用Hartree—Fock—Slater—Boltzmann—Saha模型研究等离子体细致组态原子结构及其状态方程

用平均原子自洽势计算等离子体的自由电子背景，通过在Hartree-Fock—Slater自洽场原子结构中引入背景修正计算离子组态结构，为Boltzmann-Saha方程提供能级参数，再通过调节共同的背景电子实现Saha方程与Hartree-Fock—Slater方程的耦合，自洽求解等离子体细致组态原子结构，提高Saha方程的计算精度。以碳、铝等离子体作为算例，分析了本方法的适用范围。     

用Hartree-Fock-Slater-Boltzmann-Saha模型研究等离子体细致组态原子结构及其状态方程

用平均原子自洽势计算等离子体的自由电子背景，通过在Hartree Fock Slater自洽场原子结构中引入背景修正计算离子组态结构，为Boltzmann Saha方程提供能级参数，再通过调节共同的背景电子实现Saha方程与Hartree Fock Slater方程的耦合，自洽求解等离子体细致组态原子结构，提高Saha方程的计算精度.以碳、铝等离子体作为算例，分析了本方法的适用范围. 关键词： 原子结构 Boltzman Saha方程 状态方程     

用Hartree-Fock-Slater-Boltzmann-Saha模型研究等离子体细致组态原子结构及其状态方程

用平均原子自洽势计算等离子体的自由电子背景,通过在Hartree-Fock-Slater自洽场原子结构中引入背景修正计算离子组态结构,为Boltzmann-Saha方程提供能级参数,再通过调节共同的背景电子实现Saha方程与Hartree-Fock-Slater方程的耦合,自洽求解等离子体细致组态原子结构,提高Saha方程的计算精度.以碳、铝等离子体作为算例,分析了本方法的适用范围.     

用Hartree-Fock-Slater-Boltzmann-Saha模型研究等离子体细致组态原子结构及其状态方程

等离子体的辐射不透明度和状态方程是工程物理中的重要参数，这些物理参数取决于等离子体内大量离子的统计行为。由于高温稠密等离子体内的离子类型多达百万，一般只能用平均原子模型进行模拟。当计算轻元素稀薄等离子体原子结构时，平均原子结果与实验有一定的偏差，而此时等离子体内离子类型数目有限，正是细致组态模型适用的情况。标准的Saha方程需要孤立离子的能级，计算孤立离子结构的程序很多。当然，这些离子能级还可从实验获得。但是，标准的Saha方程使用的能级不含等离子体背景效应，能级数会发散。为了消除该缺陷，Saha方程中引进了等离子体背景修正。     

Au激光等离子体X射线发射光谱的理论研究

采用细致组态(detailed configuration accounting,DCA)方法和碰撞辐射模型(collisional radiative equilibriummodel),Cowan的相对论的原子结构理论程序,选取与初、末离子组态有关的平均组态,取Hartree-Fock-Slater自洽势,考虑了非局域热动力学平衡条件下等离子体的主要原子动力学过程,建立了描述等离子体中碰撞辐射模型的离子布居和能级布居的速率方程,得到了Au元素的离子分布和能级分布,电荷态分布和平均电离度,并模拟出Au激光等离子体的5f-3d跃迁的X射线发射光谱的谱线强度,计算得出的谱线强度与实验数据相比符合得较好.     

金等离子体平均离化度随电子温度变化关系的研究

用Cowan的原子结构从头算程序和自旋轨道劈裂阵模型计算各阶电离的金离子能级和跃迁， 在碰撞辐射模型下求解能级布居数方程，计算给定等离子体密度和电子温度下等离子体中离子的分布，给出了平均离化度随电子温度的变化关系.发现稀薄的金等离子体中，在一定的电子温度范围内电子温度的升高平均电离度反而下降的反常现象.讨论了电离势对平均离化度的影响. 关键词： 金等离子体 碰撞辐射模型 布居数 平均电离度     

