离子-原子高能碰撞引起的洞态靶原子X射线谱的理论研究

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研究离子原子碰撞过程在原子物理学中具有重要意义。不仅可以使我们进一步了解内壳层多重电离机制，而且可以提供准确的数据，对于天体物理、等离子体物理及物理实验很有价值。高离化态离子与靶原子碰撞过程中，靶原子中会形成复杂的洞原子结构，且退激发谱线易产生丰富的且伴随主线的伴线和超伴线结构。基于兰州重离子加速器冷却储存环（CSR）装置，中科院近代物理研究所做了197MeV/u等能量下Xe54+离子分别与Kr和Xe原子碰撞实验。基于此实验，我们做了关于碰撞后Kr和Xe洞态靶原子退激发谱线的理论计算工作以及光谱模拟工作。同时，对于同属稀有气体的Ar原子，我们也做了类似的理论计算工作。本论文的主要工作由以下两部分组成：
　　1.基于多组态Dirac-Fock方法，并且考虑Breit相互作用和QED效应，本论文对碰撞后Kr和Xe靶原子产生的复杂的K-X射线Kα和Kβ主线、伴线和超伴线的跃迁能量和跃迁几率进行了理论计算，其中主线数据与参考文献进行了对比，符合得很好。我们进一步作出了不同组态下的能量几率柱状谱，以210eV半高全宽（FWHM）对每个组态下所有的可能的辐射跃迁能量和几率进行了高斯展宽，得到其高斯线型，进而确定出不同组态分别对应的平均跃迁能量和跃迁几率。此外，我们还对Kr和Xe靶原子伴线和超伴线的能移进行了研究，发现L壳层空穴数随能移呈线性变化关系，额外增加一个M壳层对Kα线能移没有影响，而对Kβ线能移影响显著，略微使能移偏大。最后，我们假定Kr和Xe原子Kα和Kβ主线、伴线和超伴线的不同组态产生的跃迁线的权重相同，然后再把主线和伴线的总几率相加乘以12.5倍之后与超伴线的总几率相加，得出了理论模拟光谱，与实验测得的光谱符合得非常好。
　　2.基于多组态Dirac-Fock方法，同时考虑Breit相互作用和QED效应，对组态为K-mL-nM0（m=1,2;n=0-8）和K-mL-nM-1（m=1,2;n=0-2）的洞态Ar靶原子产生的K-X射线Kα和Kβ主线、伴线和超伴线的跃迁能量和跃迁几率进行了理论计算。以150eV半高全宽（FWHM）对每个组态下所有的可能的辐射跃迁能量和几率进行了高斯展宽，作出了不同组态下的能量几率柱状谱和高斯线型谱，并且给出不同组态分别对应的平均跃迁能量。基于给出的组态平均跃迁能量，我们对Ar靶原子伴线和超伴线的能移进行了研究，得出了与Kr和Xe相似的结果。希望这些结果能在未来的相关实验中得到证实。

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作者
陈曦;
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作者单位

西北师范大学;

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授予单位西北师范大学;
学科原子与分子物理
授予学位硕士
导师姓名董晨钟;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类原子间的作用、激发与电离;
关键词
离子原子碰撞; 洞态靶原子; X射线谱; 退激发谱线; 多组态Dirac-Fock法; 辐射跃迁; 模拟光谱;

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