自由电子激光制备高强度亚稳态氦原子和类氦离子

在少电子原子精密光谱测量中,产生高强度、单一量子态的氦原子和类氦离子是实验研究的关键,也是改善实验测量信噪比的决定性因素.本文提出利用自由电子激光获得高强度亚稳态氦原子和类氦离子的实验方案.激光的制备效率可以通过求解光和原子相互作用的主方程获得,根据拟建设的深圳自由电子激光装置的设计参数和实验条件,计算得到亚稳态He,Li^(+)和Be^(2+)的制备效率分别可达3%,6%和2%以上.与常见的气体放电和电子轰击等制备方法相比,激光激发产生亚稳态原子/离子不仅可以提高制备产率,也可以降低放电时产生的电子、离子以及光子等高能杂散粒子的影响.利用自由电子激光激发制备亚稳态氦原子和类氦离子有望应用于多个研究领域.

氦原子及类氦离子基态能量与波函数研究

采用二元泛函变分的方法 ,求出了氦原子及类氦离子Li+ ,Be+ + ,B+ + + ,C4 + ,N5+ ,O6+ 的基态能量与波函数 .结果表明 ,二元泛函变分法比一元泛函变分法得到的结果更接近实验值 .计算得到的氦原子及类氦离子基态能量值与实验值之差 ,比用一元泛函变分法得到的能量之差减小 7%～ 1 5% .

氦原子及类氦离子基态能量的经验公式

通过对氦原子和类氦离子电离能数据的分析 ,找到了一个能够快速计算类氦体系基态能量的经验公式 ,验算了一些类氦离子 (Z=2— 1 5 )的基态能量 ,与实验测量值符合得很好。除了 Li+和 Be+ +的基态能量的相对偏差为 0 .4 46 %外 ,其他的都低于 0 .4 %。

中高能H^+和类氦离子及He原子碰撞中电子俘获截面的计算

用两态原子轨道展开方法研究计算了中高能Ｈ＋与类氦离子（Ｂｅ２＋，Ｂ３＋，Ｃ４＋，Ｎ５＋，Ｏ６＋）和Ｈｅ原子碰撞的电子俘获截面．结果表明在中高能区本文结果与实验较好地符合．

基于参数微扰法精确计算类氦离子N^(5+)和O^(6+)的基态能量

在微扰论的基础上引入屏蔽参数σ,建立含有屏蔽参数σ的类氦离子N^(5+)和O^(6+)的哈密顿方程.以有效核电荷数为z*=z-σ的类氢原子基态1s和激发态ns(n=1,2,3,…)组合的双电子波函数,作为类氦离子N^(5+)和O^(6+)的基态近似波函数.根据类氦离子N^(5+)和O^(6+)的基态能量的实验值,通过求极值的方法确定合适的屏蔽参数σ,由此计算类氦离子N^(5+)和O^(6+)的基态能量.结果表明,应用参数微扰法计算类氦离子N^(5+)和O^(6+)基态能量的理论值与实验值的误差为ΔE≈10-4~10-5 a.u..

类氦离子V^(21+)精细能级结构及跃迁光谱的相对论计算

采用加轨道极化修正的相对论多组态Dirac Fock方法 ,计算了类氦离子V2 1+的跃迁几率和跃迁波长 ,所得结果与实验值吻合 ,比较了极化对能级、能级间隔和不同类型跃迁的影响 ,并讨论了轨道极化修正函数。

参数微扰法计算类氦原子基态能量

考虑类氦原子中电子对核的屏蔽效应,建立含有屏蔽效应参数的哈密顿算符,并作变换使得哈密顿算符中微扰项势能算符满足微扰法条件.通过参数微扰法计算类氦原子二级近似基态能量和有效核电荷,结果表明参数微扰法得到的类氦原子基态能量非常接近实验值.参数微扰法为研究多电子原子能级和原子能级精细结构提供了一种新的方法.

类氦离子Ti^(20+)能级结构和光谱跃迁的相对论计算

采用相对论多组态自洽场方法，计算了类氦离子Ｔｉ２０＋的精细结构能级以及电偶极、磁偶极和电四极的光谱跃迁波长、跃迁几率和振子强度．计算中考虑了核的有限体积效应、Ｂｒｅｉｔ修正和ＱＥＤ修正．计算结果与有关实验测量数据进行了比较．

非全裸氟离子与氦原子碰撞中的转移电离过程

采用位置灵敏探测和散射离子 反冲离子飞行时间测量技术 ,测量了强相互作用区氟离子与氦原子碰撞中的转移电离截面与单电子俘获截面之比 .实验发现 ,该比值随作用强度的增加而减小 .在本工作能区 ,转移电离现象可视作一个电子被俘获、另一个电子被电离的两步过程 ;He原子二重电离的主要机制为两步机制 .

