低能高電荷態(tài)Oq+離子與Al表面作用產(chǎn)生的X射線*

張秉章 宋張勇 劉璇 錢(qián)程 方興 邵曹杰 王偉 劉俊亮 徐俊奎 馮勇 朱志超 郭艷玲 陳林 孫良亭 楊治虎 于得洋

1) (中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所,蘭州 730000)

2) (南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院,衡陽(yáng) 421001)

3) (蘭州大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,蘭州 730000)

4) (中國(guó)科學(xué)院大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,北京 100049)

報(bào)道了1.5—20 keV/q 的高電荷態(tài) O q+ (q=3—7)離子與Al 表面相互作用發(fā)射的O 原子的特征X 射線譜.分析表明,對(duì)于 O q+ (q=3—6)離子入射時(shí)發(fā)射的X 射線,是由于離子進(jìn)入表面后與Al 原子發(fā)生緊密碰撞導(dǎo)致的;而 O 7+ 離子入射時(shí)的X 射線,主要來(lái)自于“空心原子”的衰變.在動(dòng)能相等的條件下,存在K 殼層空穴的 O 7+ 離子的X 射線產(chǎn)額相較于 O q+ (q =3—6)離子高一個(gè)數(shù)量級(jí),不存在K 殼層空穴的 O 6+ 離子的X 射線產(chǎn)額也要高于 O 3+,O 5+ 離子.總體來(lái)說(shuō),X 射線產(chǎn)額以及電離截面與入射離子的初始電子組態(tài)有關(guān),且隨離子入射動(dòng)能的增加而增加.根據(jù)半經(jīng)典兩體碰撞模型,本文估算了入射離子與靶原子相互作用時(shí)分別產(chǎn)生O 和Al 的 Kα -X 射線的動(dòng)能閾值.對(duì)于入射動(dòng)能低于動(dòng)能閾值且電子組態(tài)為 1 s2 的 O 6+ 離子與樣品表面相互作用,可能存在多電子激發(fā)使 O 6+ 離子產(chǎn)生K 殼層空穴.

1 引言

離子與固體表面相互作用的研究要追溯至20 世紀(jì)50 年代,但由于早期技術(shù)的原因,涉及高電荷態(tài)離子的碰撞研究主要是在相對(duì)較高的動(dòng)能和較低的離子電荷態(tài)下進(jìn)行的.在這種情況下,雖然產(chǎn)生的效應(yīng)由動(dòng)能和勢(shì)能共同作用,但通常以動(dòng)能效應(yīng)為主.Hagstrum[1]通過(guò)緩慢的單電荷和多電荷離子轟擊潔凈的金屬表面發(fā)現(xiàn)了Auger 電子發(fā)射.在之后的20 年里,Hagstrum 和Becker[2]首次發(fā)現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)的 H e+(2s)入射Ni 表面存在自電離過(guò)程.Arifov 預(yù)測(cè)了離子與固體表面相互作用會(huì)使多個(gè)表面電子通過(guò)勢(shì)壘共振(“隧穿”)進(jìn)入離子的高激發(fā)態(tài),并產(chǎn)生一個(gè)壽命較短的多重激發(fā)原子.Donets[3,4]證實(shí)了離子與金屬表面相互作用除了產(chǎn)生電子,也會(huì)產(chǎn)生X 射線.直到20 世紀(jì)90 年代,Briand 等[5]以及Winter 和Aumayr[6]根據(jù) Ar17+離子轟擊Au 表面產(chǎn)生的特征X 射線,首次提出了“空心原子”的概念.Burgd?rfer等[7]建立了適用于離子與表面相互作用的經(jīng)典過(guò)壘模型.自此,確定了高電荷態(tài)離子與表面相互作用中電子躍遷及退激的方式,建立了大家普遍接受的物理圖像:高電荷態(tài)離子轟擊固體表面,在到達(dá)臨界距離時(shí),入射離子與金屬表面間的勢(shì)壘高度低于費(fèi)米面,金屬導(dǎo)帶中的大量電子會(huì)被共振俘獲到離子的里德伯態(tài),形成空心原子.空心原子的內(nèi)殼層基本保持為空穴,電子大部分處于高里德伯態(tài),通過(guò)自電離,Auger發(fā)射電子以及X 射線進(jìn)行退激[8].隨著離子源技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在可以產(chǎn)生勢(shì)能遠(yuǎn)超過(guò)其動(dòng)能的離子,慢速高電荷態(tài)離子的研究在近20 年來(lái)得到了廣泛的關(guān)注并取得了飛速的進(jìn)展[9,10].美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Schuch 等[11]和Machicoane等[12]先后利用 Uq+,X eq+,H oq+和 T hq+離子分別入射金屬表面,發(fā)現(xiàn)了離子俘獲電子后存在內(nèi)殼雙電子激發(fā)過(guò)程.蘭州大學(xué)的張紅強(qiáng)等[13,14]研究了低能量范圍內(nèi) X eq+(q=25—30)離子轟擊Mo 靶產(chǎn)生Mo 的L 殼X 射線,實(shí)驗(yàn)給出了 X eq+離子入射Mo 激發(fā)其L 殼層電子電離的動(dòng)能閾值.中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所的張小安等[15?18]在低速高電荷態(tài) A rq+(q=7—18)離子與Au,Zr 等金屬靶相互作用的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)可能存在多電子激發(fā)過(guò)程,且產(chǎn)生的X 射線產(chǎn)額與入射 A rq+(q=16—18)離子最初的電子組態(tài)有關(guān).這些研究都進(jìn)一步完善了高電荷態(tài)離子接近表面以及進(jìn)入固體中離子中性化過(guò)程的動(dòng)力學(xué)機(jī)理.

