类氢氖在高温高密度等离子体中的光谱漂移

 采用离子球模型，通过自洽求解Poisson方程和Dirac方程，得到氖的类氢离子低能级组态的能级能量随等离子体电子温度和电子密度的变化关系，进一步研究了等离子体电子温度和电子密度对光谱漂移的影响。结果表明：光谱漂移随着等离子体电子密度的增大而增大，随着电子温度的升高而减小；谱线精细结构分裂随着电子密度的增大而减小，随着电子温度的升高而增大。等离子体对束缚电子的屏蔽是决定光谱漂移的主要原因。这些变化规律不仅对等离子体光谱模拟结果产生影响，而且使实验上观测光谱的相对或绝对漂移成为可能，从而为高密度等离子体诊断的新方法提供了理论依据。     

Langmuir探针诊断低压氢等离子体电子密度与温度

为研究实验参数对螺旋波诱导的低压氢等离子体状态的影响,用Langmuir探针对等离子体伏安特性曲线进行了原位诊断,采用双曲正切函数的指数变换模型拟合曲线,根据Druyvesteyn方法得到状态参数电子密度、有效电子温度和电子能量几率函数,分析了它们随实验参数的变化规律。结果表明:射频输入功率、气压和约束磁场对等离子体状态有较大影响。随着射频射入功率增大,放电模式发生转变,电子密度跳跃增长;随着气压增大,电子密度先增大后减小,1.5 Pa为最佳电离气压,随约束磁场的增强呈线性增长;有效电子温度随功率和气压的增大而下降,随约束磁场的增强线性降低,电子能量几率函数曲线峰位和高能部分都向低能移动,与有效电子温度变化规律吻合。     

等离子体效应对碳的类氢离子能级的影响

通过在狄拉克方程中考虑德拜休克尔(Debye-Hückel)屏蔽势,研究了类氢离子C5 低能级能量1s(2S1/2),2s(2S1/2),2p(2P1/2和2P3/2)随等离子体电子温度及电子密度的变化规律,计算得到类氢离子C5 能级能量及能级电离势随等离子体环境的变化关系。同时,拟合得到了基于德拜休克尔屏蔽势下相当好的束缚态能级能量随等离子体环境变化的解析公式,利用该公式得到了类氢离子C5 相应各能级发生压致电离的临界电子密度,其结果与其它文献比有很好的可比性。结果表明:束缚态能级能量随等离子体电子温度的升高而减小,随等离子体电子密度的增大而增大。能级能量百分漂移量的对数值与等离子体电子密度的对数值以及等离子体电子温度的对数值之间均呈现出近似线性关系。对计算等离子体电离态分布及光谱模拟具有一定的意义。     

玻色子等效电荷计算

本文根据相互作用玻色子模型的基本原理,结合实验数据提取了部分U(5)极限和O(6)极限核的玻色子等效电荷,并应用它们计算了混合对称态的跃迁几率.计算表明,中子(质子)玻色子等效电荷随中子(质子)玻色子数增加而减小,即玻色子等效电荷存在屏蔽效应.     

基于微观IBM对电子-核散射及核电磁性质的研究(I) BE理论方案

从价核子自由度出发构造出核跃迁电荷/电流密度算符,采用Dyson玻色子展开技术给出了获取核玻色子形式跃迁电荷/电流密度有效算符的一种微观方法(BE方法).利用微观相互作用玻色子模型(IBM)提供的波函数可在玻色子态空间中求出核跃迁电荷/电流密度,结合电子-核散射以及核电磁跃迁的形式理论,建立了可研究电子-核散射各种形状因子,微分散射截面以及核约化跃迁几率、电磁多极矩、核态g因子等物理量的理论方案.在一种微观sdIBM-2框架下,结合现有理论方案,初步计算了     

