高离化态钨离子双电子复合过程的相对论理论研究

摘要

双电子复合(DR)过程作为重要的电子-离子非弹性碰撞现象之一,是实验室高温等离子体和天体等离子体中影响等离子体电离平衡的一种很重要原子动力学过程,它对建立和维持等离子体的电离平衡以及对离子激发态布居起着主导作用。高精度的DR强度、截面以及速率系数是模拟和诊断各种天体等离子体及实验室等离子体和研制X射线激光的重要参数。
　　在国际热核聚变实验反应堆(ITER)的设计中,偏滤器将完全采用钨材料。而在偏滤器等离子体的辐射冷却过程中,复合过程是高离化态钨离子辐射损失的重要原因。同时,钨还将用作等离子体诊断探针元素。因此,对钨离子双电子复合(DR)过程的研究有很重要的实际应用价值。
　　本文利用相对论组态相互作用方法对等核系列钨离子的双电子复合过程进行了研究。对类铷W37+离子的研究结果表明:在电子温度为1eV-5×104eV范围内,4p电子激发对DR速率系数的贡献最大,且4l壳层电子激发对DR速率系数的贡献在低温时,远大于3l壳层电子激发的贡献,随着温度的增加,3l壳层电子激发对DR速率系数的贡献逐渐增大,当电子温度到达650 eV时,3l壳层电子激发对DR速率系数的贡献达到总DR速率系数的12.5％。所以在温度较高的等离子体环境中,3l激发的贡献必须予以考虑。随着温度的增加,Δ=芯激发的DR速率系数逐渐增大,最大可以2 n达到总DR速率系数的22%。
　　对于W38+,W44+和W46+离子的研究结果表明:对于W46+离子,在电子温度kTe>5eV时,3d电子激发的贡献最大。对于W44+离子,在中低温时4s电子激发的贡献最大,在较高温时3d电子激发的贡献最大。对于W38+离子,4p电子激发的DR速率系数始终最大,在高温时3d电子激发的贡献接近4p电子激发的贡献。随着温度的增加,W38+, W44+和W46+离子Δ=2 n芯激发的DR速率系数逐渐增大,最大分别可达到总DR速率系数的26%,22.5%和21%。

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第一章 引言

§1.1 电子与离子碰撞的基本过程

§1.2 双电子复合(DR)过程

§1.3 本文的研究内容

参考文献

第二章 理论方法

§2.1 双电子复合(DR)截面和速率系数计算公式

§2.2 理论方法

参考文献

第三章 类铷钨离子的DR过程

§3.1 引言

§3.2 DR速率系数随 的变化'l

§3.3高里德堡态电子跃迁对DR速率系数的影响

§3.4组态相互作用对DR速率系数的影响

§3.5不同电子激发的DR速率系数

§3.6Δ =n 0 ，Δ =n 1和Δ =n 2三类不同芯激发的DR速率系数

§3.7总DR速率系数的拟合及与RR和TBR的比较

§3.8小结

参考文献

第四章 钨等核系列离子的DR过程

§4.1 DR速率系数随 的变化'l

§4.2 不同电子激发的DR速率系数

§4.3Δ =n 0 ，Δ =n 1和Δ =n 2三类不同芯激发的DR速率系数

§4.4总DR速率系数的拟合及DR截面

§4.5 DR、RR和TBR速率系数的比较

§4.6小结

参考文献

第五章 总结与展望

§5.1 总结

§5.2 展望

参考文献

附录I:硕士学位期间发表论文情况

附录II：硕士学位期间的学术会议论文和摘要

致谢