого случая была предложена в работах [2-4].Эта теория применима к системам, состоящим из двух электронов в поле двух чисто кулсноаских центров. Для реакций с остовными электронами и с участием многозарядных ионов теория требует дальнейшего усовершенствования. В настоящей работе получены более общие асимптотические выражения,позволяющие рассматривать: 1) процессы с участием произвольных атомов и многозарядных ионов; 2) переходы электронов с различными значениями орбитальных моментов. Кроме того, для вычисления обменного матричного элемента мы используем ВКБ-метод, применимый для меньших межъядерных расстояний и обеспечивающий более точный результат, чем обычный асимптотический подход.

В §2.5 вычислен матричный элемент двухэлектрснного обмена между атомом и ионом при больших расстояниях между ними в случае, когда внешние электронный оболочки атома и иона содержат более чем два валентных электрона. Полученная функциональная зависимость этого матричного элемента от межьядерного расстояния Н оказывается такой же, как и в расмотренном в §2.4 случае с двумя электронами сверх заполненных оболочек,но с отличающейся пред-экспоненциальной константой. Последняя выражается как через параметры валентных электронов, совершающих переходы (энергии связи.

асимптотические коэффициенты .моменты и проекции орбитальных моментов активных электронов ва соединяющую ядра ось), так и через параметры квазимолекулы (полный спин,проекцию орбитального момента на соединяющую ядра ось). Такая ситуация имеет место при наличии 15 - связи при сложении орбитальных и спинового моментов электронов в полный момент квазимолекулы. Для тяжелых элементов такой тип связи нарушается, а при промежуточном типе связи нельзя последовательно описать состояния квазимолекулы на языке простых квантовых чисел.

§2.6 посвящен переносу методов, развитых в §2.3 и §2.4 при отыскании асимптотики матричного элемента обменного взаимодействия между атомными частицами^ к исследованию асимптотики электронной части матричного элемента, который определяет процесс обмена двумя электронами при медленных столкновениях двухатомной молекулы с двухкратным ионом также двухатомной молекулы. Отличие поля молекулы от центрального атомного поля учитывается введением для каждой молекулы вытянутой сфероидальной системы координат и решением волнового уравнения в этой системе с модельным аксиально- симметричным потенциалом. Использование сфероидальной системы координат и свойств угловых сфероидальных функций позволяет учесть тот факт, что в нецентральном поле орбитальное квантовое число не является хорошим квантовым числом, а это в свою очередь приводит к появлению в предэкспоненциальном факторе в асимптотике потенциала двухэлектронного обменного взаимодействия бесконечных сумм дипольных матричных элементов. Правила отбора для дипольных матричных элементов обрезают бесконечную сумму только для центрального, атомного поля.

В качестве иллюстрации возможностей теории, оперирущей с

полуклассическими уравнениями неадиабатической связи и исполь-зупцей асимптотический метод расчета потенциалов обменного взаимодействия, в $2.7 выполнены расчеты сечений двухэлектронной перезарядки для столкновений ионов С4+, Аг6* с атомами Не и двух-зарядных ионов инертных газов со своими атомами (Не, Не, Аг, Кг, и Хе ). Установлено, что в области килоэлектронвольтных энергий ионов:1) экспериментально измеренные сечения для всех исследованных пар полностью определяются механизмом прямых двухэлектронных переходов; 2) ответственным за одновременный захват двух электронов является коррелированное двухэлектронное обменное взаимодействие; 3) процессы двухэлектронной перезарядки наиболее эффективны, если им соответствуют квазипересечения термов при межатомных расстояниях в интервале 3 < П-,/а0 <10.

Рассчитаны сечения резонансной двухэлектронной перезарядки для ион-ионных столкновений В+- В34, С2"1"- С4+ , И3"1"- Н5+,04+- О6*, а также голых ядер (3 а г а 10) на гелиеподобных ионах. В результате расчетов получена универсальная кривая для сечения, которая с погрешностью до 10 Ж совпадает с численными расчетами. Установлено, что учет межьядерного отталкивания приводит к качественному изменении зависимости сечения от относительной скорости и (экспоненциальный спад сечения в ион-ионных столкновениях вместо логарифмического возрастания в ион-атомном случае).

В третьей глава представлена асимптотическая теория дзухэле-ктроЕных оге-процессов, происходящих при столкновении медленных многозарядных ионов с атомами и с поверхностью металла, а также теория нового процесса - огэ-ионизации атомной частицы в постоянном однородном электрическом поле. Исследование всех этих явлений объединено одной целью - поиском новых эффектов, пригодных для

диагностики плазмы и поверхности твердого тела, для задач микроэлектроники и радиационной физики.

Для всех процессов рассматриваемого типа характерен обменный механизм (один из активных электронов совершает переход вблизи "чужого" центра). Это обстоятельство приводит к тому, что определявший вклад в сечение вносят относительно большие межэлектронные расстояния. В этом .случае удаются, как правило, прямые расчеты вероятностей и матричных элементов оже-переходов по теории возмущений с двухцентровыми волновыми функциями фай(гь). Таким путем в §3.2 получены асимптотические соотношения для частот оке-перехо-дов в квазимолекулах, содержащих два голых либо два экранированных ядра и два возбужденных электрона. В случае экранированных ядер применяется идеология модельных потенциалов. Потенциал взаимодействия, приводящий к распаду, выбирается диполь-дипольным. Конкретно исследованы три основных канала оке-ионизации: I) одностадийный оже-процесс, при котором один из электронов атома А

7+ •

захватывается многозарядным ионом В , передавая избыток энергии другому электрону, атома; II) двухстадийный процесс с переходом одного из электронов атома А в ближайнее по энергии возбужденное состояние многозарядного иона и последующими окэ-перехо-

