强关联离子体系双激发态的精细谱学研究

【摘要】双电子复合(DielectronicRecombination,DR)过程在许多天体和实验室等离子体中,作为主导的电子离子复合过程,在决定非局域热平衡等离子体能级布局和电离平衡中发挥着重要作用。DR过程的精确描述对于解释宇宙射线源光谱、诊断等离子体状态等重要课题起着关键性作用。配备有电子冷却器的重离子冷却储存环为DR实验提供了优良的离子束和极低温的电子束,达到了极高的能量分辨,为DR精细谱学的研究创造了条件。本论文基于兰州重离子储存环开展了强关联离子体系DR实验研究：第一章主要回顾了DR实验的历史脉络,介绍了当下的研究状况、未来可能的发展方向和DR实验的主要方法和装置；第二章简单介绍了储存环中束流横向动力学行为,给出了束流基本性质的描述,并阐述了影响束流寿命的基本动力学过程。在此基础上给出了储存环中束流寿命计算经验公式以及一些离子寿命的计算例子；第三章介绍了DR实验中使用的束流测量和诊断装置的原理,并且详细描述了探测DR复合离子的YAP和MCP探测器的设计原理、结构以及测试结果；第四章总结了到目前为止电子冷却的定性描述和定量计算理论。为了深入了解电子冷却过程,作者利用MontoCarlo积分方法具体计算了112Sn35+和58Ni19+离子的电子冷却力随离子纵向速度的变化关系,并利用此结果修正了DR实验中电子离子碰撞的相对能量。在第五章和第六章中,我们利用兰州重离子加速器冷却储存环CSRm进行了多电子强关联体系的精细结构谱学研究,测量了类磷的112Sn35+和类氟的58Ni19+离子的复合速率系数,给出了相应的离子结构信息。实验结果表明对多电子、强关联离子体系,理论计算很难重现DR实验速率系数谱。而且,辐射复合(RadiativeRecombination,RR)的经验公式和类氢的里德堡公式也不再适用。因此,实验上获得精确的RR和DR速率系数数据对于研究天体和聚变等离子体光谱、诊断等离子体状态和理解强关联离子体系的行为等显得尤为重要!最后,总结了本论文的所有工作,并且给出了DR实验研究中存在的问题和未来发展趋势的展望。
【作者】徐卫青；
【导师】朱林繁；马新文；
【作者基本信息】中国科学技术大学，原子与分子物理，2014，博士
【关键词】双激发态；强关联离子体系；双电子复合；辐射复合；兰州重离子加速器冷却储存环；电子冷却器；

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