Релятивістський розрахунок сил електрон-іонних зіткнень для багатозарядних іонів у плазмі
Характеристика процесів електрон-іонних зіткнень для багатозарядних іонів у зовнішньому електричному полі будь-якої сили, використання непертурбативного метода розрахунку сил Ne-подібних іонів. Релятивістський опис розподілу електронів континуума.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | автореферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 24.07.2014 |
Размер файла | 69,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Ключовi слова: спектр багатозарядного іону, електрон-іонні зіткнення, квантово-електродинамічна теорія збурень.
Корчевский Д.А. Релятивистский расчет сил электрон-ионных столкновений для многозарядных ионов в плазме.- Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.05 - оптика и лазерная физика .-Одесский национальный университет им. И. Мечникова Министерства обра-зования и науки Украины, Одесса, 2008.
Диссертация посвящена разработке нового метода релятивистского расчета характеристик процессов электрон-ионных столкновений в плазме многозарядных ионов, который базируется на ab initio квантово-электродинамической теории возмущений для 1- и 2-квазичастичных атомных систем с генерацией калибровочно-инвариантного базиса релятивистских электронных функций «0» порядка и прецизионным учетом корреляционных эффектов как эффектов второго и выше порядков теории возмущений. Предложен новый, непертурбативный метод расчета характеристик процессов электрон-ионных столкновений во внешнем электрическом поле произвольной силы. Проведен расчет сечений и сил электронных столкновений, скоростных коэффициентов с корректным учетом релятивистских, обменно-корреляционных эффектов для возбуждения переходов из основного состояния F-,Ne- и Ar-подобных ионов с зарядом ядра Z=19-26, 56 (лучших “кандидатов” на лазерную генерацию) в 37 возбужденных состояний. Большая часть спектральных данных получена в работе с высокой точностью впервые и может быть использована в широком круге приложений в оптике и спектроскопии плазмы, лазерной физике, астрофизике и др.
Ключевые слова: спектр многозарядного иона, электрон-ионные столкновения, квантово-электродинамическая теория возмущений.
Korchevsky D.A. Relativistic calculation of strengths of electron-ion collisions for multi-charged ions in a plasma.- Manuscript.
Thesis for a candidate's degree by speciality 01.04.05 - optics and laser physics.- I.I.Mechnikov's Оdessa National University of Ministry of education and science of Ukraine, Odessa,2008.
Dissertation is devoted to carrying out a new, ab initio approach to calculating the characteristics for electron-ion collisions for complex multicharged ions in plasma. The method is based on new ab initio version of the QED perturbation theory for one- and two-quasiparticle atomic systems with using comprehensive, gauge invariant relativistic orbital basis's and precise account for the complex exchange-correlation effects as effects of the perturbation theory second and higher orders. To make approbation of new method and get new spectral data it has been carried out a relativistic calculation of the cross-sections and electron collisions strengths for a number of F-, Ne- Ar-like ions with a nuclear charge Z=17-26,56, which are the best candidates for a laser generation and construction of lasers of the short-waved range with the multicharged ions plasma as an active medium. It has been carried out calculation of the cross-sections and electron collisions strengths for excitation of transition between the fine structure levels (2p 2P3/2 - 2P1/2 ) of ground state for F-like ions with Z=19-26 (the incident electron energy in=0,1294Z2 еV) with accurate accounting for relativistic and exchange-correlation effects. A comparison of tested data on collision strengths with calculation results within more advanced versions of the R-matrix method (LS+JAJOM, ICFT) and experiment for F-like ions of ArX, FeXVIII has demonstrated quite high accuracy of new method. Our theory gives better agreement with experiment than the R-matrix theory. Further it has been carried out a calculation of the cross-sections and electron collisions strengths (incident electron energies 0.425, 0.5, 0.750, 1.045 кеV) for Ne-like ions ArIX, FeXVII (the best candidates for laser generation) from the ground state to 37 excited states (2s1/22p1/2,3/2, 2p3/2,1/23s1/2, 2p3/2,1/23p3/2,1/2 , 2p3/2,1/23d5/2,3/2, 2s1/23s1/2 , 2s1/23p1/2,3/2, 2s1/23d3/2,5/2 [J=0,1,2, 3,4]), and Nе-like