恒星大气中高丰度元素电子碰撞激发过程及辐射性质的理论研究

摘要

恒星大气是一个复杂的等离子体环境，通过对恒星大气等离子体环境的研究可以揭示天体的演化、构成等物理性质。电子碰撞激发是恒星大气等离子体环境中重要的碰撞过程，精确的电子-原子（离子）碰撞数据在恒星大气的光谱分析、等离子体诊断以及在其它相关领域中的应用都是非常重要的。本文采用多组态Dirac-Fock方法和相对论扭曲波方法系统研究了恒星大气中高丰度元素电子碰撞激发过程及辐射性质。本文的主要内容有：
　　第一章介绍了本文的研究背景和意义，并描述了电子原子（离子）碰撞激发的物理过程及辐射过程的物理图像。
　　第二章简述了本工作研究中采用的理论方法：多组态Dirac-Fock（MCDF）方法和相对论扭曲波方法。
　　第三章，由于中性Ne原子具有较强的电子关联效应，我们细致探究了电子关联效应对中性Ne原子电子碰撞激发过程的影响。为此，系统研究了各种碰撞能时中性Ne原子基态2p61S0及亚稳态2p53s3P2到2p53l(l=s,p,d)精细能级的电子碰撞激发过程，以及分析了电子关联效应对靶态能级、辐射跃迁几率及其电子碰撞激发截面的影响。结果表明，电子关联效应对低能区的碰撞激发截面的影响尤其显著，靶态计算中考虑更多来自高激发态的电子关联后，会导致低能区的碰撞激发截面降低，并在一定程度上消除与实验测量结果的偏差。对于2p53s和2p53p的激发态，本文在关联模型B下的计算结果与以往的实验和理论符合的比较好。但是，对2p53d的激发态，不同理论结果之间存在较大偏差需要实验和理论研究的进一步检验。
　　第四章我们系统计算了Ti2+离子从3d23F2、3、4到激发组态3dnl(n<5，l<4)和3d5l’(l’=s，p)精细结构能级电子碰撞激发截面。并将我们的计算结果与已有的实验结果比较，我们计算的结果和实验结果符合的很好。
　　第五章主要分为三个部分：（1）系统计算了类锂Si11+、S13+、Ar15+、Ti19+、Fe23+、Ge29+离子基态1s22s2S1/2到激发态1s2p22P3/2、1s2s2p(3P)2P3/2、1s2p22D5/2、1s2s2p(1P)2P3/2、1s2p22D3/2和1s2s2p(3P)4P3/2电子碰撞激发磁量子能级截面和总截面，利用磁截面和极化度计算公式进一步计算了a、j、k、q、s和u线辐射光极化度。我们讨论了Breit相互作用对碰撞激发总截面、磁截面及退激发辐射谱线极化度的影响。结果表明：Breit相互作用对总截面影响很小；对激发态1s2p22P3/2、1s2p22D5/2、1s2p22D3/2磁量子能级碰撞截面影响也很小；对激发态1s2s2p(3P)2P3/2、1s2s2p(1P)2P3/2和1s2s2p(3P)4P3/2磁量子能级碰撞截面影响较为明显；Breit相互作用对a、j、k线辐射光极化度影响很小；对于q、s和u线，Breit相互作用的贡献在精确计算相应极化度时不能忽略，并且考虑Breit相互作用使其极化度减小。通过和已有的理论和实验结果比较，我们计算的结果与现有的结果有很好的一致性。（2）研究了类氦离子基态 KLL的双电子复合过程。详细计算了共振俘获双激发态的磁量子能级截面和总截面及a、j、k、q、s和u线辐射光极化度。（3）研究了Breit相互作用对类锂高Z体系，如类锂Pr56+、W61+、Hg75+和U89+离子基态1s22s2S1/2到激发态1s2s2p(3P)2P3/2、1s2s2p(1P)2P3/2、和1s2s2p(3P)4P3/2电子碰撞激发过程以及退激辐射光q、s和u线极化度的影响，重点讨论了Breit相互作用对碰撞截面的影响，以及Brei相互作用和E1-M2量子干涉对辐射光q、s和u线极化度的影响。结果表明对于高Z体系，Breit相互作用对总截面的影响较小，而对磁量子能级碰撞截面以及相应辐射光极化度的贡献非常大。对于辐射光极化度，Breit相互作用和E1-M2量子干涉对退激辐射光的极化度的影响均表现为退极化行为。

目录

封面

声明

西北师范大学研究生学位论文作者信息

目录

中文摘要

英文摘要

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 电子-离子(原子)碰撞激发及辐射过程

1.3研究现状

1.4本文的研究方法和内容

参考文献

第二章 理论方法

2.1引 言

2.2波函数的计算

2.4 碰撞参数的计算

2.5 辐射光极化参数的计算

参考文献

第三章 电子关联效应对中性Ne原子电子碰撞激发过程的影响

3.1引言

3.2结果与讨论

3.3 小结

参考文献

第四章 Ti2+离子电子碰撞激发过程的研究

4.1引言

4.2 结果与讨论

4.3小结

参考文献

第五章 类锂离子电子碰撞及辐射性质

5.1引言

5.2辐射光极化度

5.3类锂离子（Z=14-32）碰撞激发及辐射

5.4 类氦等电子序列双电子复合及辐射光极化度

5.5类锂离子（Z=59-92）碰撞激发及辐射

5.6 小结

参考文献

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

附录：攻读硕士期间完成的科研成果

致谢