дами по прямому (На) и обменному (Пб) пути. Благодаря удобному квазиклассическому представлению (3) двухцентровых функций задача об отыскании обменных матричных элементов и частот оже-переходов имеет достаточно компактное аналитическое решение.Показано, что в случае столкновительной системы атом+высокозарядный ион имеются две области межатомных расстояний К, где матричные элементы оже-пэреходов различным образом ведут себя в зависимости от Е. Полученные результаты представляют интерес для изучения оке-ионизации

атомов многозарядными ионами и интерпретации энергетических спектров электронов, испускаемых при ион-атомных столкновениях. В этом же параграфе получены аналитические выражения для обменного взаимодействия, характеризующего процесс перезарядки с возбуждением ■ иона. Обсуждается методика и результаты расчета сечений для некоторых каналов реакции Не+ + Сй — Не + [ С1+(п,1Л* + АЕ. Показано, что зеселение большинства конечных состояний квазимолекулы при тепловых энергиях столкновения происходит путем диабетического прохождения кзазипересечений термов. При относительно больших дефектах энергии (ДЕ ~ 0,5 + 1,0 е7) теоретические сечения по порядку величины совпадают с экспериментальными дгнными. Однако при малых дефектах энергии рассчитанные сечения оказались существенно меньше экспериментальных данных, что говорит о необходимости учета других механизмов заселения рассматриваемых состояний и соответствующей модификации предложенной в §3.2 теории.

Своего рода расширением круга межатомных оже-эф5ектов стал обнаруженный нами С8] новый процесс отрыва (с большой вероятностью) нескольких электронов от атомной частица, помещенной в постоянное однородное электрическое поле. Система атоьн-электрическое поле может рассматриваться как предел система атом+многозарядный ион при стремлении в бесконечность заряда иона и расстояния от него. В §3.3 физически наглядным предельным переходом на кулонов-скую функцию Грина Су. получена функция Грина вр для движения электрона в однородном электрическом поле ? :

? 1 2х|г-г* | 1 2 12'

Е

{?,т)> н -(2?)1/3С - + ( х + х' ±. ¡г-г'| )/2 ] (5)

(штрих з (4) обозначает дифференцирование по аргут.'.энту), где

2- введенные и исследование В.А.Фоком функции Эйри. С помощью функции Грина (4) в {3.3 построена волновая функция слабосвязанного электрона в классически разрешенной области после туннелиро-вания и вычислена вероятность одноэлектронного распада отрицательного иона в поотоянном однородном электрическом поле. В этом же параграфе рассмотрен новый процесс отрыва нескольких электро-, нов, в котором туннелирует только один наиболее слабосвязанный электрон. Набрав в поле энергию он затем, улетая от атома, ионизует его. Этот процесс следует классифицировать как оже-ионизацию атома в электрическом поле. Вероятность такой ионизации мала и согласно теории возмущений определяется кзадратом модуля матричного элемента от взаимодействия улетающего электрона с оставшимся. Для построения волновой функции начального состояния используется метод, который позволил рассмотреть случай произвольного орбитального момента и его проекции слабосвязанного. электрона в отрицательном ионе, и не требует конкретизации вида атомного потенциала. Используется только тот факт, что этот потенциал достаточно быстро спадает с увеличением расстояния от атома. Наиболее интересный вывод из результатов проделанных расчетов состоит в том, что отношение вероятности двухэлектронного распада К2 к одноэлактронному туннелированию Т?1 пропорционально положительной степени поля (а Ее экспоненциально мало, как в случае поочередного распада):

= «<^а>оп12 V т^^Г. <б>

где Е, и ^-начальная и конечная энергии первого,протуинелировав-вшэго электрона.Матричный элемент дипольного перехода (г2созб2)оп определяется свойствами оставшегося атома.

В §3.4 продемонстрирована эффективность использования асимптотического подхода для исследования процессов оже-нейтрализадаи медленных многозарядных ионоз А на поверхности металла M(e1te2) и сопровождающей их потенциальной эмиссии электронов. Рассмотрены три основных канала таких процессов: одностадийный канал собст-

V (V1

Еенно оке-нейтрализации (А + M(e1te2) — А (е1) + М + е2)

и два двухстадийных канала с предварительной одЕоэлектронной резонансной "перезарядкой" «в возбужденное состояние подлетающего к ' (Z_-1 )+*

поверхности иона А . (е,) и последующими ose-распадами по

(V1)+ (V15+

прямому (Па) (А а (е.) + М(е,) — А а (е.) + М + е9) и обменному (116) (А а (е1) + М(е2)—А а (е2) + И +■ е1) пути. Конкретно исследована асимптотика (по большому расстоянию R иоиа от поверхности) волновой функции электрона зоны проводимости металла вблизи подлетающего к поверхности многозарядного иона. В дипольном приближении для межэлектронного взаимодействия получены аналитические выражения для матричных элементов и частот оже-перехсдов по трем указанным каналам с учетом поляризации металла в виде заряда изображения, а также эф£вктов экранирования ядра налетающего иона собственными электронами в рамках метода модельного потенциала. На примере столкновительных систем Не2++Ыо(100) и С3++Мо(100) при скоростях и=0,01 а.е. подробно проанализирован вопрос об относительной роли различных ose-каналов в процессах нейтрализации ионов на поверхностях металлов и сопровождающей их потенциальной эмиссии электронов. Показано, что основным нэйтрализационным каналом для рассмотренных систем и скоростей является двухстедийный канат ояе-релаксацки по обменному пути (116). Этому каналу свойственны больше величины вероятности и расстояния от поверхности, на котором наиболее интен-

сивны ожэ-распады, в отличии от двух других оже-нейтрализацион-вых каналов, которые превалируют в приповерхностной области.

