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低能电子穿越玻璃直管和锥管动力学研究

万城亮 李鹏飞 钱立冰 靳博 宋光银 高志民 周利华 张琦 宋张勇 杨治虎 邵剑雄 崔莹 Reinhold Schuch 张红强 陈熙萌

低能电子穿越玻璃直管和锥管动力学研究

万城亮, 李鹏飞, 钱立冰, 靳博, 宋光银, 高志民, 周利华, 张琦, 宋张勇, 杨治虎, 邵剑雄, 崔莹, Reinhold Schuch, 张红强, 陈熙萌
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  • 我们通过实验测量1.5 keV电子穿越玻璃直管/锥管的二维角分布的时间演化,研究了低能电子与绝缘玻璃管相互作用的动力学过程.观察到了低能电子穿越玻璃直管和锥管后其强度随时间呈现振荡.穿透的强度出现振荡峰结构,在出现峰的地方,透射的电子最开始出现微弱的圆点,随后微弱的圆点变为较明显的亮点,此后亮点逐渐变大变亮,接着变暗,最后亮斑迅速消失,同时透射电子的角分布中心伴随移动.这种行为显示了低能电子在玻璃管内的充放电呈现振荡行为,当入射电荷累积足够大时,存在一个快速放电的通道,后迅速充电产生阻止电子穿越的电场.对比锥管后的角分布和直管的角分布,我们发现锥管的穿透电子束流密度比直管的大40%.锥管的充放电的时间比直管快,这显示了锥管更容易快速放电,其由于充电建立的电场也更容易影响传输的电子.电子在玻璃直管和锥管的快速充放电的动力学过程显示出电子的传输机制与高电荷态离子有很大不同,其快速充放电过程显示了带负电的电子与绝缘体材料相互作用中的充放电过程与带正电离子的不同.
      通信作者: 张红强, zhanghq@lzu.edu.cn;chenxm@lzu.edu.cn ; 陈熙萌, zhanghq@lzu.edu.cn;chenxm@lzu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11475075,11104125)资助的课题.
    [1]

    Stolterfoht N, Bremer J H, Hoffmann V, Hellhammer R, Fink D, Petrov A, Sulik B 2002 Phys. Rev. Lett. 88 133201

    [2]

    Stolterfoht N, Hellhammer R, Bundesmann J, Fink D, Kanai Y, Hoshino M, Kambara T, Ikeda T, Yamazaki Y P 2007 Phys. Rev. A 76 022712

    [3]

    Schiessl K, Palfinger W, Tókési K, Nowotny H, Lemell C, Burgdórfer J 2005 Phys. Rev. A 72 062902

    [4]

    Skog P, Zhang H Q, Schuch R 2008 Phys. Rev. Lett. 101 223202

    [5]

    Das S, Dassanayake B S, Winkworth M, Baran J L, Stolterfoht N, Tanis J A 2007 Phys. Rev. A 76 042716

    [6]

    Wickramarachchi S J, Dassanayake B S, Keerthisinghe D, Ikeda T, Tanis J A 2013 Phys. Scr. T156 014057

    [7]

    Schiessl K, Tókési K, Solleder B, Lemell C, Burgdórfer J 2009 Phys. Rev. Lett. 102 163201

    [8]

    Zhang H Q, Akram N, Skog P, Soroka I L, Trautmann C, Schuch R 2012 Phys. Rev. Lett. 108 193202

    [9]

    Christoph L, Joachim B, Friedrich A 2013 Prog. Surf. Sci. 88 237

    [10]

    Wang W, Chen J, Yu D Y, Wu Y H, Zhang M W, Cai X H 2011 High Power Laser and Particle Beams 23 1065 (in Chinese)[王伟, 陈婧, 于得洋, 武晔虹, 张明武, 蔡晓红2011强激光与粒子束23 1065]

    [11]

    Chen Y F, Chen X M, Lou F J, Xu J Z, Shao J X, Sun G Z, Wang J, Xi F Y, Yin Y Z, Wang X A, Xu J K, Cui Y, Ding B W 2010 Acta Phys. Sin. 59 222 (in Chinese)[陈益峰, 陈熙萌, 娄凤君, 徐进章, 邵剑雄, 孙光智, 王俊, 席发元, 尹永智, 王兴安, 徐俊奎, 崔莹, 丁宝卫2010物理学报59 222]