ion of Ba too (the incident electron energies 5.69, 8.2 кeV). It has been shown that using the gauge-invariant basis's of relativistic orbitals and correct account for the exchange-correlation effects (the screening and polarization effects) plays a key role in reaching quite high accuracy. The corresponding contribution is about ~ 30-40%. More over, fro some states the cited corrections change the results to 2-3,5 times. Our theory provides more good agreement with experiment than alternative theories such as R-matrix approach, relativistic perturbation theory with compiled model and Dirac-Fock zeroth approximations. Firstly we have carried out a detailed studying the collision cross-sections and collision strengths (the incident electron energies 0.425,0.5,0.75,1.045 кeV) for Ne-like ions ClVIII, ArIX , CaXI, TiXIII, CrXV from the ion ground state to 37 excited states (2s1/22p1/2,3/2, 2p3/2,1/23s1/2, 2p3/2,1/23p3/2,1/2 , 2p3/2,1/23d5/2,3/2, 2s1/23s1/2 , 2s1/23p1/2,3/2, 2s1/23d3/2,5/2 [J=0,1,2,3,4]) and Ar-like ion of Ba (the incident electron energy 5.8, 9.5 кeV), for which there are absent exact data. It is shown that the best candidates for laser generation above studied transitions are as follows: 2p1/23s1/2 [J=1], 2p3/23p3/2 [J=0], 2p3/23d5/2[J=2], 2p3/23d5/2 [J=4], 2s1/23s1/2 [J=0], 2p1/23d3/2 [J=1]. We firstly develop an effective scheme for calculating the velocity coefficients for collision excitation of multicharged ions, which uses an energy approach to calculating collision strengths and describing the continuum electrons distribution by a relativistic Maxwell-Boltzmann distribution formula. A temperature dependence of the velocity coefficients for collision excitation of the iron Ne-like ion has been defined. It has been shown that our values for the velocity coefficients (as the collision cross-sections too) are less than the corresponding R-matrix values and are more than the similar values within the relativistic perturbation theory with zeroth compiled model approximation. Firstly a new, non-perturbation approach to calculating the electron-ion collision strengths in an external electric field of the arbitrary strength is proposed and based on the collision energy approach and operator perturbation theory. The electron collision strengths for excitation of transitions between the (2p 2P3/2 - 2P1/2 ) levels of ground state for F-like ions with nuclear charge Z=19-26 (field strengths ~ 10-6, 10-5 atomic units) are calculated. It has been shown that an external electric filed may drastically change the strengths values.
Key words: spectrum of multicharged ion, electron-ion collisions, quantum electrodynamics perturbation theory.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Розрахунок поля електростатичних лінз методом кінцевих різниць; оптичної сили імерсійних лінзи і об'єктива та лінзи-діафрагми. Дослідження розподілу потенціалів у полях цих лінз та траєкторії руху електронів в аксиально-симетричному електричному полі.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 03.01.2014Характеристика та поведінка ідеального газу в зовнішньому електричному полі. Будова атмосфери, іоносфери та навколоземного космічного простору. Перший і другий закони термодинаміки. Максимальний ККД теплової машини. Поняття про ентропію, її застосування.
курс лекций [679,8 K], добавлен 23.01.2010Рух електрона в однорідному, неоднорідному аксіально-симетричному магнітному полі. Визначення індукції магнітного поля на основі закону Біо-Савара-Лапласа. Траєкторія електрона у полі соленоїда при зміні струму котушки, величини прискорюючого напруження.
курсовая работа [922,3 K], добавлен 10.05.2013Найпростіша модель кристалічного тіла. Теорема Блоха. Рух електрона в кристалі. Енергетичний спектр енергії для вільних електронів у періодичному полі. Механізм електропровідності власного напівпровідника. Електронна структура й властивості твердих тіл.
курсовая работа [184,8 K], добавлен 05.09.2011Дифузія-поширення речовини в якому-небудь середовищі в напрямку зменшення її концентрації, обумовлене тепловим рухом іонів, атомів, молекул, більших часток. Пояснення причин дифузії законами термодинаміки. Звязок дифузійних процесів зі зміною ентропії.
практическая работа [152,9 K], добавлен 17.10.2008Оцінка ймовірності знайти електрон на рівні Е у власному напівпровіднику при кімнатній температурі. Визначення положення рівня Фермі, розрахунок температурної залежності власної концентрації носіїв заряду у вихідному напівпровіднику та побудова графіка.
