质子与碱金属原子碰撞的辐射和非辐射电荷转移过程研究
重粒子碰撞过程广泛存在于天体物理和实验室等离子体环境中，对离子电离平衡和能量输运都有重要影响。目前，对于中高能区的重粒子碰撞过程，理论和实验的研究结果已经能够符合的较好；而在低能区，由于实验测量和理论计算都存在较大的困难，一些过程的理论计算和实验测量结果之间还存在数量级的差异，因此低能碰撞过程仍是目前原子分子物理研究的热点问题。在低能区的重粒子碰撞主要以电荷转移过程为主，而质子与碱金属原子碰撞的电荷转移过程在天体物理和托克马克的中性束注入中都有重要应用背景，因此本文主要研究了低能的质子与碱金属原子碰撞的辐射和非辐射电荷转移过程。对于非辐射电荷转移过程，本文采用全量子的分子轨道强耦合方法(QMOCC)进行计算，该方法是目前处理低能离子与原子分子碰撞过程的最精确的方法。对于辐射电荷转移过程，我们采用了全量子和半经典等多种方法进行了系统的理论计算。计算中需要的分子结构和动力学参数，是利用从头算的多参考双激发组态相互作用(MRD-CI)方法计算得到的。本论文的主要工作包括：
1.利用从头算的MRD-CI方法量化程序包，采用近百万分子组态，高精度计算了包含高激发态的NaH+、KH+、RbH+和CsH+离子五到六个∑态和两个Ⅱ态的势能面，与实验值相比渐近区能量计算精度达到0.1eV以内；计算了NaH+、KH+和RbH+的径向耦合矩阵元以及NaH+和KH+的转动耦合矩阵元，以及NaH+和KH+的基态和第一激发态之间的偶极跃迁矩阵元，为碰撞动力学计算打下了良好基础。
2.利用QMOCC方法计算了中低能(几个keV以下)的质子与Na(3s)和K(4s)碰撞的非辐射电荷转移截面和碰撞激发截面。计算得到的H++Na(3s)碰撞电荷转移截面与其它理论和实验结果符合的较好，但在小于40eV的低能区与实验结果有较大差异，我们分析发现可能是由于实验中混入了Na团簇。本文工作修正了美国Kansas州立大学C.D Lin研究组的在低能区(E＜4 eV)的计算结果，并分析了原因。我们还研究了电荷转移过程中的同位素效应，发现了其对低能碰撞过程的重要影响。
3.利用光学势方法和半经典方法，分别研究了能量在10-5-10eV和10-2-100eV的H++Na(3s)/K(4s)碰撞的辐射衰变过程，得到了辐射衰变过程的截面和速率系数。该工作修正了国际著名的日本九州大学M.Kimura研究组的理论计算结果，指出了他们工作中的错误，将对天体物理应用产生重要影响。
4.利用全量子方法计算了能量从10-5-10 eV的H++Na(3s)/K(4s)碰撞的辐射电荷转移和辐射缔合截面；分析了辐射缔合对辐射衰变贡献很小的原因以及随入射能量变化的规律；分析了H++Na(3s)的共振和非共振位置的电荷转移发射谱的特征。
- 作者：
- 刘春华
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院物理科学学院
- 专业名称：
- 原子与分子物理
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2009年
- 导师姓名：
- 屈一至
- 中图分类号：
- O562
- 关键词：
- 质子；碱
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