用并行計(jì)算機(jī)模擬二維氫團(tuán)簇的光電離.pdf

1、隨著超短超強(qiáng)激光技術(shù)的發(fā)展，團(tuán)簇與超短超強(qiáng)激光的相互作用一直是近些年來(lái)的研究熱點(diǎn)之一。作為介于原子分子與固體之間的特殊物質(zhì)形態(tài)，原子和分子團(tuán)簇的特殊性質(zhì)使得激光能量能夠非常有效的轉(zhuǎn)化到離子與電子中，導(dǎo)致一些奇特的現(xiàn)象如高價(jià)態(tài)、高能量離子以及強(qiáng)X射線(xiàn)的產(chǎn)生等，該研究具有重要的研究意義和潛在的應(yīng)用價(jià)值。數(shù)值模擬一直是研究強(qiáng)激光與團(tuán)簇相互作用的常用工具之一，但限于計(jì)算規(guī)模的限制，普通的計(jì)算機(jī)無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)大尺度、高維度團(tuán)簇模型研究的需要，因此，采

2、用并行計(jì)算機(jī)與相應(yīng)并行算法的研究工作就變得尤為迫切。
　　 本文利用自行搭建的并行計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)和相應(yīng)的并行算法，對(duì)二維氫原子團(tuán)簇進(jìn)行了強(qiáng)光電離過(guò)程的并行數(shù)值模擬研究。在實(shí)驗(yàn)方面，對(duì)飛行時(shí)間質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)和改進(jìn)。論文具體內(nèi)容包括：
　　 在理論方面，建立了團(tuán)簇的二維經(jīng)典粒子動(dòng)力學(xué)模型，采用PIC算法模擬了氫原子團(tuán)簇的強(qiáng)光電離過(guò)程。在算法上分別用牛頓方程和相對(duì)論方程求解質(zhì)子和電子的運(yùn)動(dòng)，以獲得強(qiáng)光作用所產(chǎn)生的

3、正離子的動(dòng)能分布。具體研究了不同密度的團(tuán)簇和不同光強(qiáng)的激光脈沖相互作用過(guò)程，數(shù)值結(jié)果表明：團(tuán)簇的正離子動(dòng)能分布曲線(xiàn)呈高斯分布并隨著團(tuán)簇的密度以及光強(qiáng)的大小而變化。表現(xiàn)為，隨著團(tuán)簇密度的增大，庫(kù)侖爆炸后產(chǎn)生的離子動(dòng)能隨之增大；離子最大動(dòng)能隨激光光強(qiáng)增加而增大，當(dāng)光強(qiáng)增大到一定值時(shí)，最大動(dòng)能將出現(xiàn)飽和。這些結(jié)果與他人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。在此基礎(chǔ)上，引入弛豫時(shí)間參數(shù)有效處理粒子間的碰撞過(guò)程，在簡(jiǎn)化計(jì)算量的同時(shí)，使得模擬結(jié)果更為符合已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果