慢速高電荷態(tài)離子與固體表面相互作用是一個(gè)非常復(fù)雜的多體過(guò)程.通常來(lái)說(shuō),慢速是指入射離子的速度低于1 a.u.(2.16×1 06m/s).當(dāng)入射離子以如此“慢”的速度接近固體表面時(shí),離子的勢(shì)能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)(通常小于100 fs)沉積在靶表面一個(gè) n m2區(qū)域內(nèi),使靶原子激發(fā)和電離[19],發(fā)射電子和X 射線.這個(gè)勢(shì)能等于產(chǎn)生這個(gè)離子所失去的所有電子的結(jié)合能之和[20].高電荷離子勢(shì)能的集中沉積導(dǎo)致表面特征的改變可以作為固體表面非線性特征信息的探針,廣泛運(yùn)用于材料微結(jié)構(gòu)分析、材料改性等方面[21].高電荷離子產(chǎn)生的強(qiáng)庫(kù)侖電場(chǎng)會(huì)誘導(dǎo)固體微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,產(chǎn)生高密度的信息儲(chǔ)存介質(zhì),為信息存儲(chǔ)領(lǐng)域提供新思路[22].此外,研究高電荷離子與表面相互作用產(chǎn)生的X 射線在天體物理以及等離子體診斷等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用.太陽(yáng)風(fēng)以及熱核聚變實(shí)驗(yàn)中存在大量高電荷態(tài)離子,這些高電荷態(tài)離子與表面相互作用產(chǎn)生的X 射線可以為宇宙X 射線的產(chǎn)生提供重要依據(jù),也可以成為診斷等離子體參數(shù)的重要手段.

本文報(bào)道了利用中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所的電子回旋共振離子源(electron cyclotron resonance ion resource,ECRIS)提供不同能量高電荷態(tài) Oq+(q=3—7)離子轟擊Al 靶產(chǎn)生X 射線的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.相較于其他的低速高電荷態(tài)離子實(shí)驗(yàn),本文使用的 Oq+離子的最大勢(shì)能僅為526 eV,可以用來(lái)研究慢速低勢(shì)能狀態(tài)下離子與表面相互作用的動(dòng)力學(xué)過(guò)程.根據(jù)半經(jīng)典兩體碰撞理論[23,24],分別估算了碰撞激發(fā)入射離子(O)以及靶原子(Al)的K 殼層電離的最小動(dòng)能.基于對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析,給出了入射離子激發(fā)內(nèi)殼層電子的實(shí)驗(yàn)動(dòng)能閾值.結(jié)合 X e26+,U62+等離子沒(méi)有M 殼層空穴卻產(chǎn)生 Mα-X 射線的機(jī)理,對(duì)低于動(dòng)能閾值且沒(méi)有K 殼層空穴的 O6+離子產(chǎn)生的 Kα-X 射線進(jìn)行分析,對(duì)比兩者的差異,得出前者是由于內(nèi)部雙電子激發(fā)產(chǎn)生,而后者可能是因?yàn)槎嚯娮蛹ぐl(fā).

