复杂原子的辐射和非辐射跃迁特性的相对论理论研究

作     者：丁晓彬 

作者单位：西北师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：董晨钟

授予年度：2004年

学科分类：07[理学] 070203[理学-原子与分子物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：原子结构 MCDF 高离化离子 内壳层激发态 Auger衰变 辐射衰变 超重元素 低激发态结构 伴线 

摘      要：原子物理学是研究原子的结构及其与其他微观粒子相互作用规律的学科。原子结构理论可以用于了解原子结构和分析实验光谱。 多组态Dirac-Fock(MCDF)方法是一种在相对论理论框架下发展起来的广泛用于计算原子结构和性质的理论方法。在该方法中，原子态波函数(ASF)可以用一组N电子mibert空间中的组态波函数(CSFs)线性组合而构成。通过对相对论Dirac-Fock Hamilton量的期望值变分，可以自动的得到所有的径向波函数、组态混合系数以及总束缚能。为了进一步进行更加精确的计算，需要附加各种修正(Breit相互作用、QED修正以及原子核的有限体积效应)。该方法在用于研究含有多于一个开的p，d壳层的复杂原子体系的能级和波函数方面取得了很大的成功。 本论文运用MCDF方法，通过系统考虑电子相关效应和驰豫效应，分别研究了CsⅣ离子的4d内壳层激发态衰变动力学特性，超重元素Bh(Z=107)的低激发态结构以及高离化态氙离子的3d-4f跃迁产生的X射线谱的结构等问题。 内壳层激发态在衰变过程中包含两个衰变通道，一是辐射衰变通道，另一个是非辐射衰变通道(即：Auger过程)。论文第三章中详细的介绍了CsⅣ离子的4d内壳层电子激发组态4d5s5p、辐射末态4d5s5p及Auger末态4d5s5p和4d5s5p的能级结构及各种可能的辐射和Auger衰变过程，获得了与已有的实验结果和相关的半经验准相对论组态相互作用计算结果相符的辐射跃迁能、振子强度以及线宽，预言了4d5s5p态的以Auger衰变为主的Auger电子谱的特性。 对于重元素的研究有着实验和理论两方面的重要性。超重元素合成的能力通常是国家科技实力的一个标志，而对于超重元素的理论研究不仅有助于研究如何在多电子原子中系统的考虑相对论和相关效应，还有助于检验现有理论在极限情况下的正确性和适用条件。论文第四章通过系统考虑电子相关效应和相对论效应，使用MCDF方法进一步预言了107号元素Bh的几个较低的激发态能级以及由基态到这些激发态的共振吸收率，得到的电离能和使用半经验方法得到的电离能结果具有很好的一致性。 原子结构理论在分析实验光谱方面也有其重要的应用价值。论文第五章系统研究了Xe-Xe离子的3d-4f跃迁谱的结构，很好的重现了近来在短脉冲强激 光照射氨原子团簇过程中产生的12.5一巧.SA波长范围内的半连续X射线谱峰， 并且揭示了半连续谱峰的形成机理是由于旁观电子的存在。