惯性约束聚变应用中全套原子参数研制

基于Cowan的准相对论程序包,文中扩充和发展了一系列组态平均、单组态和多组态不同层次的程序包,计算惯性约束聚变数值模拟及光谱诊断中需要的各种原子参数.本文以类氢、类氦和类锂的氩原子离子为例,计算了主量子数n≤6所有组态平均层次相关的电子碰撞激发和电离,光激发和电离,自电离,辐射复合、双电子复合、三体复合过程截面和速率系数等全套原子参数.截面和速率系数被拟合成可以方便使用的解析公式.     

溴的光电离和辐射复合——平均原子模型速率系数与细致组态速率系数

根据原子自洽场理论(即DCA)，计算了溴原子各种电离度各个壳层的DCA约化光电离截面.与AA模型的平均电子轨道约化光电离截面进行比较，总结出其内在规律.在AA的约化光电离截面的基础上，可以得到电离度分辨的DCA约化光电离截面；进而可以得到细致组态的光电离和辐射复合速率系数.为精密地描述非局域热动平衡(n-LTE)等离子体提供必要的基础. 关键词： 光电离 速率系数 平均原子模型     

平均原子模型中Au元素自电离速率的计算

为了得到用于平均原子模型中的自电离速率,采用准相对论组态平均的方法系统计算了Au的不同电离度、不同自电离态的自电离速率,计算时使用的波函数由Cowan程序得到;通过组态到组态的自电离速率得到了nl层次的单电子自电离速率(初态平均、末态平均);在此基础上计算出了n层次的单电子自电离速率,这些数据可用于平均原子模型中自电离及其逆过程的计算。为了验证计算出的数据是否可靠,用细致能级层次的程序计算了部分数据点。通过比较和分析认为,除了少量高l的数据点计算得不够准确之外,当前的数据较为可靠,并用其它程序的计算结果对不准确的数据进行了替换。     

类氖氙离子LMn双电子复合模拟谱

在双电子复合过程发生的能量范围内,发射X光子的原子过程除双电子复合过程外还有辐射复合、共振激发、共振复合以及直接激发原子过程.本文使用相对论组态相互作用方法计算了这些过程的截面,比较了在双电子复合过程发生的能量范围内这些原子过程的截面与双电子复合过程截面,探讨了这些过程对双电子复合过程的影响.研究结果表明,辐射复合截面随入射电子束能量的增大迅速减小,在双电子复合能量范围内几乎为一常数,可以作为本底来处理;共振激发和共振复合过程对双电子复合过程的影响可以忽略不计;当入射电子束能量高于靶离子的第一激发能时,电子碰撞直接激发截面与高Rydberg态的截面连成一片,随着入射电子束能量的增加,电子碰撞直接激发截面越来越大,这时必须考虑直接激发过程.使用相对论组态相互作用方法计算了类氖氙离子的双电子复合截面,其结果与已有的部分实验和理论结果很吻合.     

类氖氙离子LMn双电子复合模拟谱

在双电子复合过程发生的能量范围内,发射X光子的原子过程除双电子复合过程外还有辐射复合、共振激发、共振复合以及直接激发原子过程. 本文使用相对论组态相互作用方法计算了这些过程的截面,比较了在双电子复合过程发生的能量范围内这些原子过程的截面与双电子复合过程截面,探讨了这些过程对双电子复合过程的影响. 研究结果表明,辐射复合截面随入射电子束能量的增大迅速减小,在双电子复合能量范围内几乎为一常数,可以作为本底来处理;共振激发和共振复合过程对双电子复合过程的影响可以忽略不计;当入射电子束能量高于靶离子的第一激发能时,电子碰撞直接激发截面与高Rydberg态的截面连成一片,随着入射电子束能量的增加,电子碰撞直接激发截面越来越大,这时必须考虑直接激发过程. 使用相对论组态相互作用方法计算了类氖氙离子的双电子复合截面,其结果与已有的部分实验和理论结果很吻合.     