2 實(shí)驗(yàn)裝置

本實(shí)驗(yàn)在中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所的ECRIS 上實(shí)施,實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖1 所示.首先,離子源體加高壓引出混合束流,經(jīng)過(guò)校正、聚焦后,利用 9 0?偏轉(zhuǎn)分析磁鐵將實(shí)驗(yàn)所需電荷態(tài)的離子引出.然后,經(jīng)束流輪廓系統(tǒng)、束流密度計(jì)、電透鏡、光欄后,最終進(jìn)入超高真空靶室(約為 1.5×10?8mbar (1 bar=105Pa)) 與Al 靶發(fā)生相互作用.實(shí)驗(yàn)中,束流以 4 5?方向入射于經(jīng)表面凈化處理、化學(xué)純度為99.99%的Al,束斑在靶上的直徑控制在2 mm以內(nèi),束流強(qiáng)度為nA 量級(jí).探測(cè)器探頭對(duì)準(zhǔn)靶表面中心位置,距離靶140 mm.實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的X 射線利用AMPTEK 公司的FAST SDD 超高性能硅漂移探測(cè)器進(jìn)行探測(cè),探測(cè)器的有效面積為 2 5 mm2,對(duì)于5.9 keV 的X 射線,該探測(cè)器的能量分辨約為135 eV.

圖1 高電荷態(tài)離子與表面相互作用實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.實(shí)驗(yàn)所需束流經(jīng)偏轉(zhuǎn)分析磁鐵引出,通過(guò)束流輪廓系統(tǒng)、束流密度計(jì)、電透鏡、光欄后,最終進(jìn)入超高真空靶室Fig.1.Experimental diagram for interaction between highly charged ions and surfaces.The beam required for the experiment is led out by the deflection analysis magnet,passes through the beam profile system,the beam-current density meter,the electric lens,and the jaw slit,finally enters the ultra-high vacuum target chamber.

高電荷態(tài)離子與固體表面相互作用的實(shí)驗(yàn),不僅要測(cè)量X 射線能譜,還需要精確地測(cè)量X 射線的產(chǎn)額.X 射線產(chǎn)額的精確測(cè)量,取決于能否精確測(cè)量束流強(qiáng)度.以往的X 射線產(chǎn)額測(cè)量實(shí)驗(yàn),是通過(guò)測(cè)量靶電流獲得束流強(qiáng)度,導(dǎo)致計(jì)算出的X 射線產(chǎn)額不準(zhǔn)確.因?yàn)楦唠姾蓱B(tài)離子與固體作用涉及到二次電子發(fā)射,實(shí)際測(cè)量的靶電流是初始束流強(qiáng)度與二次電子引起的強(qiáng)度之和.在本實(shí)驗(yàn)中,設(shè)計(jì)了一個(gè)能夠精確測(cè)量束流強(qiáng)度到0.1 nA 量級(jí)的束流密度計(jì).通過(guò)測(cè)量束流密度計(jì)上的電流而非靶電流,避免了二次電子的影響,從而獲得更加精確的X 射線產(chǎn)額.

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 O q+ (q =3—7)離子入射Al 表面產(chǎn)生的X 射線譜

