空心原子是指內(nei) 殼缺失多個(ge) 電子，而外殼仍全部或者部分填充電子的特殊原子。這類遠離平衡態的多激發態原子的產(chan) 生機製、內(nei) 部結構及退激屬性，不僅(jin) 是研究量子電動力學和理解量子多體(ti) 相互作用的有效載體(ti) ，在內(nei) 殼電離X射線激光、高能量密度物理及分子成像等領域也具有重要的應用價(jia) 值。

近期，中國科學院近代物理研究所科研團隊與(yu) 合作者在重空心原子實驗研究方麵取得進展，證實了全裸重離子-原子碰撞是高產(chan) 額製備重空心原子的有效途徑，並自主研發了用於(yu) 內(nei) 殼多空穴離子X射線精細結構測量的高分辨平麵晶體(ti) 譜儀(yi) 。相關(guan) 研究成果發表在《物理評論A》（Physical Review A）和《光譜化學B：原子譜學》（Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy）上。

針對高效製備重空心原子並對其進行係統性研究的難題，科研團隊在蘭(lan) 州重離子加速器冷卻儲(chu) 存環及其氣體(ti) 內(nei) 靶裝置上開展了相關(guan) 實驗，利用能量95-197 MeV/u的全裸氙離子與(yu) 氙靶碰撞，測量了反應後靶原子的X射線譜。研究發現，得益於(yu) 全裸氙離子所攜帶的強庫侖(lun) 場及對稱碰撞中內(nei) 殼電子轉移過程，相比K殼單空穴氙原子，空心氙原子的相對產(chan) 額最高可達28.6%。該研究表明全裸重離子-原子碰撞是高產(chan) 額製備重空心原子的有效途徑。

為(wei) 進一步研究這類空心原子的產(chan) 生與(yu) 退激特性，科研人員自主研發了用於(yu) 多空穴離子X射線精細結構測量的緊湊型寬帶高分辨平麵晶體(ti) 譜儀(yi) 。該譜儀(yi) 采用針對多空穴離子X射線譜特點的獨特幾何構型，通過靶平動伴隨晶體(ti) 同步轉動，大幅提升了譜儀(yi) 調節精準度和便捷性。此外，該譜儀(yi) 在緊湊的空間內(nei) 實現了0.53-19.3 keV的動態範圍及0.04-6.58 keV的單次曝光帶寬，全動態範圍內(nei) 的能譜分辨力好於(yu) 10²，采用馬賽克晶體(ti) 時的探測效率較傳(chuan) 統平麵晶體(ti) 譜儀(yi) 提高了20倍以上。

上述研究成果為(wei) 在蘭(lan) 州重離子加速器冷卻儲(chu) 存環、低能量強流高電荷態重離子研究裝置和強流重離子加速器裝置上開展多空穴原子（離子）的奇異電磁躍遷實驗研究，奠定了實驗和技術基礎。

研究工作得到國家重點研發計劃和國家自然科學基金的支持。

空心氙原子輻射退激發射的Kα伴線、超伴線譜

譜儀(yi) 的結構簡圖（左）及典型測試結果（右）