低温等离子体中的负离子物理特性研究

原子负离子研究在从天体物理、大气物理和等离子体物理到表面物理、加速器物理等领域内都有着重要的研究意义和应用价值。负离子的电子亲合能、亚稳态以及光分解截面中的共振结构等是其中所需要研究的一些基本物理参数以及动力学过程。本项目从基本的原子结构理论出发，对电子价实关联效应对负离子物理特性的影响进行细致的研究；对于高-Z 元素，使用多组态的Dirac-Fock 模型以及密耦合全相对论R-矩阵方法研究相对论效应对电子亲合能、精细结构分裂以及共振态的自旋轨道分裂的影响；另外还对低温等离子体中的负离子由于等离子体环境效应的影响，其物理特性的变化进行研究。本项目涉及到原子物理与等离子体物理的交叉领域，两者结合紧密，预期的成果可应用到激光与物质相互作用、天体物理等研究领域。

超快和强场下的原子动力学过程是当前物理学科领域的热点研究方向，针对这方面的研究一方面是原子分子物理中还需要澄清一些基本概念和图像的基础性问题，另一方面在天体物理、惯性约束聚变等条件下对原子动力学过程的基本参数需求迫切，相关有着重要的研究意义。本项目以原子和电子为研究对象，重点研究单原子动力学基本过程过程以及等离子体环境下的原子动力学过程，包括高Z元素的光分解过程研究，等离子体环境下近邻粒子之间相互作用对等离子体辐射不透明度影响，以及超快条件下的电子动力学过程等内容。.对低Z-元素，以硼负离子为研究对象，系统研究了光子能量在1-5eV范围内的近阈光分解共振过程。在考虑内壳层电子激发带来的价实电子关联效应后，计算得到的结果与实验结果吻合很好，表征计算合理性的长度和速度表示相互之间差别很小，且优于前人的计算结果。特别是对于实验结果在3-3.5 eV之间的一个小的共振结构，通过对硼原子的能级结构以及分波截面结果的分析判断，这个位置不应该存在这样的共振结果，实验结果在该范围内可能出现了一定的误差。对于高Z-元素，相对论效应必须要考虑进来，以I和Ba为研究对象，使用全相对论密耦合R-矩阵方法，研究了负离子的光分解过程，研究发现，在考虑相对效应、电子关联效应后，理论结果与实验结果吻合很好。.在等离子体环境下，离子之间的距离使得在研究原子（离子）动力学过程时，不能简单以单原子模型来处理，粒子之间的相互作用也要考虑进来。在离子之间间距与德布罗意波长可比拟时，研究发现，光电离过程类似于经典的杨氏双缝干涉实验，即出射的电子我们无法判断究竟是来自哪个原子（离子），在这种情况下，等离子体辐射不透明的束缚自由过程将受到影响。以100 eV条件金等离子体为研究对象，系统研究了不同密度条件等离子体辐射不透明度，研究发现，在研究高温稠密等离子体辐射不透明和使用光谱诊断稠密等离子体的温度密度时，应该考虑量子干涉效应。.项目还运用经典轨迹蒙特卡洛方法来研究强场中阈值上电离的低能光电子谱。通过把电子的隧穿坐标与最终能量对应起来，我们研究了库伦势对电子轨迹以及电子最终能谱的作用。我们的结果显示双色场中光电子能谱在不同区域随双色场相位延迟的调制也各不相同。