圖2(a)—圖2(c)分別為5—20 keV/q的 O3+,O5+以 及1.5—20 keV/q的 O6+入射Al 表 面產(chǎn)生的X 射線譜.如圖2 所示,觀察到了2 個(gè)明顯的X 射線峰,峰位分別在280 和520 eV 左右,對(duì)比美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)表的X 射線數(shù)據(jù)手冊(cè)[25](標(biāo)準(zhǔn)值已標(biāo)注在圖2 中),確定實(shí)驗(yàn)測(cè)量到的X 射線峰分別為C 和O 的K 殼X 射線.實(shí)驗(yàn)中觀察到C 原子的Kα-X 射線可能是由于一部分入射離子掃在了固定樣品的靶架上,其主要材質(zhì)為304 不銹鋼.而對(duì)于O 原子的Kα-X 射線,根據(jù)原子結(jié)構(gòu)理論,Oq+(q=3,5,6)離子均不存在K 殼層空穴,俘獲的電子退激只能填充有空穴的L 殼層,似乎并不會(huì)產(chǎn)生Kα-X 射線.基于入射離子與表面相互作用發(fā)射X 射線的相關(guān)研究[26,27],我們初步斷定為 Oq+(q=3,5,6)離子與Al 表面相互作用存在碰撞電離,使其K 殼層電子激發(fā)產(chǎn)生空穴,級(jí)聯(lián)退激發(fā)射O 的Kα-X 射線.

圖2 不同能量的 O q+ (q=3,5,6)離子入射Al 表面產(chǎn)生的X 射線譜 (a) 5—20 keV/q 的 O 3+ 離 子;(b) 5—20 keV/q 的 O 5+ 離子;(c) 1.5—20 keV/q 的 O 6+ 離子.箭頭位置分別標(biāo)示了C,O,Al 的K 殼X 射線峰的標(biāo)準(zhǔn)值Fig.2.X-ray spectra induced by O q+ (q=3,5,6) ions impact on aluminum surfaces with varied energy:(a) O3+ions with incident energy of 5–20 keV/q;(b) O 5+ ions with incident energy of 5–20 keV/q;(c) O 6+ ions with incident energy of 1.5–20 keV/q.The arrow indicates the standard K-shell X-ray peak position of carbon,oxygen and aluminum,respectively.

圖3 為1.5—20 keV/q的 O7+離子入射Al 表面產(chǎn)生的X 射線譜.相較于圖2 可以明顯地看到:在引出電壓相同的情況下,O7+離子的X 射線強(qiáng)度相較于 Oq+(q=3,5,6)離子大了一個(gè)數(shù)量級(jí).這主要是因?yàn)?O7+離子的電子組態(tài)為1s,本身存在K 殼層空穴,在其中性化過(guò)程中俘獲電子形成空心原子,俘獲的電子可以直接退激填充K 殼層空穴發(fā)射X 射線,而 Oq+(q=3,5,6)離子則需要先通過(guò)碰撞電離的方式產(chǎn)生K 殼層空穴,再退激輻射X 射線,以至于 O7+離子的X 射線強(qiáng)度遠(yuǎn)大于 Oq+(q=3,5,6)離子.

圖3 1.5—20 keV/q 的 O 7+ 離子入 射Al 表面產(chǎn)生的X 射線譜.箭頭位置分別標(biāo)示了C,O,Al 的K 殼X 射線峰的標(biāo)準(zhǔn)值Fig.3.X-ray spectra generated by O 7+ ions impact on aluminum surfaces with the energy ranging from 1.5–20 keV/q.The arrow indicates the Standard K-shell X-ray peak position of carbon,oxygen and aluminum,respectively.

3.2 O q+ (q=3,5,6)離子入射Al 表面輻射X 射線的機(jī)理

入射離子與靶原子碰撞激發(fā)內(nèi)殼層電子需要滿足離子動(dòng)能高于一個(gè)特定的動(dòng)能閾值.根據(jù)張小安和梁昌慧等[26,27]計(jì)算入射離子動(dòng)能閾值的方法,可計(jì)算本實(shí)驗(yàn)入射 Oq+(q=3,5,6)離子產(chǎn)生K殼X 射線的最小動(dòng)能.假定入射離子與靶原子發(fā)生正碰,根據(jù)能量與動(dòng)量守恒,則

其中,是兩體碰撞過(guò)程中相互作用的最小平均距離,Z1和M1是入射離子的核電荷數(shù)和質(zhì)量,Z2和M2是靶原子的核電荷數(shù)和質(zhì)量,V0是入射離子的初速度,V是入射離子和靶原子碰撞后的共同速度,e是元電荷,ε0是真空介電常數(shù).

