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复杂原子的光电离过程及其内壳层洞态的衰变过程的理论研究

作　者: 王向丽
导　师: 董晨钟
学　校: 西北师范大学
专　业: 原子与分子物理
关键词: 多组态Dirac-Fock方法 光电离 洞原子(或离子) Auger跃迁 末电离态分布 能级结构 振子强度
分类号: O562.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


光电离是原子与分子物理中一种最基本的原子过程。在等离子体不透明度的研究和等离子体诊断中,中性原子和离子的绝对光电离截面的数据是必不可少的。同时,光电离的相关研究在天体物理及理解电子关联效应等方面有突出的贡献。另外,光电离过程往往伴随着内壳层洞态的产生,对内壳层洞态的退激发过程及其末电离态分布的研究,不仅能获得相关原子(或离子)的内壳层电子的结构信息及退激发过程的动力学规律,而且能很好地解释相关实验结果和各种等离子体过程中的离子态布居。本论文中,第一章主要介绍了原子物理学与量子力学的发展、光电离过程的研究进展、洞原子(或离子)概述及本文的研究内容及基本框架;第二章主要介绍了本文用到的多组态Dirac-Fock(MCDF)方法和计算光电离截面、Auger跃迁几率等的公式;第三章中,主要利用最新发展的RERR06程序模拟了Ne原子的1s光电子谱,用XAUGER程序研究了Ne原子的1s光电离末离、伴随态及Ne原子1s-13p激发态的Auger衰变特性。我们发现,当初洞态存在旁观电子时,旁观Auger跃迁是主要的衰变机制;在四章中,利用辐射-单俄歇级联退激发模型研究了L壳层双洞态氩离子的退激发过程及其末电离态分布,我们得到了初洞态越深,退激发过程越复杂,高离化态离子分布越高,低离化态离子分布越低的结论。同时,结合在兰州近代物理研究所的反冲离子动量谱仪上测得的30 keV的He2+与Ar碰撞过程中反冲离子的纵向动量,研究了低能He2+与Ar碰撞过程中产生的各种激发态Ar离子的Auger衰变特性及其末电离态分布;在第五章中,通过系统考虑量子电动力学(QED)效应、Breit相互作用和弛豫效应,详细研究了类钪金离子和类锰金离子的3d电子激发到n=4,5各子壳层所形成的激发态的能级结构、共振激发能及这些激发态之间能够发生的所有跃迁的振子强度。研究发现,随着nl的增大,能级间距越来越小,能级间的简并越来越强,并且长度和速度规范下的振子强度具有较好的一致性;第六章是本文的总结与展望。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 原子物理学与量子力学的发展  9-10
  1.2 光电离过程的研究进展  10-11
  1.3 洞原子(或离子)概述  11-12
  1.4 本文的研究内容及基本框架  12-13
  参考文献  13-16
第二章 理论方法  16-35
  2.1 引言  16
  2.2 多组态 Dirac-Fock(MCDF)方法  16-25
    2.2.1 Dirac-Coulomb 哈密顿量  16-17
    2.2.2 相对论单电子自旋轨道  17-18
    2.2.3 组态波函数（CSFs）  18-19
    2.2.4 原子态波函数（ASFs）的构造  19-20
    2.2.5 哈密顿矩阵及能量变分  20-22
    2.2.6 径向Dirac 方程及求解  22-25
  2.3 对MCDF 方法的修正  25-28
    2.3.1 Breit 相互作用  25-26
    2.3.2 量子电动力学（QED）的辐射修正  26-27
    2.3.3 原子核有限体积效应  27-28
  2.4 辐射跃迁几率  28-29
  2.5 Auger 衰变几率  29-31
  2.6 光电离(PI)截面  31-32
  2.7 小结  32-33
  参考文献  33-35
第三章 Ne原子的1s光电离过程及其 Auger衰变特性  35-46
  3.1 引言  35-37
  3.2 Ne 原子的 1s 光电离及伴随的 2p 电子振激  37-38
  3.3 Ne 原子 1s 光电离末态 Ne~+1s~(-1)的 Auger 衰变  38-39
  3.4 Ne 原子 Ne1s~(-1)3p 激发态的 Auger 衰变特性  39-40
  3.5 Ne原子1s光电离伴随态Ne~+1s~(-1)2p~(-1)(~(1,3)P)3p的Auger衰变  40-44
  3.6 小结  44
  参考文献  44-46
第四章 洞态氩原子(或离子)的退激发及其末电离态离子分布  46-59
  4.1 引言  46-47
  4.2 L壳层双洞态氩离子的退激发及其末电离态分布  47-50
    4.2.1 Ar~(2+)(2s~(-2))的退激发过程及其末电离态分布  47-48
    4.2.2 Ar~(2+)(2p~(-2))的退激发过程及其末电离态分布  48-49
    4.2.3 Ar~(2+)(2s~(-1)2p~(-1))的退激发过程及其末电离态分布  49-50
  4.3 低能 He2+与 Ar 碰撞过程中产生的激发态及其衰变特性  50-57
    4.3.1 单电子俘获过程  51-52
    4.3.2 双电子俘获过程  52
    4.3.3 转移电离 T1I1  52-54
    4.3.4 转移电离 T1I2  54-55
    4.3.5 转移电离 T2I1  55-56
    4.3.6 转移电离 T2I2  56-57
  4.4 小结  57-58
  参考文献  58-59
第五章 高离化态类钪-类锰Au 离子的能级结构、共振激发能  59-65
  5.1 引言  59-60
  5.2 类钪Au离子的能级结构  60-61
  5.3 类钪Au离子的共振激发能及振子强度  61-64
  5.4 小结  64
  参考文献  64-65
第六章 总结与展望  65-68
附录攻读硕士学位期间发表和完成的主要论文  68-69
致谢  69

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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 > 原子间的作用、激发与电离
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