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高离化态硫离子光谱的理论分析

强激光与粒子束 2008年第10期20卷 1731-1736页

作者：黄良育苏茂根董晨钟西北师范大学物理与电子工程学院兰州730070

在考虑组态相互作用的基础上,利用包含相对论修正的Hartree-Fock(HFR)理论对S8+-S13+离子的谱线波长及加权振子强度等有关原子参数进行了系统计算,并与最新的实验观测和其它理论计算结果进行了比较。计算结果表明:S8+-S11+的各个原子态... 详细信息

在考虑组态相互作用的基础上,利用包含相对论修正的Hartree-Fock(HFR)理论对S8+-S13+离子的谱线波长及加权振子强度等有关原子参数进行了系统计算,并与最新的实验观测和其它理论计算结果进行了比较。计算结果表明:S8+-S11+的各个原子态在LS耦合下纯度很高,随着离化度的增大,S12+和S13+离子的部分原子态能级出现混合,组态相互作用逐渐增强。通过对实验结果的分析,识别出32条实验谱线,其中大多数谱线来自S8+-S13+离子的2s22pk-2s2pk+1和2s2pk+1-2pk+2(k=0,1,2,3,4)之间的跃迁,理论计算结果与实验谱线波长之间的绝对误差大多数都在实验的有效分辨力以内。

关键词：硫离子光谱 HFR方法波长能级加权振子强度

空气中激光诱导Cu等离子体发射光谱的实验研究

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空气中激光诱导Cu等离子体发射光谱的实验研究

作者：苏茂根西北师范大学

学位级别：硕士

脉冲激光烧蚀法在激光表面处理、薄膜沉积、质谱微量分析、纳米材料制备、半导体材料研究等领域得到许多应用,但这些应用的进一步发展需要对激光-固体相互作用、等离子体羽的形成以及等离子体中的有关物理化学反应过程有进一步的认识。C... 详细信息

脉冲激光烧蚀法在激光表面处理、薄膜沉积、质谱微量分析、纳米材料制备、半导体材料研究等领域得到许多应用,但这些应用的进一步发展需要对激光-固体相互作用、等离子体羽的形成以及等离子体中的有关物理化学反应过程有进一步的认识。Cu是重要的金属材料,激光烧蚀Cu等离子体基本特征的研究,不论是对等离子体本身规律的认识,还是其他领域的应用都具有重要的价值。本论文采用光谱方法对激光烧蚀产生的Cu等离子体的基本特征进行了实验研究,主要内容有: (a) 空气中激光烧蚀Cu产生等离子体发射光谱的研究利用Q-开关Nd∶YAG激光器产生的1.06μm、10ns的脉冲激光聚焦在空气中的Cu靶上,观测了激光诱导的Cu等离子体发射光谱。采用不同的激光能量,分析了波长范围为440nm到540nm的空间分辨发射光谱。在局部热力学平衡(LTE)条件近似下,根据谱线的相对强度,得到了等离子体电子温度约在10～4K以上,给出了靶面附近电子温度的空间演化规律,并探讨了N(Ⅱ)500.52nm谱线的谱线强度和半高全宽随激光能量的变化规律。 (b) 不同的激光焦点位置产生的等离子体光谱的空间特性研究激光烧蚀置于空气中的Cu靶产生等离子体,通过调节透镜与Cu靶的距离,本文观测了激光烧蚀空气产生的空气火花等离子体、激光直接烧蚀铜靶产生Cu等离子体以及空气火花等离子体与Cu等离子体相互作用等不同情况下的激光诱导击穿发射光谱,激光束焦点的位置在分析材料性质的过程中有着重要的影响。

关键词：激光烧蚀谱线展宽电子温度空气火花等离子体发射光谱

Au^(34+)离子双电子复合过程的理论研究

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物理学报 2016年第3期65卷 123-129页

作者：符彦飙王旭东苏茂根董晨钟西北师范大学物理与电子工程学院甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室兰州730070 西北师范大学与中科院近代物理研究所极端环境原子分子物理实验室兰州730070

复杂结构离子的双电子复合(DR)速率系数在核聚变、极紫外光刻光源等应用研究的等离子体谱模拟中具有重要的价值.利用基于全相对论组态相互作用理论的FAC程序包,详细计算了Au^(34+)离子的双电子复合速率系数.研究分析了激发、辐射通道,... 详细信息

复杂结构离子的双电子复合(DR)速率系数在核聚变、极紫外光刻光源等应用研究的等离子体谱模拟中具有重要的价值.利用基于全相对论组态相互作用理论的FAC程序包,详细计算了Au^(34+)离子的双电子复合速率系数.研究分析了激发、辐射通道,组态相互作用,级联退激对DR速率系数的影响.其中,级联退激对DR速率系数的贡献必须予以考虑.对双电子复合、辐射复合以及三体复合速率系数做了比较,在温度大于1 eV范围,双电子复合都大于辐射复合以及三体复合速率系数,相应的DR过程对于等离子体离化态分布和能级布居以及光谱模拟都极为重要.对基态和第一激发态的DR速率系数进行了参数拟合,拟合值与计算值的偏差小于1.73%.研究结果将为复杂结构离子双电子复合过程的进一步研究提供参考.

