佛克脱线型HeⅠ 1083.0nm的有效后向散射截面的理论研究

考虑到碰撞展宽导致的洛伦兹线型,理论上研究了佛克脱线型(高斯线型和洛伦兹线型的卷积)HeⅠ1 083.0 nm辐射线的后向散射截面和有效后向散射截面,HeⅠ1083.0 nm辐射线实际上由三条非常接近的1 083.034,1 083.025和1 082.908 nm辐射线组成,文章给出了此3条辐射线的有效后向散射截面的曲线及其峰值,得到的10-16数量级与预言的数量级相一致。此研究比以前假定HeⅠ1 083.0 nm辐射线为高斯线型更接近实际,从而为共振雷达探测热成层亚稳态He提供了更全面翔实的理论基础。文章还给出了HeⅠ388.9 nm和HeI 318.8 nm辐射线的有效后向散射截面的曲线及其峰值,得到它们的有效后向散射截面比HeI 1 083.0 nm辐射线的小,此结论与实验结果相一致。

佛克脱线型HeⅠ1 083．0nm共振线逃逸几率的计算

基于精确佛克脱线型的表达式,对于平板几何体和柱形几何体,计算了组成HeⅠ1083.0nm共振线1083.034nm,1083.025nm和1082.908nm三条线的逃逸几率,同时计算了吸收原子在基态的原子数密度,分析了逃逸因子对谱线中心光学深度的影响。理论分析和实验结果相一致,此计算对于探测太阳或其它天体中氦的浓度具有一定参考意义。

佛克脱线型激光等离子体光学深度的理论分析

利用得到的精确佛克脱线型的表达式,给出了计算佛克脱线型激光等离子体的光学深度的方法。以镁原子激光等离子体为例,计算了其光学深度的大小,基于此光学深度的值,计算了镁原子等离子体逃逸几率,所得结果与实验结果一致。指出了在不同线型下利用光学深度计算激光等离子体逃逸因子的方法。

佛克脱光谱线型半高宽的理论研究

根据我们利用傅里叶变换方法得到的精确佛克脱线型的表达式,利用泰勒级数计算了佛克脱线型、高斯线型和洛伦兹线型半高宽之间的关系。画出了三者之间的关系曲线,并对结果进行了讨论。通过进一步讨论,发现佛克脱线型与高斯线型半高宽之比和洛伦兹线型与高斯线型半高宽之比的关系为第一象限的四分之一椭圆。此方法对于实际应用非常方便而且具有很好的准确性。

用共振激光雷达探测热层氦浓度的数值模拟

为了分析激光雷达探测热层氦浓度的回归信号和信噪比,采用理论分析和计算机模拟的方法,得到了峰值有效后向散射截面的数量级约为10-17m2的结果;在忽略背景噪声和考虑背景噪声的情况下,数值模拟研究了其回归信号的大小。结果表明,目前探测系统的信噪比是比较小的,要提高系统的信噪比,就要降低分辨率范围Δz和延长积分时间τ。这一结果对激光雷达探测热层氦浓度有帮助。

Mg Ⅱ 280nm线的共振逃逸因子和跃迁概率的理论计算

基于已得到的佛克脱线型的精确表达式,对于高斯线型和洛伦兹线型,理论计算了组成MgⅡ280nm两条共振线的共振逃逸因子和跃迁概率.在计算过程中,对镁原子的上下能级的碰撞强度、基态数密度和镁等离子体在谱线中心的光学深度进行了分析讨论.计算结果和报道的实验结果相一致.