在最小平均距離處,入射離子與靶原子之間的庫(kù)侖勢(shì)能大于等于入射離子內(nèi)殼層電子的束縛能,入射離子內(nèi)殼層電子才能被激發(fā),此時(shí)滿足

同理,靶原子內(nèi)殼層電子被激發(fā),滿足

由(1)式—(4)式可得,Oq+(q=3,5,6)離子與Al 原子相互作用,激發(fā)O 和Al 的K 殼層電子的動(dòng)能閾值分別為

其中,O 的K 殼層電子的束縛能(U1)為543.1 eV,Al 的K 殼層電子的束縛能(U2)為1559.6 eV,根據(jù)(5)式和(6)式可得E1≈7 keV,E2≈32 keV.

如果僅考慮入射離子與靶原子通過(guò)碰撞產(chǎn)生X 射線,且估算的動(dòng)能閾值合理,那么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有兩處不符:1) O3+和 O5+離子的動(dòng)能(5 keV/q)在大于理論閾值E1時(shí)并未觀測(cè)到O 的Kα-X 射線;2) Oq+(q=3,5,6)離子的動(dòng)能在大于理論閾值E2時(shí),也未觀察到Al 的Kα-X 射線.我們認(rèn)為理論原因是計(jì)算的動(dòng)能閾值是考慮入射離子與靶原子正碰,而實(shí)際發(fā)生正碰的概率極低,所以實(shí)際需要滿足的動(dòng)能閾值要遠(yuǎn)大于理論閾值.根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,Oq+(q=3,5,6)離子與Al 表面相互作用發(fā)射O 的Kα-X 射線的實(shí)驗(yàn)閾值范圍為25—30 keV,發(fā)射Al 的Kα-X 射線的實(shí)驗(yàn)閾值大于120 keV.然而,O6+離子的入射能量在小于實(shí)驗(yàn)閾值時(shí)仍產(chǎn)生了O 的Kα-X 射線,我們猜測(cè)可能存在非碰撞電離的方式來(lái)激發(fā)內(nèi)殼層電子,即前文提到的內(nèi)殼雙電子激發(fā)[11,12].因此,假設(shè)X 射線是由于雙電子激發(fā)引起,即1s2n ? 的電子組態(tài)轉(zhuǎn)化為1s2 ? 2 ?′的雙激發(fā)態(tài),該中間態(tài)輻射衰變成1s22 ?′,發(fā)射Kα-X 射線.但內(nèi)殼雙電子激發(fā)需要滿足高n態(tài)的一些電子躍遷到L 殼層,其能量正好對(duì)應(yīng)于K 殼層和L 殼層之間的躍遷能量.根據(jù)經(jīng)典過(guò)壘理論,當(dāng)O6+離子與Al 表面達(dá)到臨界距離[7]

(其中,q為離子的電荷態(tài);W為Al 的功函數(shù),取4.28 eV),開(kāi)始俘獲金屬導(dǎo)帶電子進(jìn)入高里德伯態(tài)

形成空心原子.在本實(shí)驗(yàn)中,即使處于最高激發(fā)態(tài)的電子(主量子數(shù)nc=8)躍遷到L 殼層的能量也遠(yuǎn)小于K 殼層與L 殼層之間的能量差.顯然,內(nèi)殼雙電子激發(fā)理論不能夠解釋實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的Kα-X 射線.最終,我們認(rèn)為可能存在多電子激發(fā)過(guò)程[17,18],即入射離子在中性化過(guò)程中將其動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)移給Al 靶產(chǎn)生快速電子,多個(gè)快速電子共同作用使 O6+離子的K 殼層電子激發(fā),處于L 殼層的電子填充K 殼層空穴產(chǎn)生Kα-X 射線.