普朗克谱分布的辐射场对束缚电子布居的影响

研究了外加普朗克辐射场对不同温度和密度下的等离子体的主量子壳层束缚电子的布居数的分布以及随时间的演化规律的调制作用.结果表明：当具有普朗克谱分布的辐射场的辐射温度接近于等离子体的电子温度,且辐射场的强度等于等效温度下的黑体谱辐射强度时,随着等离子体的时间演化,等离子体中主壳层束缚电子布居数分布由non-LTE分布过渡到LTE分布. 关键词： 流体动力学 激光等离子体 布居数 普朗克辐射场     

气体压强对纳秒激光诱导空气等离子体特性的影响

环境气体的压强对激光诱导等离子体特性有重要影响.基于发射光谱法开展了气体压强对纳秒激光诱导空气等离子体特性影响的研究,探讨了气体压强对空气等离子体发射光谱强度、电子温度和电子密度的影响.实验结果表明,在10-100 kPa空气压强条件下,空气等离子体发射光谱中的线状光谱和连续光谱依赖于气体压强变化,且原子谱线和离子谱线强度随气体压强的变化有明显差别.随着空气压强增大,激光击穿作用区域的空气密度增加,造成激光诱导击穿空气几率升高,从而等离子体辐射光谱强度增大.空气等离子体膨胀区域空气的约束作用,增加了等离子体内粒子间的碰撞几率以及能量交换几率,并且使离子-电子-原子的三体复合几率增加,因此造成原子谱线OⅠ777.2 nm与NⅠ821.6 nm谱线强度随着气体压强增大而增大,在80 kPa时谱线强度最高,随后谱线强度缓慢降低.而离子谱线N Ⅱ 500.5 nm谱线强度在40 kPa时达到最大值,气体压强大于40 kPa后,谱线强度随压强增加而逐渐降低.空气等离子体电子密度均随压强升高而增大,在80 kPa后增长速度变缓.等离子体电子温度在30 kPa时达到最大值,气体压强大于30 kPa后,等离子体电子温度逐渐降低.研究结果可为不同海拔高度的激光诱导空气等离子体特性的研究提供重要实验基础,为今后激光大气传输、大气组成分析提供重要的技术支持.     

等离子体中重离子碰撞过程的理论研究

本文使用经典轨道蒙卡方法研究了弱耦合等离子体环境中的裸核离子与基态氢原子碰撞的电荷转移和电离过程,碰撞能量在10-900 kev/amu范围.粒子间的相互作用使用了含与入射速度相关的动力学效应的Debye-Hückel模型.确定了等离子体屏蔽效应所造成的初态电子坐标与动量的微正则分布.研究了电荷转移和电离过程的总截面与等离子体参数、入射离子电荷、速度的关系.计算结果表明:等离子体环境效应对重离子碰撞过程的影响显著,特别是在低速碰撞时.同时给出了在不同Debye长度(1-50a0)和不同入射离子核电荷数(1～14)条件下的计算结果.     

等离子体中电子弹性散射截面及电导率计算

本文研究了近理想等离子体中的电子弹性散射过程.利用Debye-Hückel模型考虑等离子体环境对电子与离子间相互作用的屏蔽效应.结合分波法计算了不同Debye长度情况下,电子与不同核电荷数离子散射的分波相移和微分散射截面.研究了散射波函数、分波相移和微分截面随等离子体屏蔽参数的变化规律.最后,基于Spitzer公式, 初步讨论了分波法计算的等离子体的电导率与卢瑟福公式计算的电导率之间的区别.     

稠密等离子体的含温有界超Hartree-Fock自洽场原子结构

研究等离子体辐射不透明度和状态方程的核心问题是原子结构计算问题。平均原子一直是主流模型，但有缺陷：电子交换势一直停留在Fermi—Dirac统计基础上；自由电子与束缚电子的划分采用了经典判据；电子间的自作用和自交换作用难以真正抵消；给出的能级、电子占据数、化学势特别是基态能量，很不准确。如果温度持续降低，等离子体应逐渐凝聚成固态物质，平均原子应过渡到真实原子。而绝大多数平均原子模型都无法作到这一点。要精确计算等离子体内的原子结构参数，必须使用具有很高精度的Hartree-Fock自洽场原子结构模式。     