Все предыдущее рассмотрение относится к случаю, когда относительная скорость столкновения и мала по сравнению с характерной скоростью v0 орбитальных атомных электронов, так что ядра в момент электронных переходов полагаются неподвижными. Между тем хорошо известно, что учет скорости поступательного движения ядер приводит к уширению связанного состояния атома (АЕ ~ ш, где а2=21, I- энергия ионизации атома) и увеличению высоты потенциального барьера, разделяющего атом и ион, на величину и2, что не может не повлиять на зависимость потенциала обменного взаимодействия от значений Кии. Пересмотр основных положений существующей асимптотической теории одноэлектронной перезарядки [5], предпринятый с этих позиций § четвертой главе.может вскрыть ряд новых закономерностей в механизме этого важного физического процесса.

Важным шагом в направлении придания асимптотической теории общего характера явилось сформулированное в §4.2 для задачи резонансной одноэлектронной перезарядки понятие "динамического" (то есть зависящего от скорости) потенциала обменного взаимодействия А(Е,и) иона со своим атомом. Это оказалось возможным сделать путем включения в каноническое выражение для потенциала обменного взаимодействия'А трансляционных множителей, учитывающих перенос импульса электроном при переходе от одного атома к другому. Вычисление получающегося для А(Е,и) многомерного интеграла по методу стационарной фазы приводит к следующей асимптотической формуле

2 т! (1-й) I 2а> }

Б = 222/аехр(-2/ае), ае = (а2+и2/4)1/2 . (8)

Здесь А - асимптотический коэффициент, который известен почти для

/

всех атомов таблицы Менделеева [5]; I,т - орбитальный момент электрона и его проекция на ось квантования; И - расстояние между ядрами; I - заряд атомных остовов.

Полученное асимптотическое выражение (7) для потенциала обменного взаимодействия имеет вид естественного динамического обобщения аналогичного выражения в адиабатической теории {51 и может служить основой для дальнейших обобщений асимптотической теории, не связанных с дополнительным предположением об адиабатическом характере процесса. Развитый в §4.2 вариант неадиабатического асимптотического подхода к исследовании реакции перезарядки как раз и дает пример реализации такой возможности. Так, сформулированное для резонансного случая понятие динамического потенциала обменного взаимодействия Л(й,и) применено в §4.2 к анализу осцилляхшй полного сечения в реакции Сз+ + Сэ - Сэ + Сз+.В предлагаемом подходе для этих осцнлляций получены общие формулы, которые приводят к хорошему согласию с результатами экспериментальных исследований. Уточнение величины обманного взаимодействия Д(й,у) в связи с учетом вклада поступательного движения ядер дает возможность непрерывного перехода в расчетах сечений перезарядки от тепловых энергий соударения до скоростей, превышающих скорость электрона на орбите атома.

В §4.3 построена асимптотическая (по большим параметрам удара р) неадиабатическая теория одноэлектронной перезарядки для общего случая произвольной скорости соударения у. В частности, • теория учитывает кулоновские асимптотики электронных волновых функций в обоих каналах реакции, перенос импульса электроном в процессе перезарядки, а также эффекты запаздывания, приводящие к тому, что волновая функция электрона вдали от ядер отличается

от адиабатической волновой функции квазимолекулы, при неподвижных ядрах. Цри атом столкновительный процесс в отличие от рассмотренных в предыдущих главах переходов мввду закрепленнюга центрами исследуется в несколько иной постановке задачи. Здесь определению подлежит амплитуда перезарядки А^(р) для всевозможных траекторий частиц, которые для периферийных столкновений с хорошей точностью могут считаться прямолинейными. Основные черты применяемого метода расчета состоят в следующем:

1. Представление точных решений нестационарной задачи в виде произведения одноцентровых атомных волновых функций на поправочную функцию, учитывающую наличие движущегося второго ядра с его кулоновским потенциалом. Поправочная функция определяется решением уравнения первого порядка в частных производных с учетом куло-новских асимптотических условий.

2.Использование галилеевского преобразования болновых функций при переходе от системы координат, связанной с атомом, к неподвижной системе.

3. Представление искомой амплитуды А^(р) в виде многомерного интеграла по некоторой гиперповерхности Б (в конфигурационном пространстве) и по времени t, с последующим нахождением его ведущей асимптотики с помощью метода перевала.

В результате вычислен главный член асимптотики ашлитуды А^(р) в общем нерезонансном случае для переходов электрона между произвольными состояниями составных частиц. В частности, для переходов между Б - состояниями атомов (ионов),

1/Р с/о -ЦЪ,лЪъ)/ъ

р) = 5/2(ри/2) а ° х

ZiZ Zh/vг 2п/а - 1 я - 1

х (ру) И (Э р ехр(-аер), (9)

42_ге/ар)1/2 Л а2- р2

= 2 ° ехрГ- -2 втсвШ-- ]

1 I V 2ия ;

(10)

7 I и 2иэе ]

а(и) = (1/2и){[(а + 0)2+ и2][(а - р)2+ и2]}172. (12)

Здесь - а2/2, - р2/2 - энергии электрона^в рассматриваемых состояниях атомов (ионов) А ° и В ^ 1п , Ъ^. - эф$ектив-

V со

вые заряды ионных остовов А и и В ; Аа и Аь - асимптотические коэффициенты £63.

