类铍、类氟和类镁镍离子的双电子复合研究

As one of the main recombination processes in plasma, dielectronic recombination has important influence on the population of energy states and ionization balance of a plasma. The emission lines of the decay processes following the dielctronic recombination can be used to diagnose the basic parameters of the plasma such as the temperature and electron density. So dielectronic recombination spectroscopy has great application in the fields of astrophysics, plasma physics, fusion physics, etc. Cooler storage ring provide high-qualified ion beam and electron target, and very high energy resolution can be achieved for the investigation of dielectronic recombination. This project will study the fine spectroscopy of dieletronic recombination of Be-, F- and Mg-like nickle ions, and the recombination rate coefficient benchmarks of these ions as well as the energy level structure of the doubly excited state of recombined ions can be determined. This project will provide the basic parameters of nickel ions needed by astrophysics, and it is helpful to reveal the relativistic effect, QED effect and electronic correlation effect in the recombination process of the high charged ions.

作为等离子体中最主要的电子-离子复合过程之一，双电子复合对于等离子体的能级布居和电离平衡具有重要影响，其退激发过程所发射谱线也是诊断等离子体温度、电子密度等基本等离子体参数的重要依据，因此离子的双电子复合谱学在天体物理、等离子体物理、聚变物理等领域和学科中有重要应用。重离子冷却储存环提供了优质的离子束和电子靶，可以达到极高的分辨率，为双电子复合精密谱学研究创造了极佳的实验条件。本项目拟利用兰州重离子冷却储存环CSRm和CSRe，开展类铍、类氟和类镁镍离子的双电子复合精密谱学研究，获得这些离子精确的双电子复合速率系数实验基准，给出复合后离子高分辨的双电子激发态结构。本项目的开展一方面可以提供天体物理所需镍离子的基本原子分子参数，同时也可揭示重离子双电子复合过程中的相对论效应、QED效应和电子关联效应。

本项目测量了类F的58Ni19+和56Fe17+离子、类Be的40Ca16+和40Ar14+离子、类C的Ca14+和Ar12+、类B的Ar13+离子、类Na的Kr25+离子、类P的112Sn35+离子高精度的双电子复合速率系数、等离子体速率系数和复合后离子高分辨的双电子激发态能级结构，得到了类He的C4+、Ni26+和Fe24+离子的光复合截面及双电子复合伴线的位置和强度，获得了H2、OCS、HCl等原子分子的激发态动力学参数。. 实验上发现在类铍离子的电子复合过程中，电子关联效应显著，三电子复合贡献明显，必须考虑。另外，观测到类铍离子处于3P0亚稳态的双电子复合共振峰，为今后开展相对论效应和QED效应检验奠定了基础。在类F、类C、类B、类Na、类P离子的双电子复合研究中，发现由于极强的组态相互作用，理论在描述电离阈附近的双电子复合共振时仍有所欠缺，由此得到的等离子体速率系数精度也会受到较大影响。本项目提供了严格检验理论方法和计算程序的实验基准数据，从实验上提供了模拟天体观测谱所需的精确的等离子体速率系数，为大气物理、天体物理等领域提供了源自原子分子层面的支撑，促进了学科交叉。. 这些研究成果共发表SCI收录论文35篇。