等离子体效应对类氦氖Kα线系电偶极辐射的影响

采用离子球模型,通过自洽求解Boltzmann方程和Poisson方程,得到类氦氖离子Kα线系的两条电偶极辐射光谱能量随等离子体环境的漂移.结果显示,Kα线系电偶极谱线随等离子体电子密度增大发生红移,红移量与等离子体电子密度有近似的正比关系;随着等离子体电子温度的降低,光谱红移对等离子体电子密度的敏感性增大.另外,所研究的两条谱线间的能量间隔随等离子体电子密度的增大而减小,减小量随等离子体电子密度的变化也呈现出近似的线性规律.值得注意的是,类氦氖Kα线系中两条电偶极谱线分别为互组合线与共振谱线,而其能量差就是1s2p(3P1)的交换能,因此进一步发现能级中交换能将随等离子体环境变化的规律.所观察到的光谱红移和精细结构分裂在高密度等离子体中都有明显的变化,对探索高密度等离子体的诊断新方法有重要意义.     

激光金等离子体中Au47+、Au53+的离子结构和光谱分析

根据扩展的相对论多组态狄拉克-福克（Dirac-Fock）理论,采用“多功能相对论原子结构程序（GRASP^2）”,考虑量子电动力学（QED）效应和布雷特（Breit）修正,选用二参量费米有限核电荷分布和扩展平均能级模型,并考虑组态问的相互作用和电偶极跃迁,计算了类锗Au^47＋、类铁Au^53＋的跃迁波长,跃迁几率和振子强度,计算的波长与实验值符合较好。研究表明,在类锗^47＋、类铁Au^53＋的跃迁中,3d-4f是一条较强的跃迁通道。计算所得的波长值对金等离子体的能级寿命、电荷态分布和平均电离度研究有一定的参考价值。     

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采用Langmuir探针法结合发射光谱法对螺旋波诱导的低压氢等离子体进行诊断,根据Druyvesteyn 方法和日冕模型分析电子能量几率函数(EEPF)、有效电子温度(Teff)、电子密度(ne)及激发态氢原子密度(nH*)随实验参数的变化规律.结果表明:随射频功率(Prf)、气压(p)和约束磁场(B)的增大,EEPF峰位由高能向低能移动,Teff 下降;当Prf从25W增大至35W左右时,ne发生跳跃增长,而nH*始终随Prf增大线性增长;随p增大,ne和nH*都呈现先增加后减小的变化规律;随B增强,ne线性增长,而nH*先增大后减小.     

等离子体效应对类氦氖Kα线系电偶极辐射的影响

采用离子球模型，通过自洽求解Boltzmann方程和Poisson方程，得到类氦氖离子Kα线系的两条电偶极辐射光谱能量随等离子体环境的漂移.结果显示，Kα线系电偶极谱线随等离子体电子密度增大发生红移，红移量与等离子体电子密度有近似的正比关系；随着等离子体电子温度的降低，光谱红移对等离子体电子密度的敏感性增大.另外，所研究的两条谱线间的能量间隔随等离子体电子密度的增大而减小，减小量随等离子体电子密度的变化也呈现出近似的线性规律.值得注意的是，类氦氖Kα线系中两条电偶极谱线分别为互组合线与共振谱线，而其能量差就是1s2p(³P₁)的交换能，因此进一步发现能级中交换能将随等离子体环境变化的规律.所观察到的光谱红移和精细结构分裂在高密度等离子体中都有明显的变化，对探索高密度等离子体的诊断新方法有重要意义. 关键词： 光谱漂移 交换能 等离子体 类氦离子     

等离子体中电子弹性散射截面及电导率计算

本文研究了近理想等离子体中的电子弹性散射过程．利用Debye-Htickel模型考虑等离子体环境对电子与离子间相互作用的屏蔽效应．结合分波法计算了不同Debye长度情况下，电子与不同核电荷数离子散射的分波相移和微分散射截面．研究了散射波函数、分波相移和微分截面随等离子体屏蔽参数的变化规律．最后，基于Spitzer公式，初步讨论了分波法计算的等离子体的电导率与卢瑟福公式计算的电导率之间的区别．     