Подобное исследование асимптотики амплитуды перезарядки уже проводилось в работе (61, ео без учета кулонозских граничных условий. Полученное аналитическое выражение (9) для амплитуда перезарядки в асимптотической области больгсих прицельных параметров р справедливо для любых скоростей, переходя з адиабатическом пределе (у « и0) в известные результаты О.Б.Фирсова и в пределе высоких скоростей (и » о0) в формулы борновского приближения. Достоинство'/, выражения (9) является то, что искажение волновых функций электрона, возникающее в результате его взаимодействия с ядром налетающей частицы во входном канале и с остаточным ионом кипени в выходном канале, описывается не зависящими друг от друга множителями и которые представляются в замкнутом виде. Зто существенно упрощает анализ влияния искажений но амплитуду электронного захвата и делает формулу (9) удобной при использовании ее для расчетов сечений различных процессов.

Далее в §4.3 окончательные результаты обсуздаютоя и сравниваются с данными различных приближений (адиабатического, бор-нозского, ОБК-приблйжеЕИЯ, асимптотического подхода Демкова-Островского), а также иллюстрируются на примере расчетов сечений

реакции Св++Св —• Се + Св+ в приближении плотной мишени. Полученные результаты показывают, что учет неадиабатической связи электронного движения с поступательным понижает сечение перезарядки. Этот факт соответствует общей тенденции уменьшения вероятности резонансных процессов при учете различного рода неадиабатических эффектов.

В последнее время ввиду развития техники ускорения и все более широкому использованию релятивистских пучков заряженных частиц стали актуальными теоретические исследования реакций перезарядки в релятивистских столкновениях. В §4.4 асимптотическая теория обобщается на область релятивистских скоростей столкновения и релятивистских энергий связи передаваемого электрона. Основные приемы расчета аналогичны использовавшимся в нерелятивистской задаче (§4.3). Электроны в атоме (ионе)-описываются уравнением Дирака, а внешнее поле , создаваемое налетающей частицей,-потенциалами Брейта в представлении Паули. Поправочные функции рассчитываются методом, сходным с квазиклассическим, с использованием уравнения Клейна-Гордона, которому, как известно, удовлетворяет каждая из компонент дираковской биспинориой волновой функции электрона. Для амплитуда перезарядки используется точное тождество [71, представляющее ее в виде интеграла по поверхности и по времени от смешанной плотности тока через поверхность, разделяющую области нахождения электрона в начальном и в конечном состояниях. Волновие функции переводятся в единую систему координат с помощью релятивистского оператора перехода. Интеграл для амплитуды перезарядки вычисляется методом перевала. В результате получено аналитическое выражение для главного члена асимптотики релятивистской амплитуды А^Р(р) в случае 131/2— 131/2 - перехо-

дов.В нерейятивистском пределе результаты переходят в полученные в §4.3.Для некоторых частных случаев проведены расчеты, которые ценны с точки зрения иллюстрации относительной роли кулоновских и релятивистских эффектов.Роль последних сводится к тому, что с ростом лоренц-фактора 7=(1-и2/4с2)~1/'2 существенно изменяется зависимоть амплитуды от прицельного параметра р.При данном прицельном

параметре релятивистские эффекты уменьшают амплитуду перезарядки.

В пятой главе в рамках нерелятивистской модели трех тел (а, р и 7) с гамильтонианом h=Hq + Va + Vp + V^ (Hq - оператор кинетической энергии относительного движения, Va - парное взаимодей -ствие частиц р и 7 и т.д.-) рассматривается реакция a + (£,7) — — (a,7) + р; скобки обозначают связанные состояния. Амплитуда реакции Т^ в "prior" - формализме получена как первый член ите -рационного ряда, представляющего решение уравнения Додда-Грайде -ра [83 для квантовомэханического оператора трехчастичного рассеяния с перестройкой:

= - Hua - wax£ +<«,р - (i3)

где coj = 1 + (E - Ej - Yij + ie)~1Wj - волновой оператор для "иска-гающего" потенциала W^ (J = a,р,7); Нj= Hq + Vj - канальный га-кильтониан; va = + V . v^ = VQ +■ G^ = (E -Hp +• ie)~1;

g^ = (E - К + + is)- . Известные трудности задачи трехчастичного рассеяния с перестройкой разрешаются з используемой теории путем введения в рассмотрение двух вспомогательных трехчастичнкх потенциалов vx и W^, исключающих появление несвязных диаграмм в ядре интегрального уравнения (13) для оператора перехода U^. Итерационные ряды, получаемые на основе этого уравнения, оказываются в данной задаче быстро сходящимися, что позволяет делать не

только оценочные, но и весьма точные прямые расчеты. ■

В §5.2 проведена модификация интегрального уравнения (13), направленная на то, чтобы учесть кулоновскую асимптотику волно -вых функций в задаче неупругого рассеяния с перестройкой. На этой основе строится теория реакции одноэлектронной перезарядки при столкновении водородоподобного атома с положительно заряженным ионом с учетом эффектов многократного кулоновского перерассеяния электрона на ионе - остатке мишени. Более детально исследуется реакция резонансной перезарядки протона на атоме водорода и показывается, что без корректного включения кулоновского взаимо -действия в волновую функцию конечного состояния нельзя воспроиз -вести пик Томаса в угловых распределениях продуктов этой реакции. 3 силу своих преимуществ (достаточно полный учет послестолкнови -тельного взаимодействия и быстрая сходимость ряда теории возму -щений Додда-Грайдера) предложенный метод приводит к хорошему соответствию экспериментальным данным как полных, так и дифференциальных сечений. Показано, что в приближении однократного рассеяния этот метод приводит к так называемому первому кулон-борновс-кому приближению, которое в сочетании с одноэлектронным приближением хорошо описывает экспериментальные данные по полным сечениям захвата электрона протонами из внутренних оболочек сложных атомов при промежуточных и высоких энергиях.

