含溫有界原子模型下電子與離子碰撞激發(fā)、電離截面的理論研究.pdf

1、電子與離子碰撞過程在可控?zé)岷司圩?、X光激光、天體物理以及輻射輸運等研究中具有重要意義。為了得到精確的電子數(shù)布居情況，模擬出等離子體在各種離化度下的相對豐度，往往需要大量的電子離子碰撞截面數(shù)據(jù)。等離子體診斷也需要大量相關(guān)的截面數(shù)據(jù)。 在輻射不透明度研究領(lǐng)域，電子離子碰撞的影響日顯重要。因為，電子與離子的碰撞造成了束縛態(tài)電子的激發(fā)、電離，由之引發(fā)了電子的退激發(fā)，再發(fā)射等多種間接過程。這些過程不僅影響能級上的電子布居數(shù)，而且影響束縛態(tài)

2、能級的壽命。壽命的降低增大了譜線的寬度，加大了等離子體對光的吸收程度。在高溫稀薄等離子體內(nèi)部，由于離子類型比較簡單，數(shù)目較少，這種寬度的改變對等離子體的光吸收影響甚微。但當(dāng)?shù)入x子體溫度密度低到一定范圍時，等離子體內(nèi)譜線的天然寬度、Doppler寬度變得微不足道，碰撞展寬就成為等離子體譜線吸收的主要寬度機制。這在輻射不透明度DTA模型中非常重要。 由于等離子體中離子類型眾多，逐一計算等離子體中各種離子類型的電子離子碰撞激發(fā)、電離截

3、面是不現(xiàn)實和不經(jīng)濟的。本文首先在含溫有界平均原子模型下研究這個問題，采用統(tǒng)計的辦法，用一個“平均”的離子代替了等離子體中眾多的離子，因而使得計算等離子體中離子的電子離子碰撞激發(fā)、電離截面簡潔、快速、全面，更主要的是計算結(jié)果從最基本的微觀參數(shù)方面就自動包含了溫度、密度效應(yīng)。 在碰撞公式方面采用了扭曲波波恩交換近似方法。 本文在第一章引言部分首先介紹電子與離子碰撞的研究意義，然后介紹在這一領(lǐng)域國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，最后介紹本工作

4、的主要研究內(nèi)容。 第二章講述本工作的基本理論。首先介紹的是含溫有界原子模型，然后討論了電子離子碰撞激發(fā)、電離過程的簡單物理圖像，最后介紹了非相對論扭曲波玻恩交換近似框架下的碰撞理論。 第三章是本工作的主要內(nèi)容和計算結(jié)果。主要有以下工作：1、給出了在自由原子模型下電子離子碰撞電離截面的計算結(jié)果，并且與現(xiàn)有的實驗進行了比較。 2、為了檢驗本文的非相對論Hartree-Fock-Slater含溫有界原子模型的可靠性，與

5、Rozsnyai發(fā)表的含溫有界原子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進行了比較。 3、計算了含溫有界原子模型下的電子離子碰撞激發(fā)、電離截面以及總電離截面，定性分析了其規(guī)律。計算了自由原子模型和含溫有界原子模型下單個殼層單電子的碰撞直接電離截面，對兩種模型下的截面進行了定量對比。 4、在含溫有界原子模型下仔細研究了不同溫度等離子體的碰撞直接電離截面，與自由原子模型下的碰撞直接電離截面進行了比較，給出了截面隨溫度變化的系統(tǒng)規(guī)律，并對此進行了解釋。