耦合通道光学势方法研究电子碰撞氧原子2p<'4><'3>P-2p<'3>3s<'3>S<'0&g

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电子与氧原子的碰撞有重要的意义。电子与氧原子的碰撞广泛应用在天体物理、激光物理、等离子体物理中,在这些领域中需要大量的散射数据。氧原子的真空紫外辐射引发与电子的碰撞是以大气辉光和极光为特点的,而这种情况与火星和金星非常类似。对于太阳和恒星来说中性氧原子的真空紫外辐射射线是研究天体周围区域的跃迁和色球情况的重要判定来源。由于这些诸多原因电子与氧原子的碰撞就显得尤其重要。 由于电子与氧原子碰撞的重要性,引起了人们探究电子与氧原子碰撞的兴趣。人们很早就开始了电子与氧原子碰撞的研究。电子与氧原子碰撞的实验方面的工作是有限的。最初实验的2p43P-2p33s3S0跃迁的散射截面的结果是由Doering和Vaughan(1986),Vaughan和Doering(1986,1987),Gulcicek和Doering(1988)给出的。在理论研究方面,Smith(1976)使用了R-矩阵理论方法2个靶态密耦展开近似,Tayal和Henry(1988,1989,1990)分别使用了R-矩阵理论方法的12个,7个,3个靶态密耦展开近似分别计算了电子与氧原子的碰撞激发散射截面。Zatsarinny和Tayal(2002)用R-矩阵理论方法的26个靶态密耦展开近似计算了2p43P-2p33s3S0和2p43P-2p33d3D0等跃迁的截面。Kaniketal(2001)运用R-矩阵理论方法的22个靶态密耦展开近似计算了30eV,50eV,100eV时2p43P-2p33s3S0跃迁的散射截面。Tayal(2002)用伪态模拟连续态,改进了R-矩阵理论方法。Johnsonetal(2003)应用改进的R-矩阵理论方法计算了15,17.5,20,22.5,27.5eV时2p43P-2p33s3S0跃迁的散射截面,结果有了很大的改进。尽管目前理论工作的不断努力,但是明显的偏差不仅在理论和实验存在,不同的实验,不同的理论考虑之间也有显著的不同.原因是氧原子的复杂的开壳层结构,具有大的电子关联效应和通道之间很强的耦合,特别是连续态在碰撞中起着重要的作用,使电子同氧原子碰撞理论研究非常困难. 动量空间耦合通道光学势方法(CCO)使用了Feshbach算符P和Q,在动量空间求解一组耦合的积分方程,靶的连续态是通过一个从头算的复的光学势包括在这个耦合的积分方程中。这个方法在处理具有一个和两个价电子的原子碰撞问题上取得了很大的成功。在现在的工作中我们首次把CCO方法应用到电子与开壳层氧原子碰撞理论研究中。我们计算了电子与氧原子碰撞的直接电离截面,入射能量为15eV、17.5eV、20eV、22.5eV、25eV、27.5eV、30eV、50eV、100eV时2p43p-2p33s3S0跃迁的微分截面、积分截面和总的散射截面。在现在的计算中靶的波函数是应用了单组态HF波函数表示的。计算中,在P空间包括了2p43P,3s3S0,3p3P,4s3S0,3d3D0,4p3P,5s3S0七个能量最低物理通道,Q空间连续态包括在2P43P-2p43P,2p43P-3s3S,2p43P-4p3P,2p43P-5s3S,2p43P-4s3S,3p3P-3p3P,3p3P-4s3S,3s3S-3s3S,4p3P-4p3P,4s3S-4s3S,2p43P-3p3P,5s3S-5s3S通道的光学势中。我们把计算结果与相应的实验结果和R-矩阵理论结果进行了比较。 现在计算的电子与氧原子的碰撞电离截面是不包括自电离的直接的电离截面。没有关于直接电离截面的实验数据,我们只与Yong-KiKim(2002)R-矩阵理论计算结果进行了比较。由于R-矩阵理论计算的结果包括自电离的总的电离截面,因此我们的结果比R-矩阵理论计算结果略微小些。 现在的入射能量为15eV、17.5eV、20eV、22.5eV、25eV、27.5eV时的2p43P-2p33s3S0跃迁微分截面与实验结果和Johnson(2003)的用伪态来模拟连续态的R-矩阵理论(RMPS)计算结果进行了比较。在入射能量15eV、17.5eV、20eV时,现在的计算结果与实验结果符合得较好,要比Johnson(2003)的R-矩阵理论结果更符合实验结果。在入射能量为22.5eV、25eV、27.5eV时,现在的计算结果与实验结果和Johnson(2003)的R-矩阵理论计算结果比较有一定的差别,比实验值和R-矩阵理论结果略大。入射能量为30eV、50eV、100eV时的2p43p-2p33s3S0跃迁微分截面与实验结果和Kaniketal(2001)的R-矩阵理论结果进行了比较。Kaniketal(2001)运用R-矩阵理论方法的22个靶态密耦展开近似计算了碰撞散射截面。入射能量为30eV时,现在的结果也比实验结果和Kaniketal(2001)的R-矩阵理论结果略大。我们考虑主要原因是由于没有加入自电离的效应。入射能量为50eV、100eV时,我们的结果与实验值符合得较好,比R-矩阵理论结果更接近实验结果。 现在计算的积分截面的结果要比Tayal(2002)R-矩阵理论计算的结果更平滑,而且更接近实验结果。现在计算总的散射截面没有任何理论计算和实验结果报告,是我们首次得到的。 从我们的计算中可以证明,CCO方法能够处理开壳层的复杂原子的碰撞问题。现在的结果与实验结果比较,还有一定的误差,主要是由于我们忽略了自电离态在碰撞通道的耦合作用。我们相信,随着一个更多通道的,能够包括自电离态的和使用组态相互作用CCO方法的出现,理论计算的结果一定会得到改进,这是我们下一步工作的目标。
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