В §5.3 рассматриваются упрощенные варианты метода искаженных волн непрерывного спектра (МИВНС), связанные с приближенной трактовкой искажений во входном и выходном каналах реакции. В рамках полуклассической эйкональной теории и в приближении промежуточных состояний непрерывного спектра исследован процесс кулоновской перезарядки голого или экранированного иона при столкновениях с

легкими атомами. Потенциал поля, действующего на совершающий переход электрон со стороны ядра и остова налетающего многозарядного иона, выбирается в виде экранированного кулоновского.Для вычисления вероятностей и сечений перезарядки, просуммированных по всем конечным электронным сотояниям, развит метод функций Грина. Получены аналитические выражения для вероятностей и сечений захвата электрона из К-оболочки водородогодобного атома в произвольную п оболочку налетающего голого и экранированного иона. Для вероятностей захвата электрона в непрерывный спектр налетающего иона найдены более простые выражения, чем известные ранее. На основе полученных результатов выполнены систематические расчеты сечений захвата электрона быстрыми ионами С^1", (д=1,2,3).

при столкновении их с атомами водорода. Эффекты экранирования налетающего иона оказывают влияние как на величину сечений, так и на характер их зависимости от энергии столкновения. Особенно сильно это проявляется в системах с малыш значениями зарядности налетающего иона и большими значениями энергии падащих частиц.

В §5.4 в ОБК-приближении исследован процесс кулонозской перезарядки голого или экранированного иона на ориентированной молекуле или молекулярном ионе. Для вычисления вероятностей и сече-еий перезарядки, просуммированных то всем конечным электронинм состояниям, развит метод функций Грина, аналогичный тому, который использовался в §5.3 в теории ион-атомной перезарядки. На примере подробно рассмотренной реакции Н^ + р — 2р + Н исследованы эффекты интерференции в сечениях ион-молекулярной перезарядки, обусловленные многоцентровым характером распределения электронной плотности молекулярных систем.

В шестой главе диссертации представлены результаты после-

.сований процессов двухэлектронной перезарядки и перезарядки с ионизацией в высокоэнергетических (0.1 - 1.0 МэВ/а.е.и) ион-атомных столкновениях. В 56.2 на основе интегральных уравнений Додда-Грайдера разработан четырехчастичннй формализм ЫИВНС, применяемый для описания процессов двойной перезарядки в двухэлектронных системах. Построены координатные асимптотики канальных волновых Функций, которые отвечают процессам рассеяния заряженной частицы на системе из трех частиц в связанном состоянии. Получено общее выражение для амплитуды реакции в приближении механизма одновременного захвата двух электронов с учетом кулсновских эффектов в начальном и конечном состояниях. Применение общей теории иллюстрируется на примере реакции двухэлектронной перезарядки при столкновении атомов гелия с а-частицами. Полученные в этом случае результаты хорошо согласуются с имеющимися экспериментальными данными в высокоэнергетической области.

В §6.3 разработан шредингеровский формализм ЫИВНС для анализа процессов захвата с ионизацией в области больших и средних энергий. Амплитуда реакции, полученная е первом порядке теории возмущений формализма искаженных волн, содержит два сомножителя, один из которых описывает процесс прямой ионизации, а второй-двухступенчатый механизм захвата электрона через непрерывный спектр из атома-мишени е состояния, связанные относительно быстрой частицы. Предложенный формализм опробован на примере расчета сечений захвата с ионизацией при столкновении атомов гелия с протонами. Результаты расчетов в области 3 - 10э кэВ/нуклон находятся в количественном согласии с имеющимися экспериментальными данными. Показана важность учета кулоновского искажения асимптота- " ческого поведения электронных волновых функций в обоих каналах

при малых в средних энергиях.

2 Заключении сформулированы основные результаты диссертации: 1. С помощью метода эталонного уравнения изучено асимптотическое поведение электронных термов и волновых функций высоковозбужденных состояний системы 1лъЪг с сильно и слабо отличающимися зарядами при больших межьядерных расстояниях. Для экспоненциального расщепления термов получено несколько аналитических формул, приведены критерии их применимости и сравнение с результатами точного численного расчета. Результаты могут быть использованы при изучении столкновений возбужденных атомов водорода с протонами и многозарядными ионами.

2. Методом эталонного уравнения исследован квазистационарный спектр водсродоподобного атома в поле многозарядного иона. Мнимая часть комплексной энергии непосредственно связана с вероятностью подбарьерного перехода электрона. Проведено обобщение полученных формул на случай произвольных атомов и молекул и применение картины квазистационарных состояний к анализу процесов перезарядки нейтральных частиц на многозарядных ионах при медленных столкновениях.

3. Разработана асимптотическая теория процессов двухэлектрон-еого обмена при медленных столкновениях атомов с многозарядными ионами. В рамках квазиклассического приближения построена асимптотика двухцентровой одноэлектронной волновой функции системы атом + многозарядный ион при больших межьядерных растояниях. Получены аналитические выражения для матричного элемента двухэлек-тронного обменного взаимодействия атома и иона с разными зарядами ядер. Сравнение полученных формул с результатами значительно более трудоемких численных расчетов, выполненных с использованием

вариационной процедур! для системы Не|+, указывает на достаточно высокую точность развитой асимптотической теории. Рассмотрены различные физические механизмы обмена двумя электронами при медленных столкновениях атомов с многозарядными ионами. Главным механизмом двойной перезарядки для реакций Не + С4+— Не2+ + С2+, fie ♦ Аг6+ — Не2+ + Аг4+ и R + R2+ — R2+ + R (R=He, Ne. Ar. Кг, Xe) сказывается коррелированный одновременный захват. Исследованы основные особенности резонансной двухэлектронной перезарядки в ион-ионных и ион-атомных столкновениях.