Au~(34+)离子双电子复合过程的理论研究

复杂结构离子的双电子复合(DR)速率系数在核聚变、极紫外光刻光源等应用研究的等离子体谱模拟中具有重要的价值.利用基于全相对论组态相互作用理论的FAC程序包,详细计算了Au~(34+)离子的双电子复合速率系数.研究分析了激发、辐射通道,组态相互作用,级联退激对DR速率系数的影响.其中,级联退激对DR速率系数的贡献必须予以考虑.对双电子复合、辐射复合以及三体复合速率系数做了比较,在温度大于1 eV范围,双电子复合都大于辐射复合以及三体复合速率系数,相应的DR过程对于等离子体离化态分布和能级布居以及光谱模拟都极为重要.对基态和第一激发态的DR速率系数进行了参数拟合,拟合值与计算值的偏差小于1.73%.研究结果将为复杂结构离子双电子复合过程的进一步研究提供参考.     

基于双激发态对稠密等离子体中双电子复合速率系数的研究

讨论了稠密等离子体中双电子复合速率系数的计算方法,推导出了在双激发态间跃迁过程和关于双激发态的碰撞电离和自电离过程的影响下双电子复合速率系数作为关于电子密度函数的计算公式,并以类氖镍离子为例进行了计算.计算结果展示了双电子复合速率系数随电子密度增大的具体变化趋势.此外,还给出了在不同原子过程影响下双电子复合速率系数的数据,并进行了分析.     

Au激光等离子体的双电子复合速率系数

基于准相对论多组态HartreeFock理论和扭曲波近似,采用组态平均的方法,从头计算了类铁金离子类镓金离子的双电子复合速率系数,计算中包含了大量稠密的自电离能级,由于宽广的自电离能级分布和极其复杂的级联效应,造成高Z材料Au的双电子复合速率系数不同于低Z元素的特征,与现有文献的类镍金离子比较,结果表明,在“神光Ⅱ”实验装置诊断的电子温度约为2keV,电子密度约为6×1021cm-3,Au激光等离子体不同理论之间的双电子复合速率系数误差不到10%.这对于使用超组态碰撞辐射模型模拟Au的激光等离子体M带细致 关键词： 双电子复合 类铁金离子类镓金离子 复合速率系数     

镁铝类氢类氦类锂离子双电子复合速率研究

 镁铝类氢类氦类锂离子经中间双激发态进行的双电子复合过程在用双示踪元素谱线强度比研究ICF电子温度中占有很重要的地位。计算了双电子复合经不同Rydberg态跃迁通道的复合速率系数，并给出不同离化度的总的双电子复合速率系数的变化规律，比较了它们在不同电子温度和不同跃迁通道的异同，对研究X射线激光、等离子体温度诊断等诸多应用领域提供了有价值的原子数据。     

类铜Dy37+离子的双电子复合速率研究

在自旋轨道劈裂阵模型(SOSA)下,通过类锌组态,理论计算出类铜Dy37+的双电子复合速率系数,得出其在电子温度0.02 keV～5.0 keV范围内的变化规律,分析了不同离化度离子的能级特征,并分析了影响双电子复合速率系数的主要因素是相应的中间自电离态旁观电子主量子数、旁观电子角动量和电离能,这为实现等离子体的诊断提供了重要的参数.     

基态类Ne锗离子双电子复合的半相对论计算

采用半相对论多组态Ｈａｒｔｒｅｅ一Ｆｏｃｋ模型，计算了类Ｎｅ锗离子经过３ｌ３ｌ＇和４ｌ４ｌ＇双激发态到类Ｎａ离子单激发态的态对态双电子复合速率系数，同时给出了描写上述复合过程的参数Ｂ和。通过对求和而获得的部分双电子复合速率系数与其它理论计算结果进行了比较。     

类钠Ni~(17+)离子双电子复合过程理论研究

使用基于相对论多组态方法的FAC程序,研究了类钠Ni17+(3s)离子通过双激发态Ni16+(3pnl,3dnl)(Δn=0激发)的双电子复合过程,得到了态选择的双电子复合截面和速率系数,并与文献中的实验和理论数据进行了对比.结果发现,计算通过3p3/210l和3p1/211l共振态的双电子复合积分截面在实验误差范围内与实验测量很好地符合,并好于全相对论的多体微扰理论计算结果.结合量子亏损理论,发现包含高里德伯态的共振双激发态的辐射跃迁和自电离速率具有较好的标度关系,利用该关系给出了近激发阈值的所有共振态的双电子复合积分截面和速率系数.比较3pnl和3dnl两个系列,发现在低温(大约小于100eV)等离子体情况下前者速率系数比后者大,更高的温度后者大.     

