高剥离类钠离子3s2s―3d2电四极矩e2光谱跃迁的理论计算.doc

第14卷第1期 , VolJan.,2002 文章编号: 100124322(2002)0120085205高剥离类钠离子3sS—3dD电四极矩E2光谱跃迁的理论计算Ξ22易有根1, 郑志坚1, 唐永建1, 朱正和2(,四川绵阳621900; ,四川成都610065) 摘要: 利用全相对论性多组态Dirac2Fock平均能级方法系统地计算了高剥离类钠离子3s2S—3d2D(Z=14~103)电四极矩E2光谱跃迁的能级间隔,跃迁几率和振子强度,计算中考虑了核的有限体积效应,Breit修正和QED修正,所得结果和最近的实验数据及理论计算值进行了比较,计算结果表明:高原子序数的高荷电离子的电四极矩E2光谱跃迁的跃迁几率和中性原子的电偶极E1的相当,在ICF和MCF高温高密度激光等离子体中,电四极矩E2光谱跃迁过程不容被忽视。关键词: 高剥离态离子; 能级间隔; 跃迁几率: 振子强度中图分类号: O56213 文献标识码: A 高剥离重元素在惯性约束聚变ICF和磁约束聚变MCF实验中起着重要作用[1],同时它与短波长X射线激光的研制也密切相关,因此,高Z元素高剥离态的研究越来越引起人们的重视,对高剥离元素的跃迁波长、跃迁几率和振子强度等原子跃迁参数提供准确的理论计算显得尤为重要。高剥离类钠离子3s2S—3d2D电四极矩E2光谱跃迁的理论和实验工作报道极其稀少,Godefroid等[2]用火花放电观察到了低Z类钠离子3s2S—3d2DSiIV、PV和SVI等电四极矩E2光谱,并采用多组[3]态Hartree2Fock程序对跃迁波长进行了计算,其计算结果和实验符合得比较好。Shirai等在高温激光等离子体中观察到了中等Z类钠锰离子3s2S—3d2D光谱,Sugar等[4]在托克马克装置的等离子体中测量到了类钠锌离子3s2S—3d2D跃迁。以前的工作主要其中在低Z和中等Z元素的能级的理论计算和测量方面,而对于高Z高剥离态光谱的重要原子参数跃迁能级间隔,跃迁几率和振子强度则并未涉及到。为了对激光等离子体进行诊断,对所涉及的元素谱的了解是非常重要的[5~8],本文采用相对论多组态Multi2configurationDirac2Fock理论的程序GRASP2(General2purposeRelativisticAtomicStruc2[9][10,11],较为系统地计算了类钠离子3s2S—tureProgram2,1992),Grant的多组态Dirac2Fock程序包3d2D(Z=14~103)光谱跃迁的能级间隔,跃迁几率和振子强度,结果表明:计算得到的跃迁能级间隔较以前的MCHF方法[2]更加接近实验观测值,同时指出在ICF和MCF高温激光等离子体中,高剥离态原子离子电四极矩E2跃迁过程不容被忽视。1 理论方法计算基于全相对论多组态Dirac2Fock方法,理论方法在文献[12]中已有详细的描述,这里仅作一扼要介绍。在Dirac2Fock多组态理论中,N电子原子或离子体系的Hamiltonian量为δH=δ∑Hi+i=1Nδ-∑rii<jNδjr-1(1)δHi是第i个电子的Dirac2CoulombHamiltonian量,它由下式给出式中:V光速。Ξnucδ分别是Dirac2Fock矢量和标量矩阵,Pδi是相对论宇称算符,c是真空中的δ和Β(r)是核势场,Αδδ+(Βδ-δPHi=cΑi1)c2+Vnuc(r)(2)收稿日期:2001205211; 修订日期:2001208225基金项目:国家自然科学基金资助课题(19574034);中国工程物理研究院基金资助课题(20010208)作者简介:易有根(19652),男,汉族,湖南平江县人,博士后,副研,从事激光驱动惯性约束聚变实验研究;绵阳9192986信箱。©1995-o.,)Pnk(r) ςkm(rδ(3)〈rnkm〉=δriQnk(r) ς-km(rr)δ这里Pnk(r)和Qnk(r)分别是大、小分量径向波函数,ςkm(rr)是旋子球谐函数。为了使用GRASP2程序,我们必须选择和组成所谓的组态状态函数CSF,N电子的组态状态函数<(ΧJM)由上述单电子Dirac轨道所组成的N阶Slater行列式的线性组合得到,由于组态相互作用,原子态函数7(ГJM)由具有P,J和M值的组态状态函数<(ΧJM)线性迭加而成,即nc7Α(JM)=∑c(Α)5(ΧJM)iii=1(4)式中ci是组态混合系数,nc是组态状态函数