内壳层2p3_2光电离辐射特征X射线光谱角分布和极化性质的理论研究.pdf

摘要

摘要

原子或离子光电离广泛存在于各种天体和实验室等离子体环境中，其是产生

光谱的主要机制之一。当原子或离子内壳层电子被光子电离后，若产生总角动量

J1/2的激发洞态，则该激发洞态的磁子能级一般是非统计布居的；经这些磁子

X

能级辐射的特征射线光谱则是各向异性和极化的。与光电离截面、跃迁速率等

物理量相比，特征光谱的角分布和极化性质对各种物理效应和相互作用更为敏感，

基于此，特征光谱的角分布和极化度可以用于研究相对论效应和多极效应等各种

物理效应和相互作用。本文在相对论单组态Dirac-Hartree-Fock方法和密度矩阵理

论的框架下系统地研究了内壳层2p3/2光电离后辐射特征光谱的角分布和极化性质。

本论文中，第一章简要介绍了该工作中涉及的基本概念以及研究背景和意义。

第二章详细介绍了本文所使用的相对论单组态Dirac-Hartree-Fock方法和密度矩阵

理论。第三章和第四章展示了本文的主要研究内容：受Garg等人工作的启发，在

电偶极近似下研究了线极化光入射具有闭壳层结构的高Z中性Ba、Yb、Hg和Rn

原子后内壳层2p的光电离以及随后的L(3d2p)、L(3d2p)和

3/215/23/223/23/2

Ll(3s2p)辐射衰变；特别关注了L和谱线的角分布和极化性质。结果

Ll

1/23/21,2

LLLl

表明谱线几乎是各向同性的，且和谱线的各向异性较弱。相比于几乎各

12

90

向同性的角分布，在垂直于入射光波矢方向（即发射角为度）上辐射出来的这

些特征谱线的线极化度更有意义，一方面，其大小在实验中可以测量得到；另一

方面，其对核电荷数和入射光能量都有一定的依赖性，特别是三条特征谱线中强

Ll90LLl

度最弱的谱线。除了度这个特定的发射角外，我们也研究了和谱线

1,2

的线极化度对发射角的依赖性。研究发现在不同的入射光极化情形下，三条特征

谱线线极化度对发射角的依赖性有很大不同。出现这种不同的依赖性是因为在电

偶极近似下，描述激发洞态磁子能级布居的取向参数之间存在着定量关系。我们

预测光电离非偶极通道的贡献会破坏这种定量关系，因此我们还研究了光电离磁

1LLl

四极通道对激发洞态2p取向参数以及特征和谱线线极化度的影响。发现

3/21,2

当核电荷数和入射光能量较低时，电偶极近似可以给出令人满意的取向参数和线

极化度结果。然而，对于高核电荷数和高能入射光等情况则需要考虑光电离磁四

极通道的贡献，才能得到更贴合物理实际的取向参数和线极化度结果。最后，第

五章给出了目前工作的总结以及后续工作的展望。

关键词：内壳层2p3/2光电离；取向参数；特征谱线；角分布；线极化度

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