德拜等离子体中氢原子发射、吸收光谱的理论研究

论文摘要

在本论文中,我们研究了在局域热动平衡近似下,德拜等离子体中氢原子的发射和吸收光谱。计算所需要的原子能级,辐射跃迁速率,辐射复合截面和光电离截面等原子参数是通过数值求解德拜屏蔽势的薛定谔方程得到的。据我们所知,这是首次采用包含等离子体屏蔽效应的原子参数计算等离子体中的发射和吸收光谱。我们分别研究了氢原子（包括离子）总密度分别为N=1.7×1019cm-3,1.7×1020cm-3和1.7×1021cm-3,电子温度分别为1eV-15eV等情况的德拜等离子体,计算了从高里德堡态和自由态跃迁到1s,2s和2p态的发射光谱,以及从1s,2s和2p态跃迁到高里德堡态和自由态的吸收光谱。我们的研究工作发现：一、束缚—束缚的共振谱线出现红移,这是由于等离子体屏蔽效应导致束缚态之间的能级间隔变小引起的；二、里德堡态光谱截断现象,这是由于随着等离子体屏蔽效应的增强,孤立原子情况下的束缚态能级进入了连续态,原来的共振谱线变成了连续谱；三、共振谱线强度发生了一定的变化,这是由于采用等离子体屏蔽原子参数后,上能级布居和辐射跃迁速率变化的综合效应产生的。越是高激发态的谱线越容易受到等离子体屏蔽效应的影响；四、连续谱位置和强度也发生了变化。相应地等离子体屏蔽效应也改变了吸收谱峰值的位置和强度。本论文清楚阐明了等离子体屏蔽效应将直接影响等离子体中的原子发射和吸收光谱性质,这对惯性约束聚变、天体物理等领域的等离子体光谱模拟和辐射输运研究具有重要的参考意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 等离子体
• 1.2 等离子环境对原子过程的影响
• 1.3 本论文的主要工作
• 第二章 理论模型
• 2.1 局域热动平衡近似
• 2.2 Boltzmann激发公式和Saha方程
• 2.3 束缚-束缚态之间的跃迁
• 2.4 束缚-自由之间的跃迁
• 2.5 吸收系数和截面的关系
• 2.5.1 束缚-束缚吸收
• 2.5.2 束缚-自由（光电）吸收
• 2.6 Rosseland平均和Plank平均
• 2.7 求解能级结构和计算跃迁几率以及光电离截面的理论方案
• 第三章 德拜氢等离子体的发射谱
• 19cm^-3情形'>3.1 原子密度N=1.7×10¹⁹cm^-3情形
• 20cm^-3情形'>3.2 原子密度N=1.7×10²⁰cm^-3情形
• 21cm^-3情形'>3.3 原子密度N=1.7×10²¹cm^-3情形
• 第四章 德拜氢等离子体的吸收谱
• 19cm^-3情形'>4.1 原子密度N=1.7×10¹⁹cm^-3情形
• 20cm^-3情形'>4.2 原子密度N=1.7×10²⁰cm^-3情形
• 21cm^-3情形'>4.3 原子密度N=1.7×10²¹cm^-3情形
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的文章