天体光谱中原子离子真空紫外辐射跃迁的研究

目前，原子和离子的真空紫外波段辐射跃迁特性及其相关参数的研究严重缺乏，这导致天体光谱分析、受控热核聚变和等离子体物理等许多领域的基础研究受到阻碍。本项目以天体光谱中重要的第五周期元素及铁峰元素的原子和离子为研究目标，运用时间分辨激光诱导荧光光谱技术、激光烧蚀原子离子束技术、可调谐真空紫外激光技术以及原子结构和光谱理论等先进的实验和理论方法，研究和测量这些原子离子高激发态能级的真空紫外辐射跃迁特性及其能级自然辐射寿命、跃迁分支比、跃迁几率和绝对振子强度等辐射参数。研究结果将为天体物理、等离子体物理等领域的基础研究提供一批重要的原子离子光谱特性参数，而且对于认识此类原子体系的高激发态能级特性和了解其结构和动力学过程等原子物理基本问题也具有重要的学术价值。

运用时间分辨激光光谱技术，通过调Q脉冲Nd:YAG激光泵浦染料激光，经倍频、三倍频及受激拉曼散射等方法产生宽范围可调谐紫外或真空紫外激光作为激发源，使其与激光诱导等离子体产生的原子离子束相互作用，对目标能级进行选择激发，探测时间分辨激光诱导荧光，高精度地测量研究了第五周期元素原子离子Mo II、I、Sn I和Ru I及第六周期元素原子离子Ba I、La I、Sm I、II、Eu I和Tb I等原子体系在紫外和真空紫外波段的608个高激发态能级的自然辐射寿命；运用观测空心阴极灯发射光谱的方法测量分析了Sn I和Ru I的一系列已测寿命能级的跃迁分支比，并与寿命结果结合确定了相应能级84条谱线的跃迁几率和绝对振子强度等辐射参数；运用考虑实极化效应的相对论Hartree-Fock理论，对Ba I原子和Mo II离子被测能级的自然辐射寿命、分支比和振子强度等跃迁参数开展了理论计算研究。实验中细致考察并排除了各种实验环境变量以及各种物理效应等对测量结果的影响。上述研究内容所取得的成果已在Phys. Rev. A，Mon. Not. R. Astron. Soc.，J. Phys. B等国际知名学术期刊上发表和接收发表学术论文13篇，为天体光谱分析和等离子体物理等领域的基础研究提供一批重要的原子数据，并且对复杂原子体系高激发态能级特性和跃迁动力学过程的认识及其原子理论计算研究具有科学意义和学术参考价值。