контрольная работа [2,8 M], добавлен 18.12.2009Загальна інформація про вуглецеві нанотрубки, їх основні властивості та класифікація. Розрахунок енергетичних характеристик поверхні металу. Модель нестабільного "желе". Визначення роботи виходу електронів за допомогою методу функціоналу густини.
курсовая работа [693,8 K], добавлен 14.12.2012Поняття та методика виміряння потоку вектора електричного зміщення. Сутність теореми Гауса-Остроградського і її застосування для розрахунку електричних полів. Потенціальний характер електростатичного поля. Діелектрики в електричному полі, їх види.
лекция [2,4 M], добавлен 23.01.2010Способи одержання плазми. Загальна характеристика та основні вимоги до плазмових джерел. Фізико-технічні завдання, що виникають при конструюванні плазмових джерел. Відмінні особливості та застосування плазмових джерел із замкненим дрейфом електронів.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 20.03.2011Проходження важких ядерних заряджених частинок через речовину. Пробіг електронів в речовині. Проходження позитронів через речовину. Експозиційна, поглинена та еквівалентна дози. Проходження нейтронів через речовину. Методика розрахунку доз опромінення.
курсовая работа [248,4 K], добавлен 23.12.2015Загальна характеристика терагерцового випромінювання. Напівпровідникові гетероструктури. Загальна характеристика речовин GaAs, AlAs. Будова надрешітки. Рух електронів у статичному електричному полі та у терагерцових полях. Використання осцилятора.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 04.12.2014Теорія Бора будови й властивостей енергетичних рівнів електронів у водневоподібних системах. Використання рівняння Шредінгера, хвильова функція та квантові числа. Енергія атома водню і його спектр. Виродження рівнів та магнітний момент водневого атома.
реферат [329,9 K], добавлен 06.04.2009Зонная теория твердого тела. Теорема Блоха. Методы приближения сильной и слабой связи. Образование зон. Собственная и примесная проводимость. Квазичастицы: електрон проводимости, дырка, экситон Френкеля и Ванье-Мотта, полярон. Экситонные уровни и зоны.
презентация [538,5 K], добавлен 15.10.2013Експериментальне дослідження й оцінка термо- і тензорезистивних властивостей двошарових плівкових систем на основі Co і Cu, Ag або Au та Fe і Cr та апробація теоретичних моделей. Феноменологічна модель проміжного шару твердого розчину біля інтерфейсу.
научная работа [914,9 K], добавлен 19.04.2016Обертання атомних електронів навколо ядра, що створює власне магнітне поле. Поняття магнітного моменту атома. Діамагнітні властивості речовини. Величини магнітних моментів атомів парамагнетиків. Квантово-механічна природа магнітоупорядкованих станів.
курсовая работа [79,6 K], добавлен 03.05.2011Дослідження стану електронів за допомогою фотоелектронної й оптичної спектроскопії. Аналіз електронної й атомної будови кристалічних і склоподібних напівпровідників методами рентгенівської абсорбційної спектроскопії. Сутність вторинної електронної емісії.
реферат [226,5 K], добавлен 17.04.2013Проходження частинки через потенціальний бар'єр. Холодна емісія електронів з металу. А-розпад важких ядер. Реакція злиття тяжкого та надважкого ізотопів водню. Скануючий тунельний мікроскоп. Вивчення квантової механіки в курсі фізики середньої школи.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 19.05.2015Поведінка частки при проходженні через потенційний бар'єр, суть тунельного ефекту, його роль в електронних приладах. Механізм проходження електронів крізь тонкі діелектричні шари, перенос струму в тонких плівках. Суть тунельного пробою і процеси в діоді.
реферат [278,0 K], добавлен 26.09.2009Системи рівнянь для розрахунку струмів і напруг в простому і складному електричних колах. Умови використання методу обігу матриці і формул Крамера. Оцінка вірогідності значення струмів згідно закону Кіргхофа. Знаходження комплексного коефіцієнта передачі.
курсовая работа [255,3 K], добавлен 28.11.2010Знаходження заряду, який розміщується у центрі трикутника, щоб система знаходилася у рівновазі. Визначення кроку гвинтової лінії по якій буде рухатися електрон. Електромагнітна індукція Фарадея-Максвелла. Теорема косинусів. Розрахунок напруженості поля.
контрольная работа [218,1 K], добавлен 18.06.2014