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本文以高荷电离子Ga28+为对象,对其1s2np—1s2nd态的全能域的能级结构进行研究。以平方可积的Slater型基函数为基础构建1s2np、1s2nd态的波函数,计算两态的非相对论能量。程序计算过程中,所选角动量分波有限,所以在计算非相对论能量时,附加上离子实修正和高阶角动量分波对能量的贡献。高Z离子及高能领域中,粒子数不一定守恒,电子的运动与原子序数有关,核电荷数越大,相对论效应越显著,本文将一阶相对论效应和质量极化效应作为微扰,计算其对Ga28+离子能量的贡献。以有效核电荷方法计算量子电动力学(QED)效应和高阶相对论效应的贡献。附加各种物理效应后,类锂Ga28+离子1s2np、1s2nd态的总能量便得以确定,进而确定电离能、激发能和跃迁能(波长)。
电子的自旋.轨道及自旋.其他轨道相互作用会引起能级结构的劈裂,其劈裂程度由自旋—轨道及自旋—其他轨道相互作用(s—o+s—o—o)算符的期待值确定。量子电动力学效应和高阶相对论效应会引起能级移位,促使能级结构进一步劈裂。在同一Rydberg序列中,随着主量子数(n)的增大,相邻两能级结构的间距逐渐减小。
依据单通道量子亏损理论,类锂Ga28+离子1s2np、1s2nd(2≤n≤9)态的量子亏损可以计算得出,以这些作为能量的缓变函数的量亏,可预言任意高激发态的能量值,且随着n的增加,量亏逐渐趋于常数。
构建好的波函数和已得到的跃迁能相结合,可以计算Ga28+离子1s2np—1s2nd,d(2≤n≤9,3≤n≤9)跃迁的分立态的三种规范下的振子强度,长度、速度、加速度规范下的振子强度的符合程度可以检验所构建的波函数的精确程度。长度规范下的振子强度与量亏理论结合,可以外推束缚态—连续态的振子强度密度,类锂体系全能域的跃迁研究便得以实现。