原子分子内壳层光电离退激发过程的理论研究

In this project, the full relativistic configuration interaction Dirac-Fock method will be extended to study the radiative cascade and Auger decay process of atomic ions after the inner-shell photoionization, the double-electron excitations, shake up，shake off process will be included. The relevant calculation methods and programs will be developed to obtain the atomic decay cross sections, rates coefficients and branch ratios. The influence of relativistic effects, quantum dynamic effects, correlation effects and relaxation effect will be investigated. The relativistic R-matrix code (DARC) will be used to study the interaction between resonance states and continue to study the properties of the resonances. The single-center approximation and the reflection principle will be applied for the Auger decay process and the following dissociation processes of molecular ion after inner-shell photoionization. The probability and branch ration of the decay process of the important atom or molecule in atmosphere, like Ne，Ar, N2, O2 after inner-shell photoionization will be obtained and evaluated. After this work is carried out, the theoretical methods to investigate the atomic and molecular decay processes after the inner-shell photoionization will be developed, which can help understanding the relaxation properties as well as the many-body correlation problems for inner-shell hole states. The atomic and molecular data are also very important in many application files, such as atmospheric physics, astrophysics, plasma physics and inertial confined fusion.

本项目计划采用全相对论性多组态Dirac-Fock方法，研究原子内壳层电子光电离后的俄歇、级联辐射等退激发机制以及双电子激发、振激、振离等驰豫效应的影响，发展相关的理论计算方法以及精确计算原子退激发过程截面、速率、分支比的程序和计算平台，探讨电子关联效应、相对论效应以及量子电动力学效应的影响；还将用相对论R-矩阵方法考虑共振态与连续态的相干相互作用，分析共振态（包括伴线）的性质。同时，用单中心展开方法研究分子超激发态俄歇退激发过程的计算方法和程序程序；还将利用反映原理研究分子内壳层电子光电离、俄歇退激发后的直接解离过程。准确计算Ne、Ar、N2、O2等大气原子、分子内壳层空穴态的退激发过程几率、分支比等数据。本项目既包括基础理论方法的研究，可以更全面地阐明内壳层洞原子、分子退激发过程中弛豫效应的影响，加深对量子多体问题的理解，同时还可以为天体物理、大气物理、等离子体物理、惯性约束聚变等的应用研究提供重要的原子分子数据。

当原子、分子的内壳层、芯壳层电子电离产生空穴后，将发生复杂的退激发过程，它们对等离子体的电离平衡以及辐射输运起着重要作用。通过本项目的研究，我们采用全相对论性多组态Dirac-Fock方法，研究了原子内壳层电子光电离后的多重俄歇、级联辐射等退激发机制，以及双电子激发、振激、振离等驰豫效应的影响，发展了相关的理论计算方法以及精确计算原子退激发过程截面、速率、分支比的程序和计算平台，可以较全面地考虑电子关联效应、相对论效应以及量子电动效应的影响。用相对论R-矩阵方法处理了共振态与连续态的相干作用，分析共振态（包括伴线）的特征。用单中心展开方法研究了分子超激发态俄歇退激发过程的计算方法和程序。利用反映原理方法研究了分子内壳层电子光电离、俄歇退激发后的直接解离过程。计算了C、Ar、N2、O2等大气原子分子内壳层空穴态的退激发过程几率、分支比等数据。本项目全面地阐明了内壳层洞原子、分子退激发过程中弛豫效应的影响，加深了对原子多体问题的理解，为天体物理、大气物理、等离子体物理、惯性约束聚变等的研究提供了重要的原子分子数据。