使用细致谱项模型研究铝等离子体的辐射不透明度

【摘要】： 对使用细致谱项模型研究等离子体辐射不透明度所涉及到的主要物理问题进行了比 较全面而系统的研究，这些物理问题主要包括两个方面：一是等离子体中离子丰度的研究， 二是等离子体中发生的两种主要的微观过程，即束缚-束缚谱线吸收和束缚-自由吸收过 程原子参数的研究。发展了使用细致谱项模型计算局域热动平衡条件下等离子体辐射不透 明度的方法，使用细致谱项模型研究了铝等离子体在不同温度、密度条件下的辐射不透明 度和x- 射线透射谱，对所涉及到的影响辐射不透明度的一些关键因素进行了详细的研究。 具体说来，本文的主要研究内容归纳如下： 一、讨论了Saha方程的两种数值求解方法，编制了相应的数值求解程序，两种方法得 到的结果完全一致。使用此程序得到的结果与其它的理论模型得到的结果符合很好。 二、对研究辐射不透明度所涉及到的两种主要的微观过程，即束缚-束缚谱线吸收和 束缚-自由吸收过程进行了比较详细而深入的研究，获得了大量的实用原子参数，包括原 子能级、谱线跃迁的振子强度和光电离截面等。 1、使用组态相互作用方法和R-矩阵方法对原子、离子的能级结构和偶极容许跃迁的 振子强度进行了广泛的研究，这些研究包括价壳层和内壳层有关的能级结构和振子强度 等。例如，首次使用R-矩阵方法比较系统地确定了C Ⅳ离子内壳层激发态的能级，与实 验结果符合较好。对不同内壳层跃迁系列的振子强度进行了研究，分析了不同系列随跃迁 末态的主量子数的变化规律。对 O Ⅳ离子的价壳层激发能级和相应的偶极跃迁振子强度进 行了组态相互作用的研究，结果表明，对 O Ⅳ离子，组态之间的相互作用相当强，要获得 与实验符合较好的原子能级，必须充分考虑这种作用。使用组态相互作用方法和R-矩阵方 法首次对1s-2p的内壳层跃迁的激发能级和跃迁振子强度进行了比较研究，结果表明，内 壳层激发态与连续态的相互作用以及不同电离通道之间的耦合对内壳层的激发能级和振 子强度有一定的影响。对铝原子及其各价离子，得到了大量的实用原子辐射参数。 2、对电子碰撞展宽理论进行了研究，着重讨论了R-矩阵理论研究电子碰撞展宽的基 本方法。使用此方法研究了 C Ⅳ离子共振谱线2s ~2S-2p ~2P~o 的电子碰撞增宽引起的线宽和 线移随温度的变化关系。使用R-矩阵方法和半经验方法研究了Al Ⅹ 2s~2 ~1S-2S2p ~1P~o共振 谱线的电子碰撞增宽引起的线宽和线移随温度的变化关系，两种理论方法在温度高于五万 开尔文以后，符合很好。 3、使用R-矩阵方法对原子和离子的光电离过程进行了较详细的研究。研究了C Ⅱ离 子基态 2S~22p ~2P~o的光电离截面，在电离阈附近，得到的光电离截面与其它的理论结果符合 较好。但在密耦计算中包含更多的靶态时，在较高光子能量范围，得到的光电离截面与包 国防科学技术大学研究生院学位论文 一 含较少靶态的结果有较大差异。研究了川 Vll离子基态k勺勺’咕”从第一电离阈到K壳 层电离阈的光电离，在K壳层电离阈附近，共振使光电离截面大大增加，从而对X－射线不 透明度或透射率有显著影响。由得到的光电离截面，确定了一些自电离态的共振能量和宽 度，结果表明，内壳层激发态的自电离宽度较大。研究了 C IV离子基态和第一激发态的光 电离截面，得到了内壳层激发态的共振能量，与实验结果符合较好。对铝原子及其离于， 获得了大量的光电离辐射参数。 4、研究了Be二Mg和（7a亚稳态的光分解过程。使用R－矩阵方法得到了这些负离子 的总、分光分解截面，确定了光分解截面展现的共振结构和与共振对应的激发态。对Be 离 子的光分解截面，我们的结果与其它的理论结果符合较好，但与实验结果有一定差异。对 （？－亚稳态的光分解，结果表明，在 4SSS咕阈附近的光分解截面没有迅速增加，这一结论 与最近的一个实验结果得到的结论一致。 5、对一些离子的 Is上 内壳层激发态的自电离宽度进行了较详细的研究。研究了 O Ill 离于基组态 2522p‘和第一激发组态 ZSZp’所形成的谱项的内壳层光电离过程，由光电离截 面所展现的共振结构，确定了 Is上 内壳层激发态的自电离宽度，结果表明，在某些典型 的氧等离子体条件，自电离共振展宽是等离子体中主要的谱线展宽机制。使用R－矩阵方法 研究了 O IV离子 Is上 内壳层激发态的自电离共振宽度。 三、发展了使用细致谱项模型计算局域热动平衡条件下等离子体辐射不透明度的方 法，仲用细致谱项模型和我们发展的计算方法研究了铝等离子体在一些典型的实验条件下 的辐射不透明度和X．射线透射谱，对影响辐射不透明度和X．射线透射谱的一些关键因素进