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氙和金等离子体粒子布居及光谱的细致能级模型研究

沈云峰  
【摘要】: 非局部热动平衡条件下,等离子体粒子布居动力学是研究等离子体发射和吸收特性的基础,对惯性约束聚变、天体物理以及X-射线激光等领域具有重要作用。本文使用细致能级模型对等离子体粒子布居及发射与吸收光谱的模拟进行了初步研究。主要在两个方面开展了工作: 一方面,对非局部热动平衡条件下所涉及到的各种物理过程进行了研究,针对氙、金等离子体,使用组态相互作用方法和扭曲波近似方法,得到了一些基本的原子参数,如振子强度、光电离截面、电子碰撞激发截面、电子碰撞电离截面等,使用这些原子参数,得到了光激发与退激发、电子碰撞激发与退激发、光电离与辐射复合、电子碰撞电离与三体复合、自电离与双电子俘获的速率系数,所有这些速率系数用于速率方程的求解。 另一方面,在局部热动平衡、冕平衡和一般的非局部热动平衡条件下分别建立了基于细致能级(DLA)的物理模型来处理等离子体中的原子数密度分布问题。主要内容包括三个方面:一是在EUV光源的应用背景下,分别在局部热动平衡条件和冕等离子体条件下研究了氙离子的丰度分布情况,确定了适合产生EUV发射的氙等离子体的温度。二是建立了在冕平衡条件下处理能级数密度分布的物理模型,利用原子结构计算程序FAC计算了Xe~(10+)离子的能级、自发辐射跃迁速率和电子碰撞激发强度的一套完整的原子数据,模拟了Xe~(10+)离子EUV波段的发射谱,得到了同其他实验和理论一致的结果。三是在一般的非局部热动平衡条件下,通过求解包括各种电离与复合,激发与退激发过程的速率方程确定了金等离子体中离子丰度分布,并模拟了金等离子体的吸收光谱。


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