类氢和类镁原子电子碰撞激发过程的相对论理论研究

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近年来,随着实验测量技术的快速发展,极化电子-原子(离子)碰撞激发过程中涉及磁量子数能级动力学参数如磁量子能级间的积分、微分散射截面,激发态原子辐射光子的极化度以及激发态原子电子云的排列(Alignment)和取向参数(Orientation)等的研究已成为当前实验和理论的热点。  本论文基于多组态Dirac-Fock(MCDF)方法及其相应程序包GRASP92和RATIP,并利用新发展的研究电子-原子(离子)碰撞激发过程的全相对论扭曲波(RDW)方法和计算程序REIE06,对电子碰撞类氢离子中Breit相互作用、极化电子与中性镁原子以及类镁氩离子碰撞过程中的电子关联效应进行了详细的研究。全文共分为以下六章:  第一章,系统地介绍了电子-原子(离子)的碰撞激发过程及其物理图像。  第二章,详细地介绍了本论文用到的理论方法。  第三章,系统地计算了类氢Ar17+、Ti21+、Fe25+、Sn49+、Au78+和U91+离子1S1/2→2P3/2的电子碰撞激发总截面、磁微分截面以及极化度,并详细讨论了Breit相互作用的影响。结果表明:Breit相互作用对总截面的影响较小,对极化度的影响随着入射电子能量和原子序数的增加变得越来越明显。此外还发现,Breit相互作用对m=1.5的磁子能级截面的影响随入射电子能量和原子序数的增加而增加,而对m=0.5的磁子能级截面的影响却随入射电子能量和原子序数的增加而逐渐减小。  第四章,研究了中性镁原子基态3s21S0到激发态3s3p1P1,3s4p1P1的电子碰撞激发微分截面和Stokes参数。在过去的研究中,人们对中性镁原子激发态3s3p1P1,3s4p1P1的电子碰撞激发微分截面做了大量的实验和理论工作,但对它们Stokes参数的研究相对匮乏,特别是对较高激发态3s4p1P1。因此,希望本文的研究工作能为今后实验和理论的发展提供一些帮助,同时我们的部分计算结果与已有的实验和理论结果进行比较,得到了较好的一致性。  第五章,系统地研究了类镁Ar6+离子从基态3s21S0到激发态3s3p1P1的电子碰撞激发总截面、微分截面以及Stokes参数。为了详细讨论电子关联效应对总截面、微分截面以及Stokes参数的影响,计算中我们用两种不同关联模型描述靶态波函数。研究结果表明:低能碰撞时,小散射角范围内电子关联效应对微分截面和Stokes参数的影响很大;高能碰撞时,整个散射角内对它们的影响都较小;电子关联效应对总截面的影响也较小。此外,目前计算结果与已有的实验和其它理论结果比较,发现在大角散射处它们具有较好的一致性,小角散射处不同理论结果之间存在较大偏差,这有待进一步的实验验证。
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