Auq+(q=47,55)离子的电子碰撞强度与速率系数

用准相对论扭曲波方法计算了Au^q+（q=47,55）离子的组态重心能级之间的电子碰撞激发强度和速率系数（简称激发参数）．着重分析了高能区光学允许跃迁的碰撞强度的行为，探讨了平面波近似的适用范围．与其他完全相对论数据比较，表明剩余的相对论效应是不大的．阐述了由约化量的5点样条值内插可得任意能量的碰撞强度和任意温度的速率系数．演示了碰撞强度随能量的变化，有效碰撞强度和速率系数随温度的变化．结果表明在类镍金两侧各延伸的4种不同荷电离子，其单电子激发参数变化小于10%，这对于使用平均原子模型     

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.     

类镍钆(Gd36+)离子的双电子复合系数研究

 在自旋轨道劈裂阵模型下,通过类铜组态理论计算出类镍Gd³⁶⁺的双电子复合速率系数,得出其在电子温度 0.02~5keV 范围内的变化规律,并分析了影响双电子复合速率系数的主要因素是相应的自电离系数和离化势,这为等离子体的诊断提供了一种新的方法。     

毛细管放电条件下类氖序列原子参量计算与分析

利用多组态求解相对论性的Hartree-Fock-Roothan方程(HFR)方法计算了类氖离子(Z=13～27)2s^22p^5—2s^22p^53s能级之间跃迁的原子参量,包括类氖氩激光系统的能级,振子强度,自发辐射衰变速率,能级寿命,电子碰撞激发截面及电子碰撞激发速率系数等。以类氖氩离子为例,分析了等离子体内46．9nm激光跃迁的粒子数反转的形成及谱线放大过程,讨论了其它几条谱线产生增益的可能性,分析了激光线振子强度随核电荷数的变化规律。根据获得的原子参量,计算了利用毛细管放电产生类氖氩和类氖氪x射线激光的放电参量,其中类氖氩毛细管放电的初始压强的范围为30~90Pa,放电电流峰值为10～50kA。理论计算结果为类氖氩x光激光实验分析,深入研究等离子体反转动力学,激光增益的估算及理论方案设计等提供了基本数据。     

热等离子体内原子物理研究概况与原子分析数据的联合研制

本文着重介绍了两种基本原子模型的用途、研究现状及其发展趋向。这两种模型是：平均原子模型和细致组态计算模型，关于热等离子体内的原子物理过程，本文介绍电子同高电荷离子的碰撞以及双电子复合过程的研究现状，简单介绍了实验情况。此外，还介绍了中国原子分子数据研究联合体的工作概况。     

含温有界原子模型下电子与离子碰撞激发和电离截面的理论研究

采用扭曲波玻恩交换近似方法，在自由原子模型下计算了电子与离子碰撞激发、电离截面，计算值与实验一致；在含温有界平均原子模型下，系统研究了不同温度、密度等离子体中离子的电子碰撞直接电离截面，发现由于温度、密度效应导致离子的能级漂移，引起等离子体中离子的碰撞电离截面比自由原子情形发生较大变化. 关键词： 平均原子模型 扭曲波波恩交换近似 电离截面     

高离化态Cu18+离子的双电子复合及共振转移激发过程的理论研究

在准相对论理论框架下计算了Cu¹⁸⁺离子的双电子复合截面，分析了组态相互作用对截面的影响.基于这些数据，在冲量近似下，通过对靶原子中电子动量分布的卷积，进一步得到了Cu¹⁸⁺与H₂碰撞过程中的共振转移激发截面，并与已有的实验结果作了比较，符合得很好.A 关键词： 双电子复合 共振转移激发     

W^71＋离子态—态双电子复合速度系数的计算

基于Ｃｏｗａｎ相对论多组态ＨＦＲ程序，计算了高离化类锂钨离子在０．１－９ｋｅＶ能量范围内，对应于Δｎ＝０．１的态－态双电子复合速率系数。讨论了速率系数随电子温度，复合类型及中间双激发态中俘获电子的主量子数的变化。