高电荷态离子（HCI）与物质相互作用的研究不仅对极端条件下原子物理、
离子-原子碰撞反应动力学等基础研究具有重要的意义，而且在生命科学、材料
科学、新能源技术等领域具有重要的应用。在近玻尔速度能区，由于炮弹离子能
量比较特殊，与原子碰撞产生内壳层过程比较复杂，能够产生外壳层多电离的特
殊物理现象。但是由于受到实验条件的限制，相关的研究报道较少；作用机制尚
不明确；该用何种理论进行描述尚无定论，这需要进一步的系统研究。
本文依托近代物理研究所 320 kV 高电荷态离子综合研究平台，通过 X 射线
测量分析，对 0.9 ~ 1.8 倍玻尔速度不同电荷态的 Ar、Xe、I 等离子作用于不同的
靶材产生的多电离进行了系统研究，分析了入射离子能量、电荷态、靶原子序数
等参量对该过程的影响，以及其对相应 X 射线辐射的影响；并且作为对比，讨
论了质子产生多电离的情况。填充了相关研究的空白，并取得了如下创新性成果：
 
1. 明确了近玻尔速度 HCI 形成多电离态的产生机制。近玻尔速度 HCI 形成
区别于初始电荷态的多电离态是电子俘获和电离的双重作用结果；其与入射离子
的能量、电荷态基本无关，但与靶原子序数成线性关系。
2. 确认了适用于近玻尔速度能区碰撞电离的理论模型。近玻尔速度 HCI 产
生内壳层的电离，可以用 BEA 理论进行模拟，但是要考虑库伦偏转、束缚能等
修正；对 X 射线发射截面的估算，需要考虑多电离对荧光产额的影响。
3. 发现了质子产生多电离的能量相关性。一般认为，质子产生的电离为单
电离，X 射线数据为标准原子数据。而本文发现，75 ~ 250 keV 质子能够产生靶
原子的多电离，并且与入射能密切相关，随入射能的增加，多电离度迅速减小。
 
4. 将 Cd、In、Nd 元素 L 壳层 X 射线截面的质子激发数据扩展到了更低能
区的 75 keV，新增了 75、100、125 keV 的数据能量点，丰富了 PIXE 数据库；
并验证了 ECPSSR 理论在本实验能区对质子的适用性。