激发态原子的微观动力学研究_电子论文

(激发态原子的微观动力学研究毕业论文 75页 23291字包括开题报告文献综述任务书外文翻译程序电路图答辩记录等）

摘要：双电子原子自电离态的研究不但对人们认识原子结构和性质具有重要的科学意义，而且在许多科技领域具有重要的应用价值，比如探索新激光机理、促进激光分离同位素的发展以及开发高灵敏度电场探测器等。
Ba原子作为一种典型的双电子原子，其自电离态的光谱和性质很值得研究。本文中采用多通道量子理论(MQDT) ,并结合R 矩阵方法,研究了Ba 原子6pjns(j=1/2 ,3/2，J = 1)自电离态弹射电子的角分布。此外,还研究了Ba 原子从6pjns 自电离态衰变到6s1/2 ,5d3/2 ,5d5/2和6p1/2各个电离限的弹射电子的非对称因子与激发能量的相互关系。
计算结果表明6p1/2ns 和6p3/2ns 自电离系列的弹射电子角分布具有不同的特征。对于能量高于6p1/2电离限的6p3/2ns态, 弹射电子的角分布随能量的变化具有显著的周期性, 在不同自电离态的中心共振能量处, 各个β值的大小基本相同;而对于6p1/2ns系列则相反, 其与6p3/2nl(l= 0,2) 自电离系列的相互作用破坏了弹射电子角分布变化的周期性, 且对于不同的自电离态, 弹射电子的角分布也有较大的差别。弹射电子的角分布与非对称因子是密切相关的，弹射电子的角分布随着非对称因子β值的增大，在量子轴方向的分布数越来越多。
关键词：自电离态；角分布；多通道量子理论
中图分类号：O562.4

Excited state of the micro-dynamics of atomic research

Abstract::Two-e-ionized atoms from the research not only on people's understanding of atomic structure and nature of great scientific significance and, in many areas of science and technology is an important value, such as exploring new laser mechanism, and promote the development of laser isotope separation and the development of high sensitivity field Detectors, and so on.
Ba atom as a typical dual-e-atom, its self-ionized and nature of the spectrum is very worthy of study.The angular distribution of the ejected electrons from Ba 6pjns (j = 1/ 2 ,3/ 2 ,J = 1) autoionizing states have been investigated ,using multichannel quantum defect theory ,combined with matrix method. Furthermore ,energy dependence of asymmetry parameters of electrons ejected from Ba 6pjns autoionizing states to the 6s1/2 ,5d3/2 ,5d5/2 , and 6p1/2 ion states has been studied.
The results indicate the 6p1/2ns and 6p3/2ns series have different characteristic sin their angular distributions of ejected electrons.The energy than 6p1/2 ionization limit of 6p3/2ns state, the ejection of the electronic distribution of energy as a significant change in the cyclical, in different ionized since the central resonance energy, the value of the various β basically the same size; 6p1/2ns series to the contrary, with 6p3/2nl (l = 0,2) since the interaction of ionizing campaign destroyed the ejection of electronic distribution of the cyclical change, and for different since ionized, the ejection of the electronic distribution of There are large differences.The ejection of the angular distribution of electronic and non-symmetry factor is closely related to, the ejection of the electronic distribution of asymmetric factor β as the value of the increase in the quantum axis of the distribution of more and more.
Keywords:Since the ionized；Angular distribution；Multi-channel loss of quantum theory
Classification:O562.4

目次

摘要 ………………………………………………………………………………………Ⅰ
目次 ………………………………………………………………………………………Ⅲ 1 引言………………………………………………………………………………………1
1.1 自电离…………………………………………………………………………………1
1.2 Ba原子的自电离………………………………………………………………………2
1.3 Rydberg态与量子亏损理论 …………………………………………………………2
1.4 本课题的研究内容 …………………………………………………………………2
2 理论计算…………………………………………………………………………………4
2.1 MQDT理论………………………………………………………………………………4
2.2 Ba原子分步激发的相关能级 ………………………………………………………5
2.3 Ba原子自电离态的激发截面 ………………………………………………………6
2.4 Ba原子自电离弹射电子的角分布 …………………………………………………7
3 结果和分析 ……………………………………………………………………………10
3.1 6p3/2ns(J=1)(n>12)自电离系列………………………………………………………10
3.2 6p3/2ns(J=1)(n12)自电离系列 ……………………………………………………15
3.3 6p1/2ns(J=1)自电离系列 ……………………………………………………………16
3.4 弹射电子的角分布 …………………………………………………………………19
4 总结……………………………………………………………………………………23
参考文献 …………………………………………………………………………………24
作者简历 …………………………………………………………………………………25
学位论文数据集 …………………………………………………………………………26

1 引言

原子结构和原子光谱是原子与分子物理学的基本问题，是量子力学的主要成就之一。作为物质结构的重要层次，原子与分子物理已成为众多科学领域的基础,研究物质性质方面都着重要的作用。
原子物理研究原子的结构、性质及相互作用的规律。原子物理起源与19世纪对太阳光谱和气体放电的研究，经过20世纪20年代第一次发展高峰期，在结合原子模型、实验获得的有关原子核知识、量子力学之后，而成为一门独立的物理学分支学科。20世纪40-50年代发展的原子分子束磁共振和射频微波波谱学，使对原子分子的测量精度提高百万倍以上，为创立和检验量子电动力学、相对伦和各种基本对称性提供实验基础，也开辟了精密测量和量子计量的新时代。从70年代以来，利用激光、计算机和低能加速器等新技术带来的光谱学的在复杂理论计算方面的进步，结合固体物理、材料科学、能源和环境应用，原子物理在高激发太、不规则动力学、复杂原子、复杂环境中的原子等方面取得了新的发展。所以，原子物理是一门有着百年历史的学科，而发展却从来没有停顿过。原子是物质科学研究的最基本层次，研究高激发的原子和原子的相互作用是固体物理、化学、生物等学科的基础。