Debye屏蔽对碳等离子体电荷态丰度分布的影响

基于组态相互作用方法,使用Debye模型研究了等离子体屏蔽效应对碳离子结构和不同电荷态离子丰度分布的影响.以类氦碳离子(C V)的1s_(1/2)~2→(1s_(1/2)ns_(1/2))_1(n=2,3,4,5)磁偶极(M1)跃迁为例,详细研究了Debye屏蔽因子对跃迁几率的影响.研究了离子丰度分布随屏蔽因子的变化,结果表明在相同的等离体温度和密度条件下,考虑了屏蔽效应的离子丰度分布整体向低电离度的离子偏移,平均电离度降低.     

等离子体屏蔽效应对类氢离子能级结构和辐射跃迁性质的影响

在Debye-Hückel屏蔽近似下,基于相对论Dirac-Fock方法,发展了包括等离子体屏蔽效应的自洽场计算程序.使用该程序研究了等离子体屏蔽效应对类氢离子能级结构和辐射跃迁性质的影响.结果表明,当原子处于等离子体环境中,所有束缚态能级向连续态移动, 移动量随着屏蔽长度的减小而增大.振子强度随屏蔽长度的变化也表现出了相同的规律.进一步分析了相对论效应和等离子体屏蔽效应的耦合,发现对于中Z元素,相对论效应和等离子体屏蔽效应存在较强的耦合.讨论了等离子体屏蔽效应对原子精细结构能级的影响.计算发现,由于等离子体屏蔽效应,原子的能级次序发生了变化,κ简并被消除. 关键词： 等离子体屏蔽 Debye-Hückel 模型 能级结构 跃迁概率     

Debye等离子体中高能H++H碰撞激发过程的研究

利用碰撞参数玻恩近似方法研究了Debye 等离子体环境中高能H⁺+H的碰撞激发过程, 研究了不同Debye 半径下氢原子1s → 2p 的激发耦合相互作用矩阵元、入射粒子能量为160 keV/u 的激发电子跃迁概率以及入射粒子能量范围为100–1000 keV/u 的碰撞激发截面. 结果表明: 随着屏蔽效应的增强, 激发截面减小. 根据激发截面的公式以及计算结果详细分析了引起激发截面减少的原因. 入射粒子与激发电子之间的屏蔽相互作用势和靶的电子结构(波函数和能级) 对激发截面都有很重要的影响. 关键词： 等离子体 碰撞参数玻恩近似方法 碰撞激发截面     

基于微观IBM对电子–核散射及核电磁性质的研究(Ⅱ)ME理论方案

从一种微观相互作用玻色子模型(IBM)玻色子集体态子空间映射出费米子集体态子空间,通过假定玻色子算符形式以及使物理算符在两集体态子空间中对应归一化基矢间矩阵元相等,给出了从费米子单体算符导出玻色子单体算符的一种微观理论方法(ME方法).文中以获取玻色子结构函数亦即确定玻色子形式核跃迁电荷/电流密度算符为例对此作出了详细介绍.利用微观IBM提供的波函数可在玻色子态空间中求出核跃迁电荷/电流密度,结合电子–核散射以及核电磁跃迁的形式理论,可建立研究电子–核散射各种形状因子与微分散射截面以及核约化跃迁几率、电磁多极矩、核态g因子等物理量的理论方案.在微观sdgIBM-1下利用该方案初步计算了¹⁴⁶Nd核2+1态到0+1态的跃迁电荷密度以及约化跃迁几率,理论结果与实验值符合较好.     

激光诱导空气等离子体光谱时间演化特性的研究

利用能量为150mJ和500mJ的激光击穿空气获得空气等离子体,依据光谱信息,计算得到等离子体电子温度,密度,并探讨了其时间演化特性,证实了在此过程中,复合相比电离居于主导地位.同时,结果表明:随着延迟时间的增加,谱线强度在300ns内迅速减小,之后缓慢减小;电子密度和谱线强度的变化规律基本一致;电子温度的衰减近似呈现指数拟合线型,并且激光能量越高,电子温度的衰减越慢.