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     

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     

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     

金等离子体中类Ni和类Ga离子跃迁子阵强度比研究

用Cowan 的原子结构从头算程序和SOSA模型计算各阶电离的金离子的能级结构和跃迁过程,在简化的碰撞辐射模型下求解能级布居数方程,计算了给定密度、不同电子温度下的金等离子体的理论合成谱.研究了类Ni和类Ga离子之间的共振线的强度比随电子温度的变化规律,利用这一变化规律可以为等离子体诊断提供辅助的方法.     

离子束-等离子体系统的电磁不稳定性

本文研究了离子束-等离子体系统的电磁不稳定性,考虑了离子-电子和离子-离子碰撞对维泊耳(Weibel)型电磁不稳定性增长率的影响。结果表明,在离子束-等离子体系统中可以激发维泊耳型电磁不稳定性,离子和电子之间的碰撞将使这类不稳定性的增长率增加。     

Au等离子体M带5f-3d跃迁的电子离子碰撞激发速率系数

电子离子碰撞激发速率系数在超组态碰撞辐射模型中真实模拟非局域热动力学平衡Au激光等离子体M带谱 5f 3d跃迁中各种复杂电荷态离子的电离态特性 (譬如离子的平均电离度 ,相对丰度和能级布居数 )是必不可少的。基于准相对论多组态Hartree Fock方法和扭曲波玻恩交换近似 ,采用自编的扭曲波程序ACDW (9)和Fit(9) ,从头计算了Au等离子体M带 5f 3d电子离子碰撞激发速率系数。结果表明 :在“神光II”实验装置诊断的电子温度约 2keV ,电子密度约 6× 10 2 1cm-3 范围内 ,这些电子离子碰撞激发参数有利于采用超组态碰撞辐射模型模拟Au的激光等离子体M带 5f～ 3d细致谱的平均电离度和电荷态分布。     

等离子体科学技术应用专题系列介绍——第七讲 低温等离子体及其在材料表面改性中的应用

一、低温等离子体概述 等离子体是一种电离的气态物质,称为物质第四态,宇宙中99.9%的物质都处于等离子体态.它由带电的电子、离子和中性粒子组成.粒子之间不断碰撞发生能量交换,同类粒子之间容易通过碰撞交换能量达到热力学平衡,因而有电子温度Tc,离子温度T1气体温度Ts按照研究的不同目的,等离子体可以作不同的分类.根据温度分为高温等离子体和低温等离子体.当电子温度105-108K时,称为高温等离子体,属于热力学平衡或局部热力学平衡等离子体,如太阳上的等离子体和核聚变等离子体等.当电子温度为3×102-105K时称为低温等离子体.低温等离子体…     

金等离子体中Au48+—Au52+平衡分布的统计热力学研究

基于全相对论多组态Dirac-Fock理论，采用“多功能相对论原子结构程序(GRASP2)”，考虑量子电动力学(QED)效应和Breit修正，涉及实验谱中Au等离子体M带的几类重要跃迁，计算了Au48+—Au52+离子的能级结构和能级简并度.用统计热力学方法计算 各离子的配分函数，由配分函数计算等离子体内这五种离子的电离与复合平衡常数，根据同 时反应的平衡理论研究电离与复合达到平衡时等离子体内各离子的相对分布. 关键词： 金等离子体 配分函数 平衡常数 离子丰度     

金激光等离子体冕区电离态特性研究

 提出一种测量金激光等离子体电荷态分布与平均电离度的X射线光谱学诊断方法。该方法基于稳态碰撞-辐射近似，考虑电子离子直接碰撞激发与双电子复合两种激发态布居方式，建立了金M带5f-3d跃迁组辐射总强度与离子态分布的耦合方程。根据实验测量的金平面靶激光等离子体冕区辐射的5f-3d跃迁线系的强度分布，诊断得到了金激光等离子体的电荷态分布与平均电离度。此外，还分析了电子温度、电子密度以及双电子复合过程对电荷态分布及平均电离度诊断的影响，并将实验诊断结果与辐射流体力学理论模拟结果及离化平衡动力学计算结果进行了对比分析。结果表明：实验诊断结果与基于CRE近似的离化平衡动力学计算结果近似；当电子温度高于1.5 keV时，双电子复合过程对电离度的诊断结果影响较小。     

一种计算非平衡等离子体中粒子能级布居的简化方法

获得粒子能级布居是研究非平衡等离子体辐射性质的一个重要方面.对于复杂三维等离子体,采用细致碰撞辐射模型虽然精确,但计算耗费大.本文提出了一种束缚态特征温度法,能够快速计算得到非平衡等离子体中的粒子能级布居.对非平衡氖等离子体算例的研究表明,本文方法是有效的,在等离子体非平衡程度不太高时与碰撞辐射模型符合较好.在计算效率上,本文方法比碰撞辐射模型至少提高了3000倍,可极大节约计算资源和成本,在工程计算中有重要实际意义.     