热动平衡态下热等离子体内的离子丰度研究

用相对论哈特里-福克-斯莱特自洽场方法计算热等离子体内的原子结构和平均离化度，应用玻耳兹曼关系和熵涨落理论，对一定温度、物质密度下的热等离子体内的离子丰度作了细致的研究，给出了一种快速求解离子丰度的物理方法，研究了离子离化度、丰度的变化规律. 关键词：     

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。     

离子组态效应对电子传导不透明度的影响

基于相对论Hartree-Fock-Slater 自洽场原子结构模型, 考虑电子-离子间的弹性散射机制, 用分波法和扩展的Ziman 公式对电子传导不透明度作了计算。考虑到等离子体离子环境的影响, 不仅引进了等离子体的结构因子, 而且更细致地考虑了等离子体内离子类型 (组态) 对电子传导     

离子组态效应对电子传导不透明度的影响

 基于相对论Hartree-Fock-Slater 自洽场原子结构模型, 考虑电子-离子间的弹性散射机制, 用分波法和扩展的Ziman 公式对电子传导不透明度作了计算。考虑到等离子体离子环境的影响, 不仅引进了等离子体的结构因子, 而且更细致地考虑了等离子体内离子类型 (组态) 对电子传导     

类He的Y离子双电子复合计算

采用准相对论的多组态Hartree-Fock(HFR)方法计算了类Li的Y离子(Z=39)的能级和振子强度,并且通过采用扭曲波方法计算自由电子的波函数,我们得到了由类He的基态到类Li的双激发态的自电离几率和双电子复合系数。在计算中,相对论质量—速度和Darwin修正都包含在哈密顿中。为了便于等离子体细致能级占据数密度的动力学计算,我们用一个解析表达式来表示作为自由电子温度函数的双电子复合速率系数,这个表达式精确地描写了从类He的基态到类Li的单激发态的双电子复合。     

含温有界原子模型下电子与离子直接碰撞电离截面

由于电子离子碰撞实验多在低温极稀密度下进行，所以国内外在这方面开展的研究大多以零温自由原子模型（FIAM）为主，给出的数据多为不含温度密度效应的细致组态数据。文中首先选用含温有界平均原子模型（AAM）简化等离子体中大量的离子类型，使计算等离子体中离子的电子离子碰撞电离截面简洁快速，更主要的是计算结果从最基本的微观参数方面就自动包含了温度、密度效应。在碰撞公式方面采用了扭曲波波恩交换近似方法。     

改进的含温有界原子模型对金的电子物态方程的计算

在改进的含温有界原子模型基础上,在中心场近似下用分波法来处理部分自由电子密度分布函数.通过平均近似处理,给出劈裂的能带.在原子结构的自洽计算中采用能带重叠作为自由电子的动态判据.大量计算了Au的电子压强、能量、热容以及各种热力学系数. 关键词： 自洽场原子结构 状态方程 原子能量 电子压强     

等离子体过渡区电子压强的自洽场计算

压强在几十个兆巴到上百兆巴之间的过渡区状态方程一直是实验室和工程应用中关心的重要问题，在这个范围内既没有实验数据也没有很好的理论来描述，例如，密度泛函的方法由于不含温度而无法适用于过渡区：TF模型的计算由于过渡区的温度压强不太高而使得结果不再令人满意。文中对同类的平均原子结构作了几点改进：（1）考虑了稠密物质中的势阱效应，对传统平均原子模型作动态自由电子判据改进；（2）将准自由电子细分为4个部分，分别处理；（3）修改了中心场近似下正能态波函数的边界条件。在计算压强方面，考虑了共振态对电子压强的影响，引进了量子交换效应和库仑关联效应对压强的贡献。     

