高电荷态钨离子电子碰撞激发过程及辐射极化特性的研究

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钨(Z=74)是国际热核聚变实验堆(ITER)装置最具潜质的等离子体环境腔壁材料,这是因为其硬度高、熔点高(3422℃)、低溅射率和滞氚率、化学性质稳定,而且钨离子辐射光谱可以提供等离子体环境中物理机制及等离子体与周围腔壁相互作用的详细信息。尽管已有很多关于钨的实验和理论结果,但是钨的辐射数据仍然不能满足科学研究的需要。钨离子原子结构计算准确性需要进一步提高以及钨离子谱需要在聚变等离子体中更容易识别,这些都必须建立在更精确的理论数据模拟的基础上。研究发现,钨离子的L壳层辐射谱线可以用来诊断聚变等离子体中心的状态;类镍W46+附近的钨离子有很强的M壳层跃迁线,尤其是3d3/2-nf5/2(n=4,5)跃迁,因为这条线很强,而且不同电荷态离子的3d3/2-nf5/2很容易分辨,可以用于电荷平衡及离子丰度的诊断。此外,已有的相关工作表明,X射线线性极化度可以揭示各种重要物理效应的信息和激发态磁子能级的布居机制,但对于ITER相关谱线区域中钨的X射线谱的线性极化度的研究工作很少。  本文在MCDF方法和相应的计算原子结构及辐射和非辐射跃迁性质的程序包GRASP92和RATIP的基础上,利用基于RDW方法研究电子-离子碰撞激发过程的计算程序REIE06,系统研究了高电荷态钨离子电子碰撞激发截面及相应过程辐射谱线线性极化度。在本工作中,第一章简要介绍了文中涉及到的基本概念和研究背景;第二章介绍了MCDF方法及相对论扭曲波方法;第三章给出了W71+到W65+离子L壳层中从基态激发2s1/2电子到2p3/2的电子碰撞激发截面,研究了类锂到类碳钨离子中相关磁能级上的电子碰撞激发截面和辐射谱线的线性极化度,发现谱线极化度随入射能量的变化具有相同的线性结构。第四章中计算了W46+到W42+离子3d→nf(n=4,5,6)过程的激发(电子碰撞激发过程)和俘获(双电子复合过程)到磁子能级上的截面,并且利用这些截面计算了相应的辐射跃迁nf→3d谱线中最强谱线的线性极化度,发现双电子复合过程形成的辐射谱线极化度完全不同于电子碰撞激发过程形成的谱线极化度,因此,设想可以利用这两者极化度的不同来区分谱线的形成机制。第五章对本工作给出了总结与展望。
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