1.1自电离
自电离共振是Beutler在实验室上发现的[1]。Beutler在20世纪30年代早期在柏林师从Paschen，是真空紫外谱研究的奠基人。原子有弹射一个电子进入连续区而自电离到准离散态的激发对应于自电离的这现象很早就已经认识到了。后来，另外一位实验研究者Shenstone引入“自电离”来说明这种现象[2]。1961年，Fano建立了一套自电离理论[3]，从而揭开了自电离共振反对称特性的神秘面纱。
对于多电子原子，除可使单电子激发外，还可以有两个或两个以上的电子同时得到激发。当原子有两个或两个以上的电子被激发以及内壳电子被激发时，在单电子电离阀之上，还存在着一些镶嵌在连续态中的特殊束缚态，处在这种特殊束缚态上的原子是不稳定的，会自发电离，称为自电离[4]。
自电离是一种关联效应，对于多电子体系，它出现在位于第一电离域之上的高激发态，其光谱既非纯粹离散的，也非完全连续的，而是二者皆有，称之为自电离共振。当一个电子处于高激发Rydberg态，而另一个电子处于低激发态时，一般情况下即可构成双电子激发的原子自电离态。原子自电离态处于电离限之上的连续能域，由于其与连续态的相互作用，自电离态的能级寿命通常较短，因此自电离光谱具有一定的宽度，而其线形包含了丰富的组态相互作用的信息。此外，原子自电离过程中产生的弹射电子的行为规律反映了原子内部的动力学过程，包含了大量有关原子结构和各种相互作用的信息。由于原子自电离态具有上述这些独特的性质，近年来已成为备受瞩目的研究领域。

1.2 Ba原子的自电离
碱土金属原子自电离系列已经得到了广泛的研究,碱土金属原子由于具有两个核外价电子,是研究自电离态的优秀候选者,而大多数的研究集中在跃迁线形和不同自电离系列间的相互作用。由于自电离过程产生的离子不能提供终态的信息因此有必要对弹射电子进行进一步的研究。所以，研究碱土金属原子自电离弹射电子的分支比和角分布, 及这些原子组态间的各种相互作用和微观动力学的研究具有重要意义.
碱土金属原子作为一种典型的双电子原子，其自电离态的光谱特性和能级结构都得到了广泛而深入的研究。Ba原子是第56号元素，是该族中除了Ra这个放射性元素之外的最重原子，具有较大的原子实[5]，因而具有更加复杂的结构，更能引起人们的研究兴趣。本文将主要研究Ba原子在零场下的自电离光谱特性及其弹射电子的角分布特性。

1.3 Rydberg态与量子亏损理论
Rydberg是原子或分子中电子（通常是一个）跃迁到主量子数n较高的轨道上所形成的高激发电子态[6]。这时，从该电子看来，它处在原子与所有内电子所组成的原子实的点电荷电场中，原子实的电荷为+e,类似于氢原子[7]的情况。由此可见，Rydberg态原子具有类氢原子的特征。但由于主量子数通常比较高，能量往往接近电离阈值甚至位于电离阈之上，一些传统的方法很难精确计算其能量和波函数，或者存在计算量很大的问题，因此需要寻求既能保证一定精度，计算量又适中的计算方法。
1958年Seaton等人[12]建立了量子亏损理论（QDT）,这是一种建立在理论基础上的参数化过程，它能够统一地处理原子的束缚态和自由态问题。由于它是在类氢概念的基础上发展起来的，因此它对处理高激发态原子问题特别有效。此后，在单通道量子亏损理论的基础上，通过考虑各通道之间的耦合作用，进一步发展起来更为精确的多通道量子亏损理论（MQDT），从而有效地解决了高激发态中多体相互作用的难题，多通道量子亏损理论将在下章进行介绍。

1.4 本课题的研究内容
本课题的研究内容是激发态微观动力学的研究，主要是研究Ba原子跃迁到6p1/2ns和6p3/2ns之后衰变到6s1/2+，5d3/2+，5d5/2+和6p1/2+各离子态的非对称因子β与激发能量的关系以及弹射电子的角分布。弹射电子的角分布与非对称因子密切相关，每一个非对称因子都对应一种弹射电子的角分布形式。因此，只要得到非对称因子与能量之间的关系，便可以确定弹射电子的角分布随能量的变化规律。本文采用MQDT理论与R矩阵相结合的方法，利用程序模拟计算，获得了它们的光谱,并对它们的角分布所反应的微观动力学现象进行了分析。
原子自电离态的研究有助于进一步了解原子的内部结构和粒子间相互作用的微观动力学过程。自电离过程是等离子体中双电子复合过程的逆过程，因此它对于等离子体物理的研究具有重要的意义[13]。在无粒子数反转激光的研究中，自电离也是重要的候选机制之一，因此它对新型激光器的研究开发具有重要的应用价值[14]。近年来发展起来的激光分离同位素技术和受控核聚变技术也需要大量的原子自电离态数据[15]。
对Ba原子6pns(J=1)自电离态弹射电子的角分布已有大量的实验研究[9]，但其理论研究还停留在拟合方法上，忽略了很多相关通道，因此丢失了大量的信息。所以对Ba原子自电离态的光谱和弹射电子的角分布进行系统而深入研究是非常有必要的。

激发态原子的微观动力学研究

栏目导航

热门关键词

最新论文

随机论文