关键词：双电子复合速率系数级联退激效应 Au(34+)离子

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人工触发闪电通道的导电特性

光谱学与光谱分析 2007年第10期27卷 1929-1932页

作者：张华明袁萍苏茂根吕世华西北师范大学物理与电子工程学院中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000

用光学多道分析仪(OMA)获得了山东地区人工触发闪电回击过程的发射光谱。与以往的自然闪电光谱相比,除了氮、氧的中性原子及一次电离的离子谱和Hα谱线外,这次人工触发闪电的光谱还记录到了微量元素ArⅠ602.5nm及ArⅡ666.5nm的谱线。在... 详细信息

用光学多道分析仪(OMA)获得了山东地区人工触发闪电回击过程的发射光谱。与以往的自然闪电光谱相比,除了氮、氧的中性原子及一次电离的离子谱和Hα谱线外,这次人工触发闪电的光谱还记录到了微量元素ArⅠ602.5nm及ArⅡ666.5nm的谱线。在局部热力学平衡近似下,根据光谱线的相对强度等参量,计算了闪电通道等离子体的温度;利用Hα线的Stark加宽、通过半经验方法获得了闪电通道的电子密度;首次结合等离子体理论得到了闪电通道的电导率,并由此讨论了通道的导电特性,分析了通道电导率与回击电流之间的相关性,为进一步计算回击电流提供了参考数据。结果分析得出:闪电通道是良导体,电子是通道电流的主要载体;一般情况下,人工触发闪电的通道亮度比自然闪电通道大,而通道回击电流小于自然闪电。

关键词：电导率电子温度电子密度

类铷W^(37+)离子双电子复合速率系数的理论研究

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强激光与粒子束 2011年第4期23卷 1087-1090页

作者：张义钊符彦飙董晨钟苏茂根西北师范大学物理与电子工程学院兰州730070 西北师范大学与中国科学院近代物理研究所极端环境原子分子物理实验室兰州730070

利用全相对论组态相互作用理论方法,研究了类铷W37+离子从基组态3s23p63d104s24p64d经过双激发态(3s23p63d104s24p64d)-1nlnl′′(n,n′=4,5)的双电子复合过程,得到了该离子在温度为1~5×104eV范围内的总双电子复合速率系数。分析比较... 详细信息

利用全相对论组态相互作用理论方法,研究了类铷W37+离子从基组态3s23p63d104s24p64d经过双激发态(3s23p63d104s24p64d)-1nlnl′′(n,n′=4,5)的双电子复合过程,得到了该离子在温度为1~5×104eV范围内的总双电子复合速率系数。分析比较了不同电子激发的双电子复合速率系数,结果表明:4p电子激发的双电子复合速率系数在低温时给出了主要贡献,而3d的贡献在高温时突出。由于强组态相互作用,两电子一光子跃迁对双电子复合速率系数的贡献不可忽略,其中辐射跃迁4p54d5d5f-4p64f5d的贡献是双激发态4p54d5d5f总的双电子复合速率系数的5%。对双电子复合、辐射复合以及三体复合速率系数的比较表明,在所研究的温度范围内双电子复合速率系数最大。

关键词：双电子复合速率系数 W37+离子组态相互作用

含有功能梯度界面相压电纤维复合材料的平面问题

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力学季刊 2013年第2期34卷 316-323页

作者：杨宾华苏茂根陈锐上海飞机客户服务有限公司工程技术服务部上海200241

基于复变函数理论和线弹性压电材料本构方程,研究了含有功能梯度界面相压电纤维复合材料平面问题的电-弹场。首先基于复变函数理论,对功能梯度界面相分层均匀化处理,然后将基体、分层均匀化后的界面相以及压电纤维的复势设定为含有待定... 详细信息

基于复变函数理论和线弹性压电材料本构方程,研究了含有功能梯度界面相压电纤维复合材料平面问题的电-弹场。首先基于复变函数理论,对功能梯度界面相分层均匀化处理,然后将基体、分层均匀化后的界面相以及压电纤维的复势设定为含有待定系数的级数解形式,再通过边界条件建立相应的方程组求解复势中的待定系数,最后求得在各种载荷下压电复合材料的电-弹场。研究结果表明功能梯度界面相的材料属性对压电复合材料的电-弹场有重要的影响。

