高电荷态离子的磁四极M2禁戒跃迁研究

论文摘要

高电荷态离子的磁四极M2禁戒跃迁是一种重要的自旋禁戒跃迁，其跃迁参数对原子结构理论、天体物理、ICF聚变和MCF聚变等领域的研究，以及对等离子体的诊断都有着重要的应用价值。本文根据相对论多组态（MCDF）理论方法，选用二参量费米有限核电荷分布和扩展平均能级模型（EAL），考虑Breit相互作用能、量子电动力学效应（QED）的修正和组态产生相互作用，在理论上，系统地对类铍和类镁等电子序列离子的磁四极矩M2自旋禁戒跃迁参数进行了计算和研究。得到以下主要结果：（1）首先，分别对类铍和镁等电子序列离子的磁四极M2 2s21S0—2s2p3P2和3s21S0-3s3p3P2跃迁的能级间隔、跃迁几率和振子强度的理论计算值与已有的实验值吻合得很好，比其它的理论参考数据更加接近实验值，说明对组态的选取是合理和完备的。（2）其次，通过分别对类铍和镁等电子序列离子的磁四极M2 2s21S0—2s2p3P2和3s21S0-3s3p2P2禁戒跃迁能级的计算结果随核电数变化情况的详细分析，表明对于高Z高电荷态离子的磁四极禁戒跃迁，Breit和QED修正能对总能级的贡献是不能被忽略的。（3）另外，通过分别对类铍和镁等电子序列离子的磁四极禁戒跃迁几率和振子强度随核电荷数Z变化情况的研究，我们发现：类铍和镁离子磁四极矩M2的跃迁几率和振子强度都随核电荷数的增大而增加，高原子序数高剥离离子的跃迁几率甚至可以和中性原子的光学允许跃迁E1相比拟。不仅在天体等离子体中、在ICF和MCF高温激光等离子体中，高原子序数高电荷态离子的磁四极M2跃迁和其它自旋禁戒跃迁（磁偶极、电四极）一样不容忽视，在双电子复合、不透明度、自由程等理论计算中应该考虑其影响。（4）最后，系统地分别对类铍和镁等电子序列离子的磁四极M2跃迁参数的计算值以及对其它重要M2禁戒未知光谱跃迁参数的预言，不仅弥补了实验和理论数据的匮乏，更为重要的是为以后实验方面的光谱研究提供了理论指导。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究的意义
• 1.3 禁戒跃迁谱线产生的条件
• 1.4 研究的历史与现状
• 1.4.1 类铍离子等电子序列
• 1.4.2 类镁等电子序列
• 1.5 常用的理论方法概述
• 1.6 本论文的主要研究工作和结构安排
• 1.6.1 主要研究工作
• 1.6.2 结构安排
• 第二章 高电荷态原子结构的理论研究方法
• 2.1 HF和 MCHF方法简介
• 2.1.1 有心力场近似
• 2.1.2 HF方法
• 2.1.3 MCHF方法
• 2.1.4 相对论效应的处理
• 2.1.5 小结
• 2.2 DF和 MCDF方法
• 2.2.1 单电子近似和中心力场近似
• 2.2.2 DF方法
• 2.2.3 MCDF方法
• 2.2.4 核的有限体积效应、Breit相互作用能和 QED效应的处理
• 2.2.5 电子关联效应
• 2.3 跃迁几率和振子强度
• 2.3.1 跃迁几率
• 2.3.2 振子强度
• 第三章 类铍和镁离子磁四极禁戒跃迁能级的理论计算
• 3.1 引言
• 3.2 计算和讨论
• 3.2.1 类铍离子等电子序列
• 3.2.2 类镁离子等电子序列
• 3.3 结论
• 第四章 类铍和镁离子磁四极禁戒跃迁几率和振子强度的理论计算
• 4.1 引言
• 4.2 计算结果与讨论
• 4.2.1 类铍离子等电子系列
• 4.2.2 类镁离子等电子系列
• 4.3 结论
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要的研究成果