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类硼等电子序列高位激发态能级结构及其退激发过程的研究

作　者: 孙言
导　师: 苟秉聪
学　校: 北京理工大学
专　业: 物理电子学
关键词: 类硼等电子序列 内壳激发共振态 鞍点变分法 俄歇分支率 谱线标定
分类号: O562
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 6次
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内容摘要


在本文中，我们首次采用多组态相互作用的Rayleigh-Ritz变分方法，系统计算了类硼等电子序列（Z=6-14）外壳层激发四重态高根系列1s22s2pnl，1s22p2nl4Pe,o（m）（n>2; m=1-5）和内壳层激发六重态高根系列1s2s2pnln′l′，1s2p3nl6Le,o（m）（L=S, P;m=1-5）的波函数、非相对论能量、精细结构和超精细结构劈裂。本文首次利用鞍点变分方法和鞍点复数转动方法系统计算了类硼等电子序列（Z=6-14）内壳激发二重、四重态1s2s22p2，1s2p4，1s2s(1,3S)2p32,4L （L=S, P, D）的能级、波函数、辐射跃迁及俄歇跃迁率等。我们采用截断变分方法饱和波函数空间，改善体系的非相对论能量，考虑相对论修正和质量极化效应等，计算得到高精度的相对论能量值。根据能量大小、角度自旋分波成分对归一化波函数的贡献、相对论效应的大小三个方面，本文对类硼离子激发态高根系列的能级结构进行了标定。通过高根系列的精细结构劈裂随根的变化，我们验证了标定的能级结构是合理的。考虑量子电动力学（QED）效应和高阶相对论效应，本文报道了类硼五电子系统激发态的辐射跃迁波长、振子强度、辐射跃迁率、辐射跃迁寿命等。振子强度和辐射跃迁率的三种规范显示出很好的一致性，从而表明本文计算得到的波函数具有很高的精度。在此基础上，我们采用鞍点复数转动方法对类硼五电子系统内壳层激发共振态的俄歇电子能量、俄歇跃迁率和俄歇分支率进行了计算。对于类硼五电子内壳层激发二、四重共振态，在总能量的计算过程中，充分考虑了闭通道和开通道耦合作用引起的能量位移修正，本文的理论计算数据和其它理论及实验结果符合的较好。根据量子力学理论，我们对类硼等电子序列内壳激发态俄歇跃迁通道选择定则进行了讨论，分析了不同俄歇跃迁通道的分支率大小。利用本文精确的俄歇跃迁分支率与俄歇电子能量数据，我们对实验报道的类硼离子内壳激发共振态高分辨率的俄歇电子谱线进行了鉴定标识，其中有些谱线属于首次标识。最后，我们分析了类硼等电子序列内壳层激发态总辐射跃迁率和总俄歇跃迁率随核电荷数Z的变化规律。目前，对类硼离子外壳层高位激发态和内壳层激发态的相关理论数据报道还甚少，本文的理论计算结果将为以后的实验提供有价值的理论参考。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-23
  1.1 类硼五电子系统激发态的研究意义  11-12
  1.2 历史回顾和研究现状  12-20
    1.2.1 实验研究方面  12-15
    1.2.2 理论研究方面  15-20
    1.2.3 研究现状  20
  1.3 选题的目的和本文主要工作  20-22
  1.4 论文的行文安排  22-23
第二章 理论  23-45
  2.1 类硼五电子系统激发态的能量与波函数  23-37
    2.1.1 类硼五电子系统的相互作用和哈密顿算符  23-29
      2.1.1.1 Rayleigh-Ritz 变分方法  26-27
      2.1.1.2 鞍点变分方法  27-29
    2.1.3 截断变分修正  29-31
    2.1.4 质量极化和相对论能量修正  31-33
    2.1.5 内壳层激发共振态的能量位移修正  33-34
    2.1.6 类硼五电子系统的精细结构和超精细结构  34-37
  2.2 类硼等电子序列系统的辐射跃迁波长，振子强度和寿命  37-40
    2.2.1 电偶极跃迁的跃迁波长及其修正  37-38
    2.2.2 电偶极跃迁的跃迁概率及振子强度  38-40
    2.2.3 激发态寿命  40
  2.3 类硼等电子系列内壳激发态的俄歇跃迁过程  40-45
    2.3.1 内壳层激发共振态  40
    2.3.2 俄歇跃迁过程  40-41
    2.3.3 鞍点复数转动（SPCR）方法  41-43
    2.3.4 共振态能量位移、俄歇宽度、俄歇跃迁率和俄歇分支率  43-45
第三章 类硼等电子序列基态和低位激发二重态能级及辐射跃迁的研究  45-59
  3.1 类硼离子基态波函数和能级的计算  45-50
  3.2 类硼离子低位激发二重态的能级和辐射跃迁研究  50-59
第四章 类硼等电子序列外壳层激发四重态能级结构、精细结构、超精细结构及辐射跃迁的研究  59-72
  4.1 类硼等电子序列外壳层激发四重态能级结构  59-63
  4.2 类硼等电子序列外壳层激发四重态精细结构和超精细结构  63-67
  4.3 类硼等电子序列外壳层激发四重态辐射跃迁的研究  67-72
第五章 类硼等电子序列高自旋六重态的能级结构，精细结构劈裂和辐射跃迁的研究  72-84
  5.1 类硼等电子序列高自旋六重态的能级结构  72-81
  5.2 类硼等电子序列高自旋六重态的辐射跃迁率和辐射跃迁波长  81-82
  5.3 类硼等电子序列高自旋六重态的辐射寿命  82-84
第六章 类硼等电子序列内壳激发共振态能级，辐射跃迁和俄歇跃迁过程的研究  84-127
  6.1 类硼等电子序列内壳激发态能级的计算  84-87
  6.2 类硼等电子序列内壳激发态的辐射跃迁率，跃迁波长  87-102
    6.2.1 类硼等电子序列内壳激发态的自发辐射跃迁率和吸收跃迁率  87-90
    6.2.2 类硼等电子序列内壳激发态的辐射跃迁波长和谱线标定  90-102
  6.3 类硼等电子序列内壳激发态的俄歇跃迁率，俄歇分支率，俄歇电子能量及实验谱线标定  102-127
    6.3.1 类硼等电子序列内壳激发态的俄歇跃迁率，俄歇分支率  102-105
    6.3.2 类硼等电子序列内壳激发态俄歇电子能量和实验俄歇电子谱谱线标定  105-124
      6.3.2.1 300-keV C~+→CH4碰撞俄歇电子谱标定  105-112
      6.3.2.2 2-MeV O~+→Ne 和 5-MeV O~(2+)→C 碰撞俄歇电子谱标定  112-116
      6.3.2.3 100-Mev Ne~(5+)→He 和 70-Mev Ne~(4+)→He 碰撞俄歇电子谱标定109  116-124
    6.3.4 类硼等电子序列的总辐射跃迁率和总俄歇跃迁率  124-127
结论  127-131
参考文献  131-142
攻读学位期间发表论文与研究成果清单  142-144
致谢  144-145
作者简介  145
博士期间所获荣誉  145

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 分子物理学、原子物理学 > 原子物理学
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