关键词：压电复合材料功能梯度界面相复变函数分层均匀化

高电荷态锡离子极真空紫外波段自吸收光谱轮廓的细致分析

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中国科学：物理学、力学、天文学 2017年第12期47卷 54-61页

作者：苏茂根敏琦曹世权孙对兄董晨钟西北师范大学物理与电子工程学院甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室兰州730070

等离子体动力学模拟是一种非常有效的等离子体状态诊断和光谱分析方法,已被广泛应用于激光等离子体光谱的解释和演化分析中.本文基于流体动力学方程和辐射输运方程,并结合稳态的碰撞辐射模型,提出了一种简化的能够分析模拟中高Z元素高... 详细信息

等离子体动力学模拟是一种非常有效的等离子体状态诊断和光谱分析方法,已被广泛应用于激光等离子体光谱的解释和演化分析中.本文基于流体动力学方程和辐射输运方程,并结合稳态的碰撞辐射模型,提出了一种简化的能够分析模拟中高Z元素高电荷态离子极真空紫外(Extreme Ultraviolet,EUV)波段光谱的辐射流体动力学模型,并成功应用于激光产生的锡等离子体EUV光谱的分析和模拟.结果表明,理论模拟光谱与激光功率密度为1.90×10^(11)?W/cm^2的实验光谱之间具有良好的一致性.通过比较Sn^(7+)–Sn^(11+)离子的4d-4f,4p-4d和4d-5p,5f跃迁阵列的发射轮廓和自吸收轮廓,明确了不透明度效应对发射光谱轮廓的影响,成功解释了13.5?nm附近自吸收带和自吸收峰的成因.相关研究预期能够为极真空紫外辐射在光刻、计量、生物成像等领域的应用研究提供参考.

关键词：激光等离子体高电荷态离子辐射流体动力学模型自吸收效应

激光诱导击穿空气等离子体光谱及半经验理论模拟

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光谱学与光谱分析 2014年第12期34卷 3230-3234页

作者：孙对兄苏茂根董晨钟马云云杨峰曹世权西北师范大学学报编辑部甘肃兰州730070 甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室西北师范大学物理与电子工程学院甘肃兰州730070 兰州城市学院培黎工程技术学院甘肃兰州730070

利用Nd∶YAG激光器输出的1 064nm激光进行了激光诱导击穿空气光谱实验,测量了空气等离子体的时间分辨光谱。基于局域热动力学平衡模型,建立了模拟激光诱导击穿光谱的方法。对700~900nm波段的空气等离子体光谱进行了模拟。通过模拟结果... 详细信息

利用Nd∶YAG激光器输出的1 064nm激光进行了激光诱导击穿空气光谱实验,测量了空气等离子体的时间分辨光谱。基于局域热动力学平衡模型,建立了模拟激光诱导击穿光谱的方法。对700~900nm波段的空气等离子体光谱进行了模拟。通过模拟结果与实验结果的比较,进一步估算出了空气中氮、氧和氩的相对含量。

关键词：激光诱导击穿光谱光谱模拟局域热动平衡

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激光产生的硅等离子体辐射动力学特性研究

中国科学：物理学、力学、天文学 2016年第8期46卷 10-19页

作者：敏琦苏茂根曹世权孙对兄董晨钟西北师范大学物理与电子工程学院甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室兰州730070

本文从实验和理论两方面系统研究了真空环境中激光产生的硅等离子体的辐射动力学特性.实验上利用时间-空间分辨的激光等离子体发射光谱技术,测量了激光产生的硅等离子体极真空紫外波段的光谱,并对光谱进行了分析指认.为了进一步研究实... 详细信息

本文从实验和理论两方面系统研究了真空环境中激光产生的硅等离子体的辐射动力学特性.实验上利用时间-空间分辨的激光等离子体发射光谱技术,测量了激光产生的硅等离子体极真空紫外波段的光谱,并对光谱进行了分析指认.为了进一步研究实验光谱的时空演化特性,提出了一种简化的基于流体动力学和辐射输运方程的等离子体辐射动力学模型,利用该模型研究了激光产生的等离子体的辐射特性和动力学演化行为,并对实验观测到的时空分辨光谱进行了模拟,详细分析了等离子体的温度、密度和离子布居的时空演化特性.研究结果表明,本文提出的模型能够较好地反映激光等离子体的动力学演化过程以及辐射光谱的特征,可以作为一种有效的激光等离子体诊断工具.

关键词：激光产生的Si等离子体时空分辨光谱辐射动力学模型