磁场诱导能级跃迁研究

磁场强度对于等离子体来说是一个非常重要的物理量，它是等离子体中粒子和能量输运的决定因素之一，也是决定等离子体约束的关键。但是等离子体中的磁场强度的测量难度很高，直接测量几乎是不可能的。通过用等离子体中中性原子和低价离子辐射光谱的塞曼效应来间接测量磁场强度的方法只适用于可见和红外光，很难应用到高温等离子体，因为大多数离子处于高离化态，其辐射基本处于X光波段。本项目利用上海EBIT装置均匀（均匀度达万分之一）且可调的磁场（0-5T），通过对磁场诱导能级跃迁的实验和理论研究，探索既适合光谱学探测，又能够在高温等离子体中有可观布居的电荷态的离子的磁场诱导跃迁，建立高温等离子体的磁场强度诊断的新手段。同时，由于磁场诱导跃迁几率的计算，对波函数的精确性要求非常高，因为跃迁完全由磁场引起的波函数混合导致。本项目将通过先进的实验装置-上海EBIT装置和精密光谱学研究平台，对相关的原子理论进行严格的检验。

对磁场的观测和诊断是等离子体研究中的非常关键的一个部分，本课题致力于通过探索磁场诱导跃迁来实现对等离子体磁场的测量。本课题依托新改造升级的上海EBIT装置，以及超低能EBIT装置，通过自主研制的高精度谱仪，观测在EBIT中的磁场诱导跃迁的谱线以及电子密度对其的影响。同时在理论计算上我们综合采用多种计算方法，全面地模拟计算了类氦、类碳、类氖等等电子系列离子的磁场诱导跃迁以及与其邻近的部分密度敏感谱线。这些计算结果为实验研究提供了理论指导。通过本课题的研究，在上海EBIT上我们成功观测到了类氖氩离子的磁场诱导跃迁，并且在超低能EBIT上系统研究了电子密度对谱线强度的影响。这些研究对于磁场诱导跃迁用于等离子体磁场诊断提供了实验和理论基础，将推动进一步的研究，使得其真正地成为复杂等离子体如天体等离子体和托卡马克等离子体的磁场诊断的新的手段。在本课题的研究中，一批新的技术和新设备被发展出来，并应用于科研之中，大大增强了该方向的实验研究能力。