4. Исследована асимптотика электронной части матричного элемента, определявдего процесс обмена двумя электронами при медленных столкновениях двухатомной молекулы с двухкратным молекулярным ионом. Специфика молекулярной двухэлектронной перезарядки учитывается при этом введением для каждой молекулы вытянутой сфероидальной системы координат й решением в этой системе волнового уравнения.

5. Получены более детальные, чем ранее использозазпшеся, асимптотические соотношения для обменных матричных элементов и частот переходов в трех основных каналах оке-ионизации атомов голыш либо экранированными ионами. В случае экранированных ионов применяется идеология модельных потенциалов.

6. Получены асимптотические выражения для обменного взаимодействия, характеризующего процесс перезарядки с возбуждением иона. Предложены обобщения полученных результатов на случай многозаряд-кнх ионов и S-S переходов. Для расчета последних используется второй порядок теории Еозмущений. Численные расчеты сечекий перезарядки с возбуждением проведены для столкновений Cd + Не+.

7. Для ионизации атомных частиц в постоянном однородном эле-

ктрическом поле обнаружен новый процесс - двухэлектронный оже-распад, обусловленный коррелированными электронными переходами. Разработана асимптотическая теория данного процесса с использованием функции Грина однородного электрического поля. Показано, что отношение вероятности двухэлектронного оже-распада к одноэлект-ронному туннелированию пропорционально положительной степени поля.

8. Развита асимптотическая теория двухэлектронных оже-процес-сов, происходящих при столкновении медленных многозарядных ионов с поверхностью металла с учетом его поляризации в виде заряда изображения. Получены и представлены в форме удобной для практического применения асимптотические выражения для обменных матричных элементов и частот переходов з трех осноееых каналах оже-ней-трализации голых и экранированных ионов у поверхности металла.Показано, что в области малых энергий падащих частиц преобладающий вклад в озе-нейтралазацию ионов на поверхности металла вносит двухстадийный канал оже-релаксации по обменному пути (116).

9. Исследован вклад скорости относительного движения ядер в одноэлектроннэе обменное взаимодействие иона со своим атомом. Показано, что последовательный учет эффектов, связанных с поступательным дзижением ядер, приводит к сильной (экспоненциальной) зависимости -обменного матричного элемента от скорости движения атомов.

10. Построена неадиабатическая асимптотическая теория одно-электронной перезарядки с кулоновскими граничными условиями.Теория распространена на случай релятивистских скоростей столкновения и релятивистских энергий сзязи передаваемого электрона.

11. Предложен метод расчета дифференциальных и полных сечений одноэлектронного захвата, основанный на использовании перзо-

го члена итерационного разложения (в квазиборновский ряд) уравнения Додда-Грайдера, модифицированного для кулоновских потенциалов. Показано, что корректный учет кулоновокого взаимодействия в конечном состоянии приводит к хорошему согласив с экспериментом теоретических угловых и энергетических зависимостей сечений перезарядки при больших и промежуточных энергиях сталкивающихся частиц.

12. В рамках упрощенных вариантов МИВНС - полуклассической эйкональной теории и в приближении промежуточных состояний непрерывного спектра - развит аналитический метод суммирования (по всем конечным электронным состояниям ) вероятностей и сечений кулоновской перезарядки атомов на голых или экранированных ионах. Конкретные расчеты проведены для реакций Н + — Р + А^-1 (А=С,К,0; q=1.2,3) в приближении центрального поля с учетом экранирования (ядра налетающего иона) и без него. Результаты указывают на существенное влияние эффектов экранирования как на абсолютную величину сечений, так и на вид их зависимости от энергии столкновения.

13. В ОБК - приближении исследован процесс кулоновской перезарядки голого или экранированного иона на ориентированной молекуле или молекулярном ионе.На примере реакции Н^ + р — 2р + Н исследованы эффекты интерференции в сечениях ион - молекулярной перезарядки.

14. На основе интегральных уравнений Додда-Грайдера разработан четнрехчастичЕЫй формализм МИВНС, применяемый для описания процессов двойной перезарядки в высокоэнергетических ион-атомных столкновениях. Для амплитуды реакции в приближении механизма одновременного захвата двух электронов найдено общее выражение с учетом кулоновских эффектов в начальном и конечном состояниях.

Адекватность развитого подхода подтверждается совпадением теоретических результатов с результатами точных измерений полных сечений двухэлектронного захвата в системе Не + Не.

15. В задаче о перезарядке с ионизацией при ион-атомных столкновениях в условиях, когда неприменима концепция об образовании квазимолекулярного комплекса, методом искаженных волн получено факторизированное представление для амплитуды перехода. Оно со -держит два сомножителя, один из которых описывает процесс иони -зации, а второй - процесс перезарядки. Полученные результаты подтверждены количественным согласием рассчитанных сечений перезаряд-' ки с ионизацией в реакии Не + р —■ Не++ + Н + е с экспериментальными данными при умеренных энергиях.

Цитированная литература:

1.Никитин Е.Е..Уманский С.Я. Неадиабатические переходы при медленных атомных столкновениях.-М.: Атомиздат, 1979.-272с.

2.Комаров И.В., Янев Р.К.//ЕЭТФ.-1966.-т.51, вып.6.-с.1712-1721 З.Чибисов Ы.И.//ЕЭТФ.-1976.-т.70,вып.5.-с.1687-1696.

4.Grozdsnov Т.Р., Janev R.K.//J.Phys.B.-19S0.-vol.13,N 11.-р.3431-3442.