非全裸碳离子与氦原子碰撞过程中的多重电离研究

采用飞行时间符合技术测得１．５—７．５ＭｅＶ非全裸碳离子轰击氦原子，引起氦原子双重电离与单重电离的相对截面比。对碰撞过程进行多体经典轨道蒙特卡罗模拟，得到相应的Ｏｌｓｏｎ—Ｓｃｈｌａｃｈｔｅｒ曲线，结合本实验结果，给出非全裸碳离子引起氦原子双重电离和单重电离的绝对截面，并进行了讨论。

研究类氦原子基态能量的参数微扰法

考虑了类氦原子中电子对核的屏蔽效应,建立了含有屏蔽效应参数的哈密顿算符,并应用微扰理论研究了类氦原子基态能量.通过参数微扰法计算的类氦原子一级近似基态能量与变分法得到的能量完全相同,比无参数微扰法计算的能量更加接近实验值.参数微扰法为研究多电子原子能级和原子能级精细结构提供了一种新的方法.

用类氦双电子复合伴线诊断Ar等离子体电子温度

在电子密度约为ne=10 13 cm-3 条件下计算了类氦Ar的伴线 j(1s2 2 p2 P3 / 2 - 1s2 p2 2 D5/ 2 )与共振线w(1s2 1S0 - 1s2P1P1)的强度比 ,采用Hartree Fork Relativistic (HFR)方法计算了伴线因子和波长 ,从而得到伴线强度以及强度比。

Al、Ti、Cu、Mo和Au类氦离子光谱跃迁的理论研究

采用广义平均能级EAL模型和相对论量子力学GRASP2程序,考虑到核的有限体积效应、磁场效应、Breit和QED效应等修正,系统地计算了Al、Ti、Cu、Mo和Au类氦离子光谱跃迁的跃迁波长、跃迁几率和振子强度,所得结果和实验数据及其它计算值进行了比较.计算结果表明:在ICF和MCF高温激光等离子体中,类氦离子光谱的跃迁几率过程不能被忽视,可用来诊断稠密等离子体的磁场效应.

类氦原子体系基态能量的双参数变分计算

采用包含了两电子之间关联坐标的双参数试验波函数,应用变分法计算了氦原子和类氦离子的基态能量,数值计算的结果与实验值相当吻合.计算表明,在变分波函数中显式地引入关联坐标可以有效地提高计算结果的准确度,同时电子之间的关联效应对氦原子基态能量的影响最为明显.

类氦原子体系基态能量的变分法数值研究

选取由指数形式函数的线性组合所构成的试探波函数,利用变分法对类氦原子体系的基态能量进行了数值计算,计算中利用拟牛顿法求非线性方程组的一组实根,计算结果与实验值相当接近.计算表明:当n由1增大到2时,能量的计算值有较大的改进,但由于选取的变分波函数没有考虑到电子关联作用,所以计算只能达到一定的精确度.

基于相对论量子亏损理论的类氦离子电离能规律

依据离子能级的相对论量子亏损理论,给出了类氦离子电离能的一种表达式。根据原子序数6至15的类氦离子电离能的实验数据,对其电离能表达式中的量子数亏损及屏蔽电荷数进行了拟合,得到类氦离子电离能与原子序数的关系式,依据该关系式计算的电离能理论值与已有实验值符合得很好。推算了原子序数16至39的类氦离子的电离能,并与其他方法的计算结果进行了对比分析。

氦原子与非全裸氟离子碰撞过程中多重电离的研究

用飞行时间符合技术测量了１．５－７．５ＭｅＶ非全裸氟离子与氦原子碰撞引起的氦的双、单重电离相对截面比，对非全裸离子核外电子对碰撞过程的影响进行了讨论。对碰撞系统还进行了多体经典轨道蒙特－卡罗模拟，得到氦的双、单重电离绝对截面。

高温稠密铬等离子体类氦kα线漂移的诊断

采用离子球自洽玻尔兹曼方程和泊松方程,得到了类氦Cr离子kα线系的两条电偶极辐射光谱能量随不同等离子体环境的变化关系。分析了光谱能量漂移量和kα线交换能随等离子体环境变化的关系,给出了光谱能量漂移量随等离子体环境参数变化的公式。结果表明,光谱能量漂移量随等离子体电子密度变化呈现出很好的线性关系。

镁铝类氢类氦类锂离子双电子复合速率研究

镁铝类氢类氦类锂离子经中间双激发态进行的双电子复合过程在用双示踪元素谱线强度比研究 ICF电子温度中占有很重要的地位。计算了双电子复合经不同 Rydberg态跃迁通道的复合速率系数 ,并给出不同离化度的总的双电子复合速率系数的变化规律 ,比较了它们在不同电子温度和不同跃迁通道的异同 ,对研究 X射线激光、等离子体温度诊断等诸多应用领域提供了有价值的原子数据。

类氦碳离子双电子复合截面的理论研究

利用准相对论组态相互作用理论方法，计算了类氦碳离子通过１ｓ２ｌｎｌ′（ｎ＝２，３）共振双激发态的双电子复合截面，详细分析辨认了近年来在离子储存环上得到的高精度双电子光谱实验结果，并讨论了组态相互作用效应的影响。