    [12]

    ALPHA Collaboration, Andresen G B, et al. 2009 Rev. Sci. Instrum. 80 123701

    [13]

    Variale V 2015 Physics Procedia 66 242

  • [1]

    Stolterfoht N, Bremer J H, Hoffmann V, Hellhammer R, Fink D, Petrov A, Sulik B 2002 Phys. Rev. Lett. 88 133201

    [2]

    Stolterfoht N, Hellhammer R, Bundesmann J, Fink D, Kanai Y, Hoshino M, Kambara T, Ikeda T, Yamazaki Y P 2007 Phys. Rev. A 76 022712

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    Schiessl K, Palfinger W, Tókési K, Nowotny H, Lemell C, Burgdórfer J 2005 Phys. Rev. A 72 062902

    [4]

    Skog P, Zhang H Q, Schuch R 2008 Phys. Rev. Lett. 101 223202

    [5]

    Das S, Dassanayake B S, Winkworth M, Baran J L, Stolterfoht N, Tanis J A 2007 Phys. Rev. A 76 042716

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    Wickramarachchi S J, Dassanayake B S, Keerthisinghe D, Ikeda T, Tanis J A 2013 Phys. Scr. T156 014057

    [7]

    Schiessl K, Tókési K, Solleder B, Lemell C, Burgdórfer J 2009 Phys. Rev. Lett. 102 163201

    [8]

    Zhang H Q, Akram N, Skog P, Soroka I L, Trautmann C, Schuch R 2012 Phys. Rev. Lett. 108 193202

    [9]

    Christoph L, Joachim B, Friedrich A 2013 Prog. Surf. Sci. 88 237

    [10]

    Wang W, Chen J, Yu D Y, Wu Y H, Zhang M W, Cai X H 2011 High Power Laser and Particle Beams 23 1065 (in Chinese)[王伟, 陈婧, 于得洋, 武晔虹, 张明武, 蔡晓红2011强激光与粒子束23 1065]

    [11]

    Chen Y F, Chen X M, Lou F J, Xu J Z, Shao J X, Sun G Z, Wang J, Xi F Y, Yin Y Z, Wang X A, Xu J K, Cui Y, Ding B W 2010 Acta Phys. Sin. 59 222 (in Chinese)[陈益峰, 陈熙萌, 娄凤君, 徐进章, 邵剑雄, 孙光智, 王俊, 席发元, 尹永智, 王兴安, 徐俊奎, 崔莹, 丁宝卫2010物理学报59 222]

    [12]

    ALPHA Collaboration, Andresen G B, et al. 2009 Rev. Sci. Instrum. 80 123701

    [13]

    Variale V 2015 Physics Procedia 66 242

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-03
  • 修回日期:  2016-07-22
  • 刊出日期:  2016-10-05

低能电子穿越玻璃直管和锥管动力学研究

    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11475075,11104125)资助的课题.

摘要: 我们通过实验测量1.5 keV电子穿越玻璃直管/锥管的二维角分布的时间演化,研究了低能电子与绝缘玻璃管相互作用的动力学过程.观察到了低能电子穿越玻璃直管和锥管后其强度随时间呈现振荡.穿透的强度出现振荡峰结构,在出现峰的地方,透射的电子最开始出现微弱的圆点,随后微弱的圆点变为较明显的亮点,此后亮点逐渐变大变亮,接着变暗,最后亮斑迅速消失,同时透射电子的角分布中心伴随移动.这种行为显示了低能电子在玻璃管内的充放电呈现振荡行为,当入射电荷累积足够大时,存在一个快速放电的通道,后迅速充电产生阻止电子穿越的电场.对比锥管后的角分布和直管的角分布,我们发现锥管的穿透电子束流密度比直管的大40%.锥管的充放电的时间比直管快,这显示了锥管更容易快速放电,其由于充电建立的电场也更容易影响传输的电子.电子在玻璃直管和锥管的快速充放电的动力学过程显示出电子的传输机制与高电荷态离子有很大不同,其快速充放电过程显示了带负电的电子与绝缘体材料相互作用中的充放电过程与带正电离子的不同.

English Abstract

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