5.Никитин Е.Е., Смирнов Б.М. Медленные атомные столкновения.-М.: Энергоатомиздат, 1990. -25Sc.

6.Демков D.H., Островский В.Н.//КЗТФ.-1975.-т.69,вып.5.-с.1582-1593.

7.Демков D.H., Островский В.Н., Шевченко С.И.//ЯФ.-1933.-т.37, вып.1.-с.94-104.

B.Dodd L.R., Grelder K.R.//Phys.Rev.-1966.-70l.146,N 3.-р.675-636. Основные результаты диссертации опубликованы g работах: 1.Карбованец М.И., Лазур B.D., Чибисов М.И. Обмен двумя элек-

тронами при столкновении атома с многозарядным ионом//Пре-принт ИАЭ- 3494/6.M..I98I.-I6C.

2.Карбованец Ы.И., Лазур B.D., Чибисов М.И. Обмен двумя электронами при столкновении разных атома и иона//У1Н ВКЭАС: Тез. докл. Всесоюз. kobJ.,Ленинград,29 сент.-2 окт.,1981г. -Л.,1981.-с.32.

3.Карбованец М.И., Лазур B.D., Чибисов М.И. Нерезонансный обмен двумя электронами//ЖЭТФ.-1984.-т.86,вып.1.-с.84-93.

4.Grozdano7 Т.Р., Janev R.K., Lazur V.Yu. Two-electron exchange In slow lon-atom colHalon//ni Int.Symp. on Phys.oî Ionized Gasea.Sibenik Sept.3-7,1984:Contr.pap.and Abstr.of Invit.Lect and Progr.Rep.,Ed.li.Popovlc.-Belgrade,Yugoslavia, 1984.-p. 178-181.

5.Лазур B.D., Лендьел В.И., Карбованец М.И. Двухэлектронная перезарядка при столкновении двухатомной молекулы с двух-зарядным молекулярным ионом//1Х ВКЭАС: Тез.докл.Всесоюз. конф.,Рига,3-8 окт.,1984г.-Рига,1984.-т.I.-с.10.

6.Карбованец М.И. .Лазур B.D. .Чибисов М.И. Двухэлектронная перезарядка в возбужденные состояния дг4+ при столкновении He-Ar^V/IX ВКЭАС: Тез.докл.Всесоюз.конф..Рига,3-8 окт., 1984г.-Рига,1984.-тЛ.-с.9.

7.Карбованец М.И., Лазур B.D., Чибисов М.И. Резонансная двухэлектронная перезарядка в ион-ионных столкновениях//УФЖ.-

1984.-т.29,N 3.-C.405-408.

8.Карбованец М.И., Лазур B.D., Чибисов М.И. Двухэлектронный распад отрицательного иона в постоянном однородном электрическом поле//ДАН СССР.-1984.-т.275,N 6.-c.I384-I387.

. 9.Карбованец М.И..Лазур B.D..Чибисов М.И. Двухэлектронная ионизация отрицательного иона в постоянном однородном элек-

трическом голе//1Х ВКЭАС: Тез.докл.Всесого.кон!. .Рига, 3-8 окт.,1984г.-Рига,1984.-т.2.-с.152.

Ю.Карбованец Ы.И.,Лазур B.D..Островский В.Н. Асимптотическая теория перезарядки с возбуждением иона//1Х ВКЭАС: Тез.докл. BcecoB3.Kos5. ,Рига,3-8 окт.,1984г.-Рига,1984.-тЛ.-с.8.

11 .Карбованец Ы.И., Лазур ВЛ).,йдин Г.Л. Ато?сше столкновения столкновения в плазме ядерного происхождения. 4.2. Кулонов-ская перезарядка//Препринт ФЭИ-1509,Обнинск,1984.-20с.

12.Belklc Dz., Lazur V.Yu. Sua rules for the bound-free transition form factors In hydrogenlike atoms//Z.f.Phys.A.-1934.-vol.319,N 1;-p.261-267. .

13.Grozdanov T.P., Janev R.K.,. Lazur V.Yu. Asymptotic theory of the strongly asymmetric two-Coulomb-center problem// Phys.P.ev.A.-1985.-vol.32,H 6.-p.3425-3433.

14.Карбованец М.И., Лазур B.D., Машика B.D.. Двухэлектронные перехода при медленных ион-атомных столкновениях//® темат. сб.:Процессы элементарных взаимодействий в атомах,Ужгород: УжГУ.-1985.-с.78-87.

15.Grozdanov Т.Р., Janev R.K., Lazur V.Yu. Two-electron exchange ' in slow ion-atom collision//Phys.Scripta.-1985.-Vol.32,

H 1.p.64-68.

16.Карбованец М.И., Лазур B.D., Лендьел В.И. Одяоэлектронный захват при столкновении многозарядЕЫХ ионов с атомами водорода //ДАН УССР,сер.А.-I985.-N 2.-с.58-62.

17.Лазур B.D., Машика D.D. Перезарядка нейтральных частиц нз многозарядных понах//Препринт КИЯИ-86-5,Киев,1986,--30 с.

18.Лазур B.D., Гроздаков.Т.П., Ннев Р.К. Двухэлектронное обменное взаимодействие молекулярного иона с молекулой/Лим.фзз.-

1986.-Т.5.Н II.-C.I47I-I480.

19.Грозданов.Т.П., Лазур В.Ю.,Янев Р.К. Энергия взаимодействия атома с многозарядннм ионом при больших.меяьядерных расстоя-ниях//У«5.-1986.-х.31.К 6.-с.824-830.

