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热稠密等离子体中连续电子瞬时空间局域化及其对原子结构与辐射不透明度影响

2020-12-02阅读(445)

热稠密等离子体中连续电子瞬时空间局域化及其对原子结构与辐射不透明度影响

论文摘要

热稠密等离子体中由光子和电子导致的连续原子过程是等离子体物理中的基础过程,其在确定等离子体电离平衡、状态方程和辐射不透明度中起着决定性的作用。最新的实验证据表明最新的理论在热稠密等离子体条件下显著低估了连续过程电离截面和速率。本文提出了热稠密等离子中连续电子瞬时空间局域化概念。连续电子瞬时空间局域化效应可以改变连续过程的基础物理性质。本文发展了一套研究考虑与等离子体环境耦合导致的量子退相干效应的连续电子波函数的理论方法。我们将该理论应用到热稠密铁等离子体Fe16+的光电离截面、热固体密度镁等离子体Mg7+和Mg9+的电子碰撞电离截面和速率、Mg3+1s2s22p6 1S俄歇速率和Mg9+的电子碰撞激发截面和速率研究中。我们发现由于连续电子瞬时空间局域化效应,热稠密等离子体中的连续过程截面和速率相比于孤立原子模型和等离子体屏蔽模型会显著地增加。我们同时将该理论应用到温度电子密度分别为195 eV,4.0×1022cm-3,181 eV,3.1×1022cm-3,169 eV,2.0×1022cm-3,和164 eV,7.1×1021cm-3铁等离子体的辐射不透明度研究中。与实验结果的对比表明连续电子的瞬时空间局域化效应可以解释热稠密铁等离子体辐射不透明度目前理论和实验在短波长区域的巨大差异。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 热稠密等离子体中新物理现象
  •   1.2 热稠密等离子体中原子过程的研究现状
  •   1.3 辐射不透明度的研究背景和现状
  •   1.4 本文的主要内容和方法
  • 第二章 基本理论
  •   2.1 孤立原子结构理论
  •     2.1.1 单电子波函数
  •   2.2 等离子体屏蔽下的原子结构理论
  •     2.2.1 单质的等离子体屏蔽势理论
  •     2.2.2 混合物的等离子体屏蔽势理论
  •     2.2.3 等离子体的电离能下降
  •   2.3 等离子体环境中的连续电子局域化
  •   2.4 连续过程截面或速率的理论
  •   2.5 辐射不透明度的基础理论
  •     2.5.1 局域热动平衡近似和辐射输运方程
  •     2.5.2 辐射与物质相互作用过程
  •     2.5.3 局域热动平衡下的电离平衡
  • 第三章 等离子体屏蔽效应的研究
  •   3.1 单质等离子体屏蔽效应对原子结构的影响
  •     3.1.1 屏蔽势程序的实现
  •     3.1.2 自由电子密度的空间分布
  •     3.1.3 等离子体屏蔽势
  •     3.1.4 屏蔽效应对束缚电子能量和波函数的影响
  •     3.1.5 屏蔽效应对压制电离和电离能下降的影响
  •     3.1.6 电离能下降对局域热动平衡条件下粒子数布局的影响
  •   3.2 混合物屏蔽效应对原子结构的影响
  •     3.2.1 混合物中离子球半径
  •     3.2.2 混合物电离能下降的影响
  •   3.3 本章小结
  • 第四章 热稠密等离子体中连续电子瞬时空间局域化及对光电离截面增强效应的研究
  •   4.1 连续电子的动量展宽
  •   4.2 连续电子的局域化径向波函数
  •   4.3 连续电子的归一态密度
  •   4.4 局域化效应对光电离截面的增强
  •   4.5 小结
  • 第五章 热稠密等离子体中由于连续电子瞬时空间局域化对电子碰撞电离截面和速率系数的显著增强效应
  •   5.1 引言
  •   5.2 结果与分析
  •     5.2.1 能量微分截面的新特征
  •     5.2.2 连续电子态局域化对积分截面的增强
  •     5.2.3 热稠密等离子体中碰撞电离速率系数的极大增强
  •     5.2.4 与实验和其他理论结果的对比
  •   5.3 结果讨论
  •   5.4 本章小结
  • 第六章 连续电子波函数局域化对俄歇和电子碰撞激发过程的增强效应
  •   6.1 连续电子局域化对俄歇过程的影响
  •   6.2 连续电子局域化对电子碰撞激发过程的影响
  •     6.2.1 连续电子局域化对电子碰撞激发截面的增强效应
  •     6.2.2 连续电子局域化对电子碰撞激发速率系数的增强效应
  •   6.3 连续电子局域化对俄歇、辐射跃迁、电子碰撞激发和电子碰撞电离过程的影响的比较
  •   6.4 本章小结
  • 第七章 连续电子瞬时空间局域化对不透明度的增强效应
  •   7.1 连续电子局域化效应对光电离截面的增强
  •   7.2 连续电子局域化效应对束缚自由不透明度的增强
  •   7.3 本章小结
  • 第八章 总结与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 作者在学期间取得的学术成果

    • 文章来源

    类型: 博士论文

    作者: 刘鹏飞

    导师: 曾交龙

    关键词: 局域化,热稠密等离子体,辐射不透明度

    来源: 国防科技大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 物理学

    单位: 国防科技大学

    分类号: O53

    DOI: 10.27052/d.cnki.gzjgu.2019.000067

    总页数: 131

    文件大小: 4008k

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