【摘 要】
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原子及离子的辐射跃迁和电子碰撞过程是低温等离子体、实验室和天体物理等领域研究中最基本的物理过程之一。在这些领域的研究中,对目标体系关键参数的准确模拟和诊断,依赖于对体系内原子及离子结构特征和动力学过程的深入理解和定量描述。具体来说,就是需要大量可靠的辐射跃迁和各种碰撞截面等相关参数。氩气作为最常见的惰性气体,在相关领域的研究中具有不可或缺的重要地位,例如,以氩气为工质的等离子体推进器就是我国航天发
【基金项目】
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国家自然科学基金项目 No.11775063；
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原子及离子的辐射跃迁和电子碰撞过程是低温等离子体、实验室和天体物理等领域研究中最基本的物理过程之一。在这些领域的研究中,对目标体系关键参数的准确模拟和诊断,依赖于对体系内原子及离子结构特征和动力学过程的深入理解和定量描述。具体来说,就是需要大量可靠的辐射跃迁和各种碰撞截面等相关参数。氩气作为最常见的惰性气体,在相关领域的研究中具有不可或缺的重要地位,例如,以氩气为工质的等离子体推进器就是我国航天发动机发展的重要一环。然而,以往对氩元素的研究更多地集中在氩原子,对于氩离子体系的关注较少,相关的离子结构、辐射跃迁和碰撞截面等数据仍无法满足对氩等离子体中物理演化过程的准确模拟和诊断需求。特别是Ar II、Ar III离子,在低温氩等离子体环境中大量存在,对这些离子体系的结构、辐射跃迁和电子碰撞动力学过程的系统研究,不仅有助于加深我们对等离子体系中的多体相互作用物理机制的理解,更对等离子体诊断、受控核聚变等相关领域的研究具有十分重要的应用价值。本文在相对论的理论框架下,采用相对论组态相互作用、扭曲波近似和R矩阵,对Ar II、Ar III离子的能级结构,能级间的电偶极辐射跃迁特性,以及电子碰撞激发动力学过程进行了理论研究,其主要内容包括:第一,针对Ar II、Ar III离子的能级结构和辐射跃迁特性进行了较为系统的理论计算,构建了较为完备的离子结构模型,充分考虑了其中的组态相互作用、相对论效应、电子关联效应等物理机制的影响。在所构建的离子结构模型的基础上,对不同能级间的电偶极辐射跃迁过程进行了计算,并首次给出了大量相关领域急需的电偶极辐射跃迁振子强度数据。第二,对Ar II、Ar III离子的电子碰撞激发动力学过程进行了研究,采用相对论扭曲波近似,构建了电子-离子碰撞体系的动力学模型,计算了0-100e V能量范围内的碰撞激发截面,首次较为系统地给出了大量电子-氩离子激发截面参数。我们在文中分析了如入射电子能量、激发轨道等不同动力学参量对截面的影响,和相应的离子激发特性,并对两个离子体系向相同轨道的激发特性进行了对比研究。
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