20.Janev R.K., Lazur V.Yu..Grozdanov Т.P. Dynamic autoionisation widths for capture-ionisation in slow ion-atom collisions//J.Phy3.B.-1986.-vol.19,N 2.-p.421-436.

21.Карбованец M.И..Лазур В.D.,Един Г.Л. Перезарядка экранированного иона на молекулярном иоеэ//УФЖ.-ISS7.-т.32,N I.-c.13-19.

22.Ковач А.П., Лазур В.В., Ыашика D.D. Расчет сечения.процесса захвата с ионизацией при столкновениях атомов гелия с ядрами Я* и Ее++ в области больших и средних энергий//Препринт КИЯИ-87-19.Киев,1987.-29 с.

23.Лазур В.Е., Машика D.D. Квазистационарный спектр водеродоподо-Сного атома в поле многозарядаого иона//УФН.-1988.-т.ЗЗ,К 7,-с.1000-1007.

24.NedelJtovic N.N., Janev R.K., Lazur V.Yu. Auger neutralization rates of multiply charged lorn near metal surfaces// Phys.Rev.B.-1988.-vol.38,N 5.-p.3088-3101.

25.Ковач А.П., Лазур B.C., Машика D.D. Расчет сечений одноэлек-тронной перезарядки ионов Н*, Не2+, Li3+ при столкновениях

с легкими атомами в рамках приближения промежуточных состояний непрерывного спектра//Препринт ряи-88-34,Киев,1988.-40с.

26.Лазур B.D., Заяц Т.Н. Метод искаженных волн непрерывного спектра для описания одиоэлектронного захвата//X ВКЭАС: Тез.докл. Все союз.конф.,Ужгород,3-6 окт.,1988г.-Ужгород,1988.-т.2.-с.290.

27.Ковач А.П., Лазур В.Ю., Машика D.D. Сечения одиоэлектронного захвата с ионизацией при столкновениях атомов гелия с прото-

Н8МИ//ЖТФ.-1988.-i. 58, шп. 10.-с Л906-1914.

28.Лендьел В.И., Лазур В.Ю., Карбованец М.И., Янев Р.К. Введение в теорию атомных столкновений.-Львов:Вьща пк.Изд-во при Львов.ун-те,1989.-192с.

29.Лазур В.В., Ыашика D.B. Двухэлектронная перезарядка при средних и больших энергиях столкновения//У32.-1989.-т.34, К 7.-с.986-994.

30.Lazur V.Yu., ИяяМкд Yu.Yu. Two-electron charge transfer of helium atom on a-partlcle at Intermediate and high collisions energles//Phys.of Electron, and Atom. Collisions. Abstr.of Contr.papers XVI ICPEAC.New York,1989.-p.877.

31 .Ковач A.II., Лазур В.В., Машка D.D. Сечение процесса захвата с онизацией при столкновениях атома гелия с протонами. Расчет методом искаженных волн непрерывного' спектра//Известия вузов. Физика.-1989.-N 8.-с.78-84.

32.Lazur V.Yu., Kashlka Yu.Yu. Calculation of transfer ionization cross section for helium atom-proton collisions at high and intermediate energies/ZPhys.of Electron, and Atom. Collisi-ons.Abstr.of Contr.papers X7I ICPEAC.New York,1989.-p.878.

33.Лазур B.D., Машика'В.Ю. Квазипересечения ридберговских термов в задаче двух кулоновских центров квантовой механики//УС2.-

I990.-т.35,N 10.-с.I457-1463.

34.Lazur V.Yu., C-otra V.Yu., Hashlka Yu.Yu., Zayac Т.Н. Critical test ion-atom collision//XII Europ.few body Conf.,Uzhgorod,

1990:Abst.of papers,Ed.V.I.Lendjel.-Uzhgorod, 1990. -p.576.

35.Лазур B.D., Мазика B.D., Янев P.K., Грозданов Т.П; Квазипересечения ридберговских терлоз в задаче двух кулоновских центров с сильно отличащишся зарядами//ТМЭ.-1991.-т.87,Н I.-

о.97-109.

36.Горват П.П, Лазур B.D. Учет эсйекта переноса импульса в процессах резонансной перезарядки положительного иона на атоме //y«S.-I99I.-T.36.N II.-C.I6I9-I625.

37.Лазур B.D., Машика D.D. Учет кулоновских аффектов в реакциях дзухэлектронной перезарядки в рамках метода искаженных волн непрерывного спектра//ЖГФ.-I99I.-т.61,вып.10.-с.25-36.

3S.Лазур B.D..Горват П.П. Влияние взаимосвязи электронного и ядерного движений на потенциал обменного взаимодействия иона и атома//Хим. £из.-1992.-т.11,Ы 3.-с.326-335.

39.Горват П.П, Лазур B.D., Пресняков-Л.П., Усков Д.Б. Асимптотическое поведение амплитуды перезарядки//ТМФ.-1992.-т.91,Н I.-с.66-82.

40.Lazur V.Yu., Presnyakov L.P. Transfer ionization in T -positive ion collisions at Intermediate energis//VI Int.Coni. on Phys. of Highly Charged Ions (VI HCI-92),Ed.P.Richard, C.L. Cocke,C.-D. Lln.-Manha«an,Kansas,DSA.,1992.-p.B-2.

41.Лазур B.D., Горват П.П. Асимптотическое поведение амплитуда перезарядки при релятивистских скоростях и энергиях связи //TMS.-1993.-т.95,N 3.-С.451-477.

Подписано к печати 28.06.1993 г. БФ 20469 формат 60 х 901/16.Офсетная печать. Уел.п.л. 2,4. Тира» 100 8кз. Заказ Я 1224.

Отпечатано на ротапринте УкГУ, г.Ужгород.