高電荷態(tài)離子直接電離與雙電子復合的相對論理論研究.pdf

1、電子與高電荷態(tài)離子的碰撞過程的理論研究(以及這些過程相應的截面及速率系數數據)是當前原子分子物理研究中的一項重要課題，它與X激光、受控核聚變以及天體物理中的等離子體物理過程的研究和診斷密切相關，也與我所正在開展的電子束離子阱(EBIT)實驗工作密切相關。并且隨著實驗能量的提高以及研究對象向中高Z元素的高電荷態(tài)離子發(fā)展，在理論研究中采用全相對論方法越來越顯示出其必要性。 本工作采用相對論扭曲波近似方法對電子與高電荷態(tài)離子碰撞過程中

2、的直接電離與雙電子復合兩個重要過程進行了理論計算和研究，具體包括： 一、高電荷態(tài)類氫等電子系離子直接電離過程的全相對論系統性的理論研究。①、我們采用相對論扭曲波玻恩交換近似方法計算了Z≤42的10種類氫離子的直接電離截面，與實驗測量結果及其它相對論理論計算結果符合得很好。②、對不同Z的離子和不同入射能量下相對論效應的貢獻作了分析，并估計了QED效應對計算結果的影響。⑨、給出了高精度的適用于所有中低z類氫離子的直接電離截面經驗公式

3、。④、在考慮相對論性的電子麥克斯韋分布的情況下，給出了全相對論的類氫離子直接電離速率系數經驗公式。相比現有的經驗公式，我們所給的公式具有范圍廣、精度高、使用方便的特點。 上述工作已在JournalofQuantitativeSpectroscopy&RadiativeTransfer雜志上發(fā)表(見附錄)。 二、類氦等電子系列離子雙電子復合過程的相對論計算的系統研究。①、我們采用相對論組態(tài)相互作用近似方法系統計算了10≤Z

4、≤54的13個類氦離子的雙電子復合過程，得到的截面數據和速率系數與已發(fā)表的實驗數據及其它理論結果較一致。②、系統研究和討論了級聯輻射對DR截面的影響，輻射分支比隨不同DR共振及原子序數z的變化，以及用于速率系數外推的n-3。標度律的有效性等物理問題。⑨、給出了適用于中低Z類氦離子的雙電子復合速率系數經驗公式，比其它的經驗公式參量更少、精度更高。 上述工作中有關類氦rr34+離子雙電子復合過程的計算已在ChinesePhysics

5、雜志上發(fā)表，全部工作的總結已投稿給JournalofQuantitativeSpectroscopy&RadiativeTransfer(見附錄)。 三、高電荷態(tài)金離子雙電子復合過程的相對論理論研究。①、我們采用相對論組態(tài)相互作用近似方法計算了類鈷、類鎳和類鋅金離子的雙電子復合截面和速率系數，其中類鈷和類鋅離子的計算至今未見報道。由于在實驗中已能分辨開來自3d-n′f5/2和3d-n′f7/2兩種躍遷所發(fā)出的譜線，我們也分開計算

6、了經過4ln′f5/2和4ln′f7／2兩個中間態(tài)的DR過程。②、對DR的三種輻射退激過程的貢獻作了詳細的比較和討論，包括一次退激到單激發(fā)態(tài)的過程，一次退激到不可自電離的雙激發(fā)態(tài)的過程，以及經過可自電離的雙激發(fā)態(tài)的級聯輻射完成DR的過程。我們發(fā)現，在不同溫度下這三種躍遷的相對比重有很大的變化。③、對組態(tài)平均對速率系數計算的影響作了詳細分析，計算表明采用組態(tài)平均近似給低溫下的速率系數計算帶來很大的誤差，而且對不同的離子偏離細致能級計算的正

7、負方向不同。另外對組態(tài)相互作用的影響也作了討論，組態(tài)相互作用會使低溫時的速率系數有較明顯的改變。 上述工作中有關類鎳金離子的研究已在ChinesePhysicsLetters雜志上發(fā)表(見附錄)。本文的第一章為引言，簡單介紹了本研究工作的意義、現狀、工作內容和完成情況。第二章詳細介紹直接電離過程的理論計算方法以及類氫離子直接電離的計算結果和分析討論。第三章詳細介紹雙電子復合過程的理論研究框架，以及類氦離子和高電荷態(tài)金離子雙電子復