相對論扭曲波方法研究電子與原子(離子)碰撞激發(fā)過程.pdf

1、電子與原子（離子）的碰撞激發(fā)是原子物理學(xué)中的基本過程之一，廣泛存在于各種溫度和密度范圍的等離子體中。高精度的電子－原子（離子）碰撞激發(fā)的強(qiáng)度、截面以及速率系數(shù)是模擬和診斷各種天體等離子體、實(shí)驗(yàn)室等離子體以及研制X射線激光非常重要的參數(shù)。本文利用基于多組態(tài)Dirac-Fock（MCDF）方法及其相應(yīng)程序包GRASP92和RATIP發(fā)展的研究電子－原子（離子）碰撞激發(fā)過程的全相對論扭曲波（RDW）方法和計算程序REIE06，對氦原子與類氦離

2、子，鋰原子，氮離子，類氖離子以及類Ni、類Cu、類Zn金離子的能級結(jié)構(gòu)、輻射躍遷性質(zhì)以及電子碰撞激發(fā)過程進(jìn)行了研究，其主要包括：
　　 第一，系統(tǒng)計算了氦原子2 3S亞穩(wěn)態(tài)到2 3P、3 3S、3 3P和3 3D激發(fā)態(tài)的碰撞激發(fā)截面和微分截面，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其它理論結(jié)果進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了目前理論方法的正確性和精度；以類氦Fe24+、Xe52+和U90+離子為例，詳細(xì)討論了Breit相互作用對碰撞激發(fā)截面的影響；以類氦Fe24+離

3、子為例，初步研究了電子碰撞激發(fā)中的輻射級聯(lián)過程。
　　 第二，系統(tǒng)計算了鋰原子1s22s基態(tài)到1s22p、1s23s、1s23p、1s23d、1s24s、1s24p、1s24d和1s24f激發(fā)態(tài)及1s2s2、1s2snp(n=2-5)、1s2sns(n=3-5)、1s2pns(n=3-5)和1s2pnp(n=3-5)激發(fā)態(tài)的碰撞激發(fā)截面和微分截面。在內(nèi)殼層電子的激發(fā)中，取分波數(shù)；另外，我們還詳細(xì)研究了不同入射電子能量下，鋰原子內(nèi)

4、殼層電子能損譜。125κ=
　　 第三，以N+離子為例，研究了電子－離子碰撞激發(fā)過程中電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)對速率系數(shù)的影響。結(jié)果表明，在低Z的離子以及低能的碰撞中關(guān)聯(lián)效應(yīng)對速率系數(shù)的影響比較大，考慮更多的關(guān)聯(lián)通常會使計算的速率系數(shù)減小。
　　 第四，以中Z類氖離子（Z=50～57）為例，討論了強(qiáng)組態(tài)相互作用對碰撞強(qiáng)度的影響，討論了沿等電子系列變化時，類氖離子的與X射線激光躍遷有關(guān)的碰撞激發(fā)截面隨原子序數(shù)Z的變化行為；研究了中Z類

5、氖離子涉及等離子體診斷的3C與3D躍遷線的強(qiáng)度比值隨原子序數(shù)Z的變化特性。
　　 第五，由于金元素（Z＝79）是慣性約束聚變 (ICF)實(shí)驗(yàn)中常用腔體材料，其Au49+、Au50+、Au51+離子的吸收譜線常被用來診斷慣性約束聚變高溫等離子體的狀態(tài)，因此我們系統(tǒng)計算了類Ni、類Cu和類Zn金離子基態(tài)3s、3p、3d和4s電子激發(fā)到n(n=4、5；l=s、p、d、f)殼層的激發(fā)能和碰撞強(qiáng)度。
　　 總之，通過對上述問題的研

6、究，揭示了一些新的現(xiàn)象和物理規(guī)律。通過與相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的進(jìn)一步比較，證明目前的方法在處理靶態(tài)波函數(shù)時，可以很好地考慮電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)，因此可以進(jìn)一步推廣應(yīng)用到對任意復(fù)雜原子或離子的電子碰撞激發(fā)過程的研究中。另外，目前的方法還可以進(jìn)一步用來研究電子碰撞激發(fā)過程中的散射電子的角分布以及極化參數(shù)等問題。可以預(yù)期，隨著我國的蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)（CSR）和上海電子束離子阱（EBIT）等先進(jìn)的大型實(shí)驗(yàn)裝置的建成和投入使用，目前發(fā)展的理論方