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高离化态离子的能级结构及双电子复合过程的相对论理论研究

2020-11-29阅读(518)

高离化态离子的能级结构及双电子复合过程的相对论理论研究

论文摘要

高离化态离子在实验室和天体等离子体中的很多辐射和碰撞过程中都起着非常重要的作用。有关该领域详细研究的学科——高离化态离子物理,一直是现代原子物理学中最活跃也是最有趣的领域之一。高离化态离子的辐射谱中不仅包含着反映等离子体重要信息的大量参数如电子和离子的密度、温度,电荷态分布及X射线辐射极化等,而且也为实验室和天体等离子体的研究提供了一个非常重要且有效的诊断工具。本文利用多组态Dirac-Fock（MCDF）方法,对高Z、高离化态原子（离子）的精细结构和激发态衰变特性、双电子复合及其相关过程进行了系统的理论研究。本论文中,第一章主要介绍了本文工作所涉及的基本概念和研究背景;第二章主要详细介绍了本论文中用到的多组态Dirac-Fock（MCDF）方法以及电子-离子间的双电子复合理论;在第三章中,我们利用基于多组态Dirac-Fock理论方法发展起来的程序包GRASP92以及处理辐射和Auger跃迁过程的程序REOS99和AUGER,详细研究了C II离子1s-2p光激发形成的内壳层电子激发组态（1s2s22p2和1s2s2p3）、辐射和Auger末态的能级结构以及各种可能的衰变过程。根据测不准关系由能级线宽得到这些激发态的能级寿命,并与最新的实验和理论结果进行了比较;在第四章中,以高离化态类氢U91+离子为例,讨论了相对论效应和Breit相互作用对KLL双电子复合截面的影响;在第五章和第六章中,利用近期发展的研究双电子复合过程的相对论组态相互作用计算程序,系统地研究了高离化态Hg75+...78+、U87+...90+以及I47+...51+离子的KLL双电子复合过程,分析了类氦等电子系列离子的KLL共振强度随原子序数Z的变化行为,并得到了一些有意义的结果;第七章详细讨论了电子与离子非弹性碰撞中的两种不同通道即直接的辐射复合（RR）与间接的共振双电子复合（DR）之间的量子干涉效应。介绍了干涉效应产生的原因和条件以及有关这一现象的最新研究进展。利用基于投影算符和分解算符机制所得到的统一描述光复合过程的方法,计算了类氦Ar和Fe离子在KLL共振区域的总光复合截面。最后讨论了干涉效应强弱即干涉因子Q随离子的离化度q的变化情况;第八章给出本论文工作的总结与展望。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 前言
  • 1.1 高离化态离子物理简介
  • 1.2 与高离化态离子相关的原子过程
  • 1.3 双电子复合（DR）过程
  • 1.3.1 背景知识
  • 1.3.2 物理图象
  • 1.3.3 研究意义
  • 1.3.4 研究进展
  • 1.4 本文的研究内容及基本结构
  • 参考文献
  • 第二章 理论方法
  • 2.1 引言
  • 2.2 多组态 Dirac-Fock（MCDF）方法
  • 2.2.1 Dirac-Coulomb 哈密顿量
  • 2.2.2 相对论单电子自旋轨道
  • 2.2.3 组态波函数（CSFs）
  • 2.2.4 原子态波函数（ASFs）的构造
  • 2.2.5 哈密顿矩阵及能量变分
  • 2.2.6 径向 Dirac 方程及求解
  • 2.3 对MCDF 方法的修正
  • 2.3.1 Breit 相互作用
  • 2.3.2 量子电动力学（QED）的辐射修正
  • 2.3.3 原子核有限体积效应
  • 2.4 电子与离子的双电子复合（DR）
  • 2.4.1 电子与离子的双电子复合过程
  • 2.4.2 双电子复合截面和共振强度
  • 2.4.3 Auger 衰变率
  • 2.4.4 辐射衰变率
  • 2.5 小结
  • 参考文献
  • 第三章 C II 离子 1s-2p 内壳层光激发及其相关的退激发过程
  • 3.1 引言
  • 3.2 C II 离子的基组态及其内壳层激发态的能级结构
  • 3.3 C II 离子 1s 激发态的辐射和 Auger 衰变特性
  • 3.4 C II 离子 1s 内壳层激发态的能级线宽和寿命
  • 3.5 小结
  • 参考文献
  • 第四章 类氢U离子双电子复合过程中的相对论和Breit效应
  • 4.1 引言
  • 4.2 相对论效应和Breit 相互作用对Auger 衰变率的影响
  • 4.3 KLL DR共振激发态的衰变特性、共振能量及强度
  • 4.4 类氢U91+离子的KLL DR 截面
  • 4.5 小结
  • 参考文献
  • 第五章 类氦-类硼Hg 和U 离子的双电子复合过程
  • 5.1 引言
  • 75+…78+离子的双电子复合'>5.2 高离化态H975+…78+离子的双电子复合
  • 87+…90+离子的双电子复合'>5.3 高离化态U87+…90+离子的双电子复合
  • 5.4 小结
  • 参考文献
  • 第六章 类氦-类碳 I 离子的双电子复合过程
  • 6.1 引言
  • 47+...51+离子的 DR 共振能和共振强度'>6.2 高离化态I47+...51+离子的 DR 共振能和共振强度
  • 6.3 类氦等电子系列离子KLL DR 共振强度随Z 的变化情况
  • 6.4 高离化态I 离子的DR 截面比较
  • 6.5 小结
  • 参考文献
  • 第七章 双电子复合与辐射复合之间的量子干涉效应
  • 7.1 引言
  • 7.2 理论方法简述
  • 7.2.1 投影算符法
  • 7.2.2 DR、RR 和干涉截面
  • 7.3 类氦Ar 和Fe 离子DR 与RR 过程之间的干涉效应
  • 7.4 小结
  • 参考文献
  • 第八章 总结与展望
  • 参考文献
  • 附录:攻读硕士学位期间的主要工作
  • 致谢

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