高離化態(tài)鍺離子特性研究

葉雪瑩　胡峰　李明真

【摘 要】利用基于多組態(tài)Dirac-Fock方程的程序包GRASP2，詳細(xì)計(jì)算了鍺的高離化態(tài)He-like到Ne-like的Kα X射線的性質(zhì)，所得的理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值以及其它理論值符合很好， 同時(shí)對(duì)于分析已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和指導(dǎo)擬開展的實(shí)驗(yàn)也有重要的意義。

【關(guān)鍵詞】鍺；波長(zhǎng)；能級(jí)；振子強(qiáng)度

【Abstract】Using the multi-configuration Dirac-Fock method and the corresponding package GRASP2， the properties of kα transition for He-like through Ne-like are studied in this paper. The calculated results are found to be in a good agreement with the experimental results and the available theoretical results. These results can be used to analysis the previous experimental results and guide the design of the future experiments.

【Key words】Ge； Wavelength； Energy level； Oscillator strength

0 引言

高離化態(tài)原子離子的結(jié)構(gòu)、光譜是當(dāng)前原子與分子物理的重要前沿課題之一。也是研究磁約束和慣性約束聚變、X射線激光和等離子體診斷的物理特性與規(guī)律，以及探討高離化等離子體參數(shù)診斷方法所必須的基本原子物理參數(shù)。高離化態(tài)的鍺的能級(jí)和躍遷幾率在很多科學(xué)研究領(lǐng)域有很重要的應(yīng)用。高離化態(tài)鍺躍遷譜線的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)不僅在天文學(xué)和天體物理中有很大應(yīng)用背景，而且在等離子體物理中也有廣泛的應(yīng)用。但其Kα線光譜只有部分文獻(xiàn)涉及，且缺乏系統(tǒng)的計(jì)算，因此對(duì)于其詳細(xì)的討論很有必要。

1 理論計(jì)算方法

對(duì)角化由原子波函數(shù)（5）式構(gòu)造的哈密頓矩陣，則可得到相關(guān)原子態(tài)的能量和組態(tài)混合系數(shù)。對(duì)于其他高階效應(yīng)，如Breit修正和主要的量子電動(dòng)力學(xué)QED效應(yīng)，可作為微擾處理。

2 結(jié)果與討論

為了檢驗(yàn)計(jì)算結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性， 將He-like Ge， 和Li-like Ge 部分躍遷波長(zhǎng)的計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行了比較（表1），其中百分比差異用■×100%表示，其中λC是當(dāng)前理論計(jì)算值，λM是文獻(xiàn)報(bào)道的實(shí)驗(yàn)值[2]。從表1可以看出，當(dāng)前計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值最大偏差不到0.04%，這說明當(dāng)前計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值符合較好。為了更好地說明當(dāng)前理論計(jì)算的準(zhǔn)確性，在表2對(duì)1s2p能級(jí)計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值[3]進(jìn)行了對(duì)比，其中的百分比差異公式與表1的公式相同。從表2可以看出，當(dāng)前絕大部分計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值偏差不到0.05%。因此當(dāng)前計(jì)算方法是真實(shí)可信的。利用同樣的方法計(jì)算出從類氦到類氖鍺躍譜線的波長(zhǎng)、躍遷幾率和振子強(qiáng)度，結(jié)果見表3. 表3所列結(jié)果都是長(zhǎng)度規(guī)范下計(jì)算的結(jié)果。

從Ge XXII到Ge XXX，Breit修正、自能修正和真空極化對(duì)Ka線初、末態(tài)精細(xì)結(jié)構(gòu)能級(jí)的貢獻(xiàn)分別在圖1和圖2中表示，Breit修正和自能修正的貢獻(xiàn)比較大，且自能修正在電動(dòng)力學(xué)修正中比真空極化修正占的比例要大。對(duì)比圖1和圖2，自能修正隨初態(tài)電子數(shù)目的增加而增加，隨末態(tài)電子數(shù)目的增加而緩慢減少。從Ge XXII到Ge XXX隨著電子數(shù)增加，Breit修正明顯越來越大，而真空極化修正接近一個(gè)常數(shù)。Breit修正這個(gè)現(xiàn)象可以解釋為：與高離化態(tài)原子相比較，低離化態(tài)原子和中性原子的原子核所帶的電荷與核外電子數(shù)更加接近或相等，原子核對(duì)電子的吸引力和電子之間的排斥力將增大，這就意味著電子相關(guān)變得更加重要。

3 結(jié)語

本文在MCDF方法的基礎(chǔ)上，考慮Breit修正、自能修正和真空極化，詳細(xì)計(jì)算了類氦到類氖鍺躍遷譜線的躍遷波長(zhǎng)、躍遷幾率、振子強(qiáng)度以及相應(yīng)的能級(jí)。計(jì)算出的部分值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)值吻合較好。在此基礎(chǔ)上，給出了系統(tǒng)的高離化態(tài)鍺的躍遷光譜參數(shù)計(jì)算，豐富了原子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，同時(shí)對(duì)于分析已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和指導(dǎo)未來的實(shí)驗(yàn)也有重要的意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]胡峰，楊家敏，王傳珂，等.電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)對(duì)金離子的影響[J].物理學(xué)報(bào)，2011，60（10）：103104.

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[責(zé)任編輯：湯靜]