钡原子离子高激发态能级辐射参数的测量研究

The radiative parameters of atomic and ionic energy levels, including radiative lifetimes, branching fractions, transition probabilities, oscillator strengths etc, are most essential and important atomic spectroscopic data, and they are irreplaceable and valuable in the advanced atomic structure theory, astronomical spectral analysis, plasma diagnostics, nuclear reaction process simulation and many other fields. In the field of astronomical spectra analysis, the abundance calculation on barium is one key to build the nucleosynthesis model of s-process, and then to determine stellar evolution. So the radiative parameters of atomic and ionic energy levels of barium, which can provide the important data for the abundance calculation, are of great significance. But limited to the early experimental equipment, the existing data of which both the accuracy and completeness on barium are required to be improved seriously. In this project, we aims to use several advanced experimental methods such as time-resolved laser spectroscopy technolege, laser-induced fluorescence spectroscopy technolege, laser-induced plasma technology, tunable UV laser technology, and two-photon resonance excitation techniques etc, to measure some radiative parameters of atomic and ionic high-lying levels on barium.

原子离子能级辐射参数主要包括自然辐射寿命、分支比、跃迁几率和振子强度等，它们是最基本和最重要的原子光谱数据，在高等原子结构理论的发展、天体光谱分析、等离子体诊断以及核反应过程模拟等许多领域具有不可替代的重要科学和应用价值。钡元素丰度的计算是天体光谱分析建立s-过程核合成模型进而确定恒星演化过程的关键环节，钡原子离子能级辐射参数可为其丰度计算提供有力的数据支持，所以钡原子离子能级辐射参数是天体光谱分析领域不可或缺的光谱数据。但由于早期实验设备的限制，现存的钡原子离子能级辐射参数的精确性和完备程度仍然亟需完善。本项目拟运用时间分辨激光光谱技术、激光诱导荧光光谱技术、激光诱导等离子体技术、可调谐紫外激光技术以及双光子共振激发技术等先进的实验方法，对钡原子离子高激发态能级的辐射跃迁特性进行测量研究。

钡原子离子高激发态能级辐射参数（主要包括自然辐射寿命、分支比、跃迁几率和振子强度等）在原子结构计算和天体光谱分析等领域具有重要的应用价值。本项目主要开展了以下工作：（1）通过激光刻蚀等离子体技术获得“自由”的钡原子，利用YAG激光器泵浦染料激光器并结合倍频技术和拉曼频移技术获得紫外波段可连续调谐的激发光用于选择性激发，运用时间分辨荧光光谱技术对钡原子18条高激发态能级的自然辐射寿命进行了精确地测量。（2）利用钡元素空心阴极灯获得钡原子光谱，通过高分辨光栅光谱仪分析确定了一系列钡原子谱线的分支比，并结合已知的自然辐射寿命数据推算出了钡原子108条谱线的跃迁几率和绝对振子强度。（3）运用考虑了实极化效应的伪相对论 Hartree–Fock模型，对钡原子的辐射寿命、分支比、跃迁几率和振子强度等辐射参数进行理论计算分析，并利用半经验的方法确定了钡原子46条谱线的跃迁几率和振子强度。上述研究内容所取得的成果已发表SCI检索学术论文5篇，这些数据对一类特殊巨恒星（钡星 Barium stars）天体理论模型的建立和测试具有非常重要的科学意义和学术参考价值。