金等离子体中Au48+-Au52+平衡分布的统计热力学研究

基于全相对论多组态Dirac Fock理论 ,采用“多功能相对论原子结构程序 (GRASP2 )” ,考虑量子电动力学 (QED)效应和Breit修正 ,涉及实验谱中Au等离子体M带的几类重要跃迁 ,计算了Au4 8 —Au52 离子的能级结构和能级简并度 .用统计热力学方法计算各离子的配分函数 ,由配分函数计算等离子体内这五种离子的电离与复合平衡常数 ,根据同时反应的平衡理论研究电离与复合达到平衡时等离子体内各离子的相对分布基于全相对论多组态Dirac Fock理论 ,采用“多功能相对论原子结构程序 (GRASP2 )” ,考虑量子电动力学 (QED)效应和Breit修正 ,涉及实验谱中Au等离子体M带的几类重要跃迁 ,计算了Au4 8 —Au52 离子的能级结构和能级简并度 .用统计热力学方法计算各离子的配分函数 ,由配分函数计算等离子体内这五种离子的电离与复合平衡常数 ,根据同时反应的平衡理论研究电离与复合达到平衡时等离子体内各离子的相对分布     

Au激光等离子体M带5f-3d跃迁的光谱参数

用超组态碰撞辐射模型模拟非局域热动力学平衡中Au的M带谱5f-3d跃迁的离子电离态特性，激光等离子体的光谱跃迂参数是必不可少的。利用多组态Dirac-Fock广义扩展平均能级方法，用GRASP^2系统地计算了激光Au等离子体中类铁金离子-类锗金离子的M带谱5f-3d的光谱跃迁波长．跃迁几率和振子强度，计算中考虑了重要的核的有限体积效应、Breit修正和QED修正，所得结果和最近的实验数据及理论计算值进行了比较。此结果可应用于对激光等离子体的模拟和诊断。     

高离化态类镍离子电子碰撞激发过程的相对论扭曲波理论研究

利用相对论扭曲波方法和新发展的研究电子碰撞激发过程的计算程序REIE06,系统计算了电子碰撞激发高离化态类镍Gd³⁶⁺和Rn⁵⁸⁺—U⁶⁴⁺(Z=86—92)离子从基态到4l(l=s,p,d,f)次壳层精细结构能级的碰撞强度和截面.研究了随等电子系列变化时,从基态到与X射线激光有关的3d⁹4p和3d⁹4d激发态能级的电子碰撞激发截面随Z的变化,讨论了强的组态相互作用对高离化态类镍离子截面的影响.通过对Gd³⁶⁺离子涉及X射线激光跃迁的相关能级电子碰撞激发速率系数的计算,分析了等离子体中电子温度对碰撞过程的影响.同时,目前部分计算结果与以往的理论结果进行了比较,得到了很好的一致性. 关键词： 电子碰撞激发 相对论扭曲波方法 高离化态类镍离子     

铜蒸气激光脉冲终止机理的数值研究

建立了一个反映纵向脉冲放电激励铜蒸气激光动力学过程的自洽物理模型并进行了数值求解. 根据模拟结果深入分析了铜蒸气激光脉冲的终止机理，表明受激辐射跃迁、激光下能级的电子碰撞激发和激光上能级的铜原子经电子碰撞被抽运到更高激发能级这三个过程，是导致激光脉冲终止的重要因素. 关键词： 铜蒸气激光 激光脉冲终止机制 电子碰撞 更高激发能级     

Cr^21＋电子碰撞激发截面和速率系数

在Ｃｏｕｌｏｍｂ－Ｂｏｒｎ交换似和Ｚ标度类氢模型下，计算了“水窗”波段Ｃｒ＾２１＋离子精细结构能级的电子碰撞激发截面和速率系数。计算过程中对有效核电荷的计算作了修改，使其更有效地反映碰撞过程中电子的关联和相对论效应。     

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。     

激光金等离子体的电子离子碰撞电离速率系数

电子离子碰撞电离过程在超组态碰撞辐射(SCROLL)模型中真实模拟非局域热动力学平衡(non-LTE)高Z材料Au激光等离子体M带谱5f-3d跃迁中各种复杂离子的电离态特性,诸如离子的平均电离度和电荷态分布是一个主要过程.基于准相对论扭曲波玻恩交换近似,采用组态平均的方法,从头计算了金M带类铁金离子-类锗金离子的电子离子碰撞电离速率系数,其中电离截面的高能行为由Bethe系数决定.结果表明:在"神光Ⅱ"实验装置诊断的电子温度～2keV,电子密度～6×1021cm-3范围内,这些参数有利于使用超组态碰撞辐射模型拟Au的激光等离子体M带细致谱5f-3d跃迁的平均电离度和电荷态分布.     

Li-like镁等离子体X射线光谱模拟

利用碰撞辐射平衡和离化平衡下的等离子体X射线发射谱理论,对镁元素等离子体在中低电子密度、中高电子温度范围内,以碰撞激发、共振激发、离化、辐射复合和双电子复合等动力学过程为主的Mg10 、Mg9 和Mg8 三离子体系X射线谱进行了理论模拟,得到其X射线光谱,反映出X射线辐射谱波长、强度同电子温度之间的关系,得到了等离子体诊断所关心的电子温度的定性关系.     

Li-like Fe-L壳层等离子体辐射光谱模拟

利用碰撞辐射平衡和离化平衡下的等离子体X-射线发射谱理论,对铁元素L壳层等离子体,在中高能区电子温度范围内,以碰撞激发、离化、辐射复合和双电子复合等动力学过程为主的Fe24 、Fe23 和Fe22 三离子体系X射线谱进行了理论模拟,得到其X射线光谱图,反映出X射线谱辐射波长、辐射强度同电子温度、密度之间的关系,得到了等离子体诊断所关心的电子温度、密度参量的定性关系.     

前鞘等离子体的LB碰撞输运模型

本文从离子动力学方程出发，利用ＬＢ碰撞模型研究了离子－离子碰撞效应对前鞘等离子体输运的影响。电子分布假定为等温麦克斯韦－玻耳兹曼分布。结果表明，在低碰撞频率和高碰撞频率下，ＬＢ碰撞模型都能较好地描述前鞘等离子体中的离子－离子碰撞行为。离子－离子碰撞对表面等离子体的输运行为有较大影响。