一个快速模拟热稠密非平衡等离子体的碰撞辐射模型

在实验室和天体等离子体研究中,原子/离子的激发、退激发以及电离、复合过程对等离子体的电离和能量平衡有着重要的影响.在激光等离子体作用的辐射流体模拟中,需要在线计算等离子体的平均离化度和吸收/发射系数.在现有的计算能力下,通常采用比较简单的平均原子(average atom, AA)模型进行在线计算.随着实验技术和计算能力的发展,急需发展能够在线计算的细致非平衡原子模型.本文报道了最新发展的多离化度平均离子碰撞辐射模型(multi-average ion collisional-radiative model, MAICRM).该模型用一个平均离子模拟等离子体中某一离化度所有离子的平均轨道占据数和布居,即每个平均离子的轨道占据数为该离化度所有离子的轨道占据数的平均;平均离子的布居等于该离化度离子的布居和.平均离子的轨道占据数和布居通过迭代求解速率方法得到.用该模型计算了Fe, Xe和Au非平衡等离子体的离化度分布,计算结果与细致组态和超组态模型以及实验测量符合,而计算量相对于细致组态/超组态大大降低.预期该方法能与辐射流体程序耦合,实现细致非平衡原子模型的在线计算.     

碰撞辐射稳态等离子体电荷态分布的一种扩展模型

通过等离子体中离子激发-退激发平衡关系,构造一种离子激发组态之间满足的非Boltzmann分布,利用这个分布作为权函数对原子过程速率系数进行平均,构造出一个扩展的碰撞辐射稳态模型.利用该模型计算从低Z到高Z元素等离子体平均离子电荷随电子温度的变化.进而研究非Boltzmann分布对平均电离度和激发组态相对密度的影响.结果表明,它对相对激发组态密度的影响非常显著. 关键词： 扩展的碰撞辐射稳态 概率分布 能级动理学     

高温等离子体的状态方程及其热力学性质

高温下等离子体的状态方程及其热力学性质在天体物理、可控核聚变以及武器设计与破坏效应等领域有着广泛应用.本文主要回顾了高温等离子体在不同状态区域的状态方程的理论模型和处理方法.对于理想等离子体,离子之间的相互作用可以忽略,其状态方程较简单,已趋于完善.在超高温下,原子完全电离,离子和电子都可以采用理想气体状态方程描述;当温度不太高时,离子部分电离,可以采用Saha方程及其修正模型描述;原子在高度压缩状态下,其状态方程可以采用Thomas-Fermi模型及其改进模型得到.对于非理想等离子体,离子之间存在强耦合,还没有单一的理论模型能够在任意密度和温度范围内对离子之间的相互作用进行统一描述.量子分子动力学方法原则上可以在较大温度密度范围内给出可靠结果,但由于计算量太大以及高温下的计算存在收敛问题,也较难应用到温度较高的稠密等离子体区域.半经验的经典分子动力学方法虽然简单、计算量小,但只能在一定的区域范围内给出较精确的状态方程结果.在不同温度密度区域内采用不同的计算模型,再在空白区域进行插值从而得到全局状态方程在目前不失为一种简单有效的方法.     

利用不同原子模型计算局部热力学平衡等离子体电离态(英文)

等离子体电离态分布是等离子体物理学中被广泛应用的重要物理量之一,而原子数据是电离态计算的前提.首先,利用Rubiano相对论性原子结构模型、Faussurier非相对论原子结构模型和高度简化的More模型,分别计算各种电离度的Fe离子能量.通过与自洽场结果的比较后认为,Faussurier模型给出的原子数据比较精确可靠.然后,再利用以上模型研究了局部热力学平衡Fe等离子体电离态随温度和密度的变化情况.计算结果表明,不同原子模型提供的原子数据对平均电离度的计算结果影响不大,但明显地影响等离子体中的离子丰度.本文对这些差异进行了物理分析.     

关于低温辐射平均自由程的一些讨论

使用细致组态／不可分辨跃迁系模型计算了不同的温度、密度下金等离子体的辐射平均自由程，注意到了一个普遍存在的理论现象——低温区鼓包现象，并从光子的分频自由程和权重函数两个方面探讨了该现象形成的物理机制．     

高密高温等离子体中类氢炭静电屏蔽势的求解

在离子球模型下，本通过对Poisson方程和Dirac-Fock方程的自恰求解，计算得到了不同电子密度下类氢炭周围的Coulomb静电屏蔽势。该静电屏蔽是对于理解高密度等离子体中的原子结构、等离子体中各种碰撞过程及等离子体模拟具有重要意义。