3.3 X 射線產(chǎn)額及電離截面的計(jì)算

根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)的測(cè)量條件,假設(shè)X 射線發(fā)射是各向同性的,可以得到每一個(gè)入射粒子產(chǎn)生的X 射線產(chǎn)額[28]

其中,NX為實(shí)驗(yàn)得到O 的K 殼X 射線峰計(jì)數(shù),Np為入射粒子數(shù),?為探測(cè)器探測(cè)X 射線的立體角(0.004 sr),ε為探測(cè)器的探測(cè)效率,本實(shí)驗(yàn)使用的SDD 探測(cè)器對(duì)于O 的K 殼X 射線的本征效率約為0.294.K 殼X 射線產(chǎn)額隨入射 Oq+(q=3—7)離子能量的變化如圖4 所示.X 射線產(chǎn)額的誤差主要來(lái)源于束流強(qiáng)度的測(cè)量,最大約為50%.此外,X 射線計(jì)數(shù)約為5%,探測(cè)器探測(cè)效率約為3%,立體角約為2%.

圖4 1.5—20 keV/q 的 O q+ (q=3—7)離子入射Al 靶產(chǎn)生O 的K 殼X 射線產(chǎn)額Fig.4.Bombardment of the aluminium target by O q+ (q =3–7) ions with incident energy of 1.5–20 keV/q to produce K-shell X-ray yield of oxygen.

5—20 keV/q的Oq+(q=3,5,6)離子與Al表面相互作用,主要是通過(guò)碰撞電離產(chǎn)生K 殼層空穴,退激發(fā)射X 射線.由X 射線產(chǎn)額,可以計(jì)算產(chǎn)生K 殼X 射線的電離截面[26]

其中,N為靶原子密度,為O 的K 殼層的平均熒光產(chǎn)額[29],dE/dR為阻止本領(lǐng),可以使用Srim 程序計(jì)算得到,μ為靶的自吸收系數(shù),θ為離子的入射角,φ為探測(cè)器與靶法向方向的夾角.圖5 給出了O 的K 殼X 射線電離截面隨入射 Oq+(q=3,5,6)離子能量的變化.電離截面的誤差主要取決于dY(E)/dE,經(jīng)過(guò)誤差傳遞后最大為61%.

圖5 5—20 keV/q 的 O q+ (q=3,5,6)離子入射Al 靶產(chǎn)生O 的K 殼電離截面Fig.5.K-shell ionization cross-section of oxygen induced by Oq+ (q=3,5,6) ions impact on the aluminium target in the energy range of 5–20 keV/q.

從圖4 和圖5 可以看到,X 射線產(chǎn)額和電離截面與離子電子組態(tài)有關(guān),且隨離子入射動(dòng)能的增加而增加,電子組態(tài)為1s 的 O7+離子的產(chǎn)額比 Oq+(q=3,5,6)離子高一個(gè)量級(jí).對(duì)于不存在K 殼層空穴的 Oq+(q=3,5,6)離子,相同動(dòng)能的 O6+離子產(chǎn)額也要高于 O3+,O5+離子.我們推測(cè)入射 Oq+(q=3,5,6)離子與Al 原子碰撞激發(fā)內(nèi)殼層電子電離的過(guò)程中,Oq+(q=3,5,6)離子的L 殼層電子對(duì)于K 殼層電子具有一定的屏蔽作用,使碰撞電離更加困難,因此電離截面更小,X 射線產(chǎn)額更小.

4 結(jié)論

本文測(cè)量和分析了低能高電荷態(tài) Oq+(q=3—7)離子與Al 表面相互作用產(chǎn)生的X 射線譜.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:存在K 殼層空穴的 O7+離子入射Al 表面產(chǎn)生X 射線,主要是由于“空心原子”的衰變;而對(duì)于不存在K 殼層空穴的 Oq+(q=3,5,6)離子,是由于其進(jìn)入表面后與Al 原子發(fā)生緊密碰撞所致.在入射動(dòng)能相同的情況下,O7+離子的X 射線產(chǎn)額相較于 Oq+(q=3—6)離子高一個(gè)數(shù)量級(jí).當(dāng)入射 Oq+(q=3,5,6) 離子的動(dòng)能大于30 keV時(shí),通過(guò)碰撞激發(fā)出O 的Kα-X 射線;X 射線產(chǎn)額和電離截面與離子電子組態(tài)有關(guān),且隨離子入射動(dòng)能的增加而增加.當(dāng)入射 O6+離子的動(dòng)能小于30 keV時(shí),可能存在多電子激發(fā)使其產(chǎn)生K 殼層空穴,級(jí)聯(lián)退激產(chǎn)生X 射線.