全能域的电子—原子碰撞激发过程研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:a_hai1983
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电子与原子(离子)碰撞激发截面是天体物理,受控核聚变等研究领域中不可或缺的物理参数。本文研究了从低能到高能不同理论方法(即分波展开法、扭曲波近似法和一阶波恩近似法)计算的截面如何光滑接口,从而给出可以准确描述入射电子从低能到高能的全能域电子碰撞激发过程的激发截面。在此基础上,我们发现计算的碰撞激发截面与一阶波恩近似截面两者的比值所定义的截面校正函数具有很好的规律性。考虑到一阶波恩近似截面计算的代价相对较小,因此利用校正函数的规律性可以非常方便的得到全能域大量的碰撞激发截面数据,更好的面向应用需求。具体如下:(1)通过不同层次的靶态计算,我们系统计算了低能电子与中性He原子散射过程并检查了计算的收敛程度。我们的计算结果与已有精密实验测量符合得很好,进一步验证了我们的低能散射计算是收敛的。在此基础上,可以预期激发态间的跃迁计算可达同样的精度。我们进一步计算了这些散射过程,给出了激发态之间的跃迁截面数据。我们的研究还发现非绝对测量实验的归一仍然存在问题,绝对测量的实验技术值得进一步发展。另外,天文上广泛采用的理论计算推荐值与我们的最新计算结果相比有10%以内的差别,表明天文上广泛采用的这部分推荐数据需要进行更新。(2)我们研究了低能R矩阵方法与高能Born近似计算结果的关系,以电子和He原子的1s-2s和1s-2p这2个跃迁为例,我们严格的用R矩阵方法计算低能到高能的碰撞激发截面,展示出R矩阵方法计算结果可以在较高的能量区域与Born近似计算结果接口。在进行R矩阵中高能区的计算时,需要用到大量的赝基组,我们发现通过对赝基组的能量进行校正可以有效的消除赝共振对截面计算结果的影响。(3)我们发现在处理好扭曲波与原子靶态轨道波函数的正交与交换作用后,一般用于离子体系的扭曲波方法仍然可以很好地用于中性原子体系。扭曲波近似方法可以比Born近似方法更好的描述散射电子在原子势场下的行为,故在更低的电子入射能量下就可以得到较好的碰撞激发截面,因此可以非常有效地减少R矩阵计算的能区范围,以便更好地得到全能域的截面数据。(4)基于我们的计算结果,我们发现计算的碰撞激发截面与一阶波恩近似截面两者的比值所定义的截面校正函数是有规律可循的。我们总结了He原子1s-ns与1s-np碰撞激发跃迁的校正函数。由于一阶波恩近似截面的计算不用考虑分波展开,可以直接计算得到相应跃迁的截面,计算代价相对较小,因此利用校正函数的规律性,我们只需计算一阶波恩近似截面就可以非常方便的得到全能域碰撞激发截面数据,更好的面向应用需求。文章最后一章我们将对电子与中性原子的碰撞激发截面进行一个总结,并讨论与展望了低能电子与离子的散射过程。电子与中性体系的关联是非常难处理好的,本文所展示的电子与中性He原子的散射计算表明了我们的关联考虑得足够到位,因此对于电子与离子的散射计算我们预期将会有更精确的计算效果。我们将以电子与O+离子体系的一个Jπ=3-的分波计算结果初步展示我们处理低能电子与离子的方法。
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