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高离化态离子的辐射复合及相关过程的理论研究

作　者: 王永军
导　师: 董晨钟
学　校: 西北师范大学
专　业: 原子与分子物理
关键词: 多组态Dirac-Fock方法 辐射复合 辐射退激发 辐射跃迁 多极效应 相对论效应
分类号: O562.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


辐射复合是高离化态离子与自由电子碰撞过程中最重要的相互作用之一,它不仅为现存的碰撞理论和原子结构计算提供了极佳的测试环境,而且在近代物理的许多领域中有重要作用。例如在惯性约束聚变、X射线、激光物理以及天体物理等领域。本文中我们利用基于多组态Dirac-Fock理论发展起来的GRASP 92和RERR06程序研究了高离化态离子的辐射复合及相关过程。首先,对类氢U91+（1s）离子的辐射复合截面以及辐射退激发过程进行了详细地理论研究。系统地计算了具有确定能量的连续电子被处于基态的类氢U91+（1s）离子俘获到nl （1≤n≤8, 0≤l≤6）轨道形成类氦U90+（1snl）离子的辐射复合截面,并研究了这些辐射复合末态退激发谱的相对强度。研究发现:类氢U91+（1s）离子辐射复合电子到不同轨道的截面随其主量子数的增大而显著减小;辐射复合末态的退激发对Kα谱线的相对强度和绝对强度都有重要贡献。此外,还计算了K壳层和L壳层辐射复合的相对强度关系,与已有的理论计算和实验观测结果做了比较,并对差异的成因进行了讨论。其次,研究了类氟等电子系列离子（Z=2951）的辐射跃迁特性。主要包括类氟等电子系列离子（Z=2951）基态能级分裂;讨论了Breit相互作用和量子电动力学效应（QED）对类氟等电子系列离子Kα跃迁能的影响;计算了类氟等电子系列离子Kα跃迁概率。研究发现,当前计算的类氟等电子系列离子（Z=2951）基态能级分裂与已有理论和实验结果具有较好的一致性;Breit相互作用和QED效应对类氟等电子系列离子Kα跃迁能的贡献随原子序数的增大而增大,且对Kα1和Kα2跃迁能的贡献不尽相同,它们对Kα1的贡献较大于对Kα2的贡献;此外,我们的计算中并未发现Kα1和Kα2跃迁概率随原子序数的增大而发生交叉的现象,这与他人先前利用相对论耦合团簇理论计算的结果不一致,期望在将来的实验中能够得到验证。最后,研究了多极效应和相对论效应对辐射复合过程的影响。借助我们最新开发的考虑了弛豫效应的RERR08程序,以类氦氧离子、类氦铁离子和类氦金离子为例,研究了2s,2p,3s,3p和3d壳层俘获一电子时多极效应对辐射复合截面的贡献以及相对论效应对辐射复合速率系数的影响。当前计算结果与部分已有的理论计算结果在低能区相符甚好,但在高能区有较大差异,对此我们目前正在找寻其成因。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 近代原子物理学发展简史  10-11
  1.2 电子、光子与原子、离子的相互作用  11-13
  1.3 辐射复合过程  13-14
  1.4 本文基本结构  14-15
  参考文献  15-17
第二章 理论方法  17-34
  2.1 引言  17-25
    2.2.1 Dirac-Coulomb 哈密顿  17-18
    2.2.2 单电子轨道波函数  18-19
    2.2.3 组态波函数（CSF）  19-20
    2.2.4 原子态波函数（ASF）  20
    2.2.5 Dirac 方程  20-25
    2.2.6 连续态电子波函数  25
  2.3 对 MCDF 方法的修正  25-29
  2.4 光电离、辐射复合及其相关过程的理论计算  29-32
    2.4.1 光电离（PI）截面  29-30
    2.4.2 辐射复合（RR）截面  30-32
  参考文献  32-34
第三章 类氢U~(91+)离子的辐射复合及其辐射退激发过程的理论研究  34-41
  3.1 引言  34-35
  3.2 类氢U~(91+)离子的辐射复合  35-37
  3.3 类氦U~(91+)离子的辐射退激发对Kα谱线强度的贡献  37-38
  3.4 结论  38-40
  参考文献  40-41
第四章 类氟等电子系列离子Kα跃迁特性的理论研究  41-48
  4.1 引言  41-42
  4.2 类氟等电子系列离子基态能级分裂  42-43
  4.3 量子电动力学效应和 Breit 相互作用对 Kα跃迁能的影响  43-44
  4.4 辐射跃迁概率规范一致性  44-46
  4.5 小结  46-47
  参考文献  47-48
第五章 高温等离子体中相对论效应和多极效应对辐射复合过程的影响  48-54
  5.1 引言  48-49
  5.2 辐射复合速率系数的计算  49
  5.3 类锂氧离子光电离截面  49-50
  5.4 类氦铁离子辐射复合截面  50-51
  5.5 类锂金离子光电离截面  51-52
  5.6 小结  52-53
  参考文献  53-54
第六章 总结与展望  54-56
攻读研究生学位期间的主要工作  56-57
致谢  57-58

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 分子物理学、原子物理学 > 原子物理学 > 碰撞与散射
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