锰原子及其离子光电离过程理论研究

【摘要】： 原子和离子光电离在天体物理和等离子体物理等许多物理过程中都具有重要的意义。本文使用多体微扰理论对锰原子及其离子光电离过程中光电离截面和共振结构进行了全面的理论研究和计算。首先针对锰原子或离子不同壳层的光电离结构进行特定的理论分析，然后通过合理的选择势能及共振结构的计算方法，并考虑高阶关联，得到了一系列新的更为精确的光电离截面及共振结构。 在研究锰原子4s壳层的共振结构时，我们首次在耦合方程方法中加入了3d~5(~4X)4s(~5X)通道与大共振之间的相互作用，发现这类通道对于4s壳层的共振结构具有较大的贡献，从而改善了在耦合方程方法中只考虑基态3d~5(~6S)4s(~(7,5)S)的缺陷，为精确计算其他过渡金属原子外壳层的共振结构做了很好的铺垫。我们的计算结果与实验吻合的很好。 针对GarVin计算的锰原子里德堡共振结构过于发散，以至于物理上不易接受的问题，我们有效的分析了多体微扰理论中的二阶基态关联图式、RPA图式以及Auger图式，建立了相应的算法和程序，并明确地给出了这些高阶图式的物理意义。我们在耦合方程方法中依次加入了这些高阶图式，得到了较为理想的锰原子3p→nd(n≥4)里德堡系列共振结构。理论研究表明：高阶图式可以有效地抑制由于只考虑一阶末态关联而引起的发散。 通过对一价锰离子光电离总截面的理论研究和计算建立了一套处理多个开壳层体系的有效方法。针对锰离子末态通道较多的特点，计算体系的波 函数时巧妙的选取有效单粒子势能对末态通道进行处理。对于体系的共振结 构，由于考虑了自旋一轨道相互作用，共振跃迁的数目更是巨大，我们合理 的利用了通用共振方法，选取了对于总截面贡献最大的通道，首次给出了锰 离子的多体微扰理论计算。3p斗4s，共振位置在3p峥3d大共振的左侧，这 点我们的结果与Dolmatov的RpAE计算以及Cooper的实验相一致，但是理 论计算共振的强度随能量的增加呈减小的趋势，与实验恰恰相反。这个计算 结果进一步证实了Cooper等人在实验时锰离子纯度不够高的结论。我们的 理论在48一49eV给出了5个卫线结构，同时也给出了丰富的3p分5s、 3P分nd等里德堡态共振结构。我们的理论计算与实验值吻合的比较理想。