双电子复合过程在激光Au靶耦合物理中的作用X.pdfVIP

　第11卷　第1期 强 激 光 与 粒 子 束 . 11, . 1　 V o l N o 　1999年2月 H IGH POW ER LA SER AND PA R T ICL E BEAM S Feb. , 1999　 双电子复合过程在激光-Au 靶 耦合物理中的作用 古培俊　王建国　常铁强 (北京应用物理与计算数学研究所, 北京8009信箱12分箱, 100088) 　　摘　要　描述了考虑双电子复合过程的平均原子模型, 通过与流体力学耦合计算, 对双电 子复合过程在激光- A u 靶耦合物理中的作用进行了总体计算, 结果表明, 双电子复合对等离 子体状态及X 光转换等有明显影响, 特别表现在晕区电子温度、电离度的降低, 激光- X 光的 转换效率的提高以及X 光的发光区域变宽等。 　　关键词　双电子复合　平均原子模型　惯性约束聚变 　　中图分类号　　 433. 54　 632. 1 O TL 　　在间接驱动惯性约束聚变研究中, 激光与高 Z 靶的耦合物理是重要研究内容之一。而其 中所涉及的高Z 物质的非平衡原子物理将对所产生的辐射场及等离子体状态等有重要影响。 在许多文献[ 1～ 6 ] 中都曾明确指出, 双电子复合在高温、低密度等离子体中是重要的原子过程。 但由于缺少参数以及认为双电子复合过程只在中、低 Z 元素中才重要, 在以往的激光靶耦合 总体程序中并没有考虑该过程。随着惯性约束聚变研究的不断深入, 开展精密物理研究成为 ICF 研究的迫切要求和重要技术路线。 　　利用计算平均原子模型计算的A uger 衰变速率系数数据库, 在激光靶耦合总体程序中考 虑了双电子复合过程, 计算结果表明, 双电子复合过程在高温低密区是重要的物理过程, 特别 是对较高能级, 双电子复合是主要的复合机制; 考虑双电子复合过程以后, 计算出的晕区电子 温度和电离度将降低, X 光的转换效率提高, X 光发射的空间宽度加宽。 1　平均原子模型中考虑双电子复合的方式 　　所谓双电子复合过程是由下述两个原子过程组成的: e- + X q+ (na ) X (q- 1) + (n r , n ) →X (q- 1) + (nb , nk ) + h 　　第一个过程是: 一个具有一定能量的自由电子与一个带电离子X q+ 碰撞, 将带电离子中处 于 能级的束缚电子激发到较高的未满能级 , 同时该自由电子由于失去部分能量而被共振 na n r 俘获到另一未满能级 n 从而形成一个共振双激发态, 这个过程叫双电子共振俘获过程, 其逆过 程为A uger 衰变过程; 第二个过程是共振双激发态通过自发辐射而衰变成为不能发生A uger 衰变的稳定离子, 并放出能量为 光子。 h 　　本文以两种方式在平均原子模型中考虑双电子复合过程, 一种是将上述两个过程看作完 全独立的两个过程处理, 在本文称为双电子共振俘获 衰变方式。一种是将上述两个过 A uger 程看作一个过程的两步, 也就是通常所说的双电子复合过程, 为了避免混淆, 将这种考虑方式 国家863惯性约束聚变领域以及国家自然科学基金资助课题 1998年2月4 日收到原稿, 1998年12月17 日