高離化態鍺離子特性研究

葉雪瑩　胡峰　李明真

【摘 要】利用基于多組態Dirac-Fock方程的程序包GRASP2，詳細計算了鍺的高離化態He-like到Ne-like的Kα X射線的性質，所得的理論計算結果與實驗值以及其它理論值符合很好， 同時對于分析已有的實驗結果和指導擬開展的實驗也有重要的意義。

【關鍵詞】鍺；波長；能級；振子強度

【Abstract】Using the multi-configuration Dirac-Fock method and the corresponding package GRASP2， the properties of kα transition for He-like through Ne-like are studied in this paper. The calculated results are found to be in a good agreement with the experimental results and the available theoretical results. These results can be used to analysis the previous experimental results and guide the design of the future experiments.

【Key words】Ge； Wavelength； Energy level； Oscillator strength

0 引言

高離化態原子離子的結構、光譜是當前原子與分子物理的重要前沿課題之一。也是研究磁約束和慣性約束聚變、X射線激光和等離子體診斷的物理特性與規律，以及探討高離化等離子體參數診斷方法所必須的基本原子物理參數。高離化態的鍺的能級和躍遷幾率在很多科學研究領域有很重要的應用。高離化態鍺躍遷譜線的準確數據不僅在天文學和天體物理中有很大應用背景，而且在等離子體物理中也有廣泛的應用。但其Kα線光譜只有部分文獻涉及，且缺乏系統的計算，因此對于其詳細的討論很有必要。

1 理論計算方法

對角化由原子波函數（5）式構造的哈密頓矩陣，則可得到相關原子態的能量和組態混合系數。對于其他高階效應，如Breit修正和主要的量子電動力學QED效應，可作為微擾處理。

2 結果與討論

為了檢驗計算結果的可靠性和準確性， 將He-like Ge， 和Li-like Ge 部分躍遷波長的計算值和實驗值進行了比較（表1），其中百分比差異用■×100%表示，其中λC是當前理論計算值，λM是文獻報道的實驗值[2]。從表1可以看出，當前計算值與實驗值最大偏差不到0.04%，這說明當前計算結果與實驗值符合較好。為了更好地說明當前理論計算的準確性，在表2對1s2p能級計算值與實驗值[3]進行了對比，其中的百分比差異公式與表1的公式相同。從表2可以看出，當前絕大部分計算值與實驗值偏差不到0.05%。因此當前計算方法是真實可信的。利用同樣的方法計算出從類氦到類氖鍺躍譜線的波長、躍遷幾率和振子強度，結果見表3. 表3所列結果都是長度規范下計算的結果。

從Ge XXII到Ge XXX，Breit修正、自能修正和真空極化對Ka線初、末態精細結構能級的貢獻分別在圖1和圖2中表示，Breit修正和自能修正的貢獻比較大，且自能修正在電動力學修正中比真空極化修正占的比例要大。對比圖1和圖2，自能修正隨初態電子數目的增加而增加，隨末態電子數目的增加而緩慢減少。從Ge XXII到Ge XXX隨著電子數增加，Breit修正明顯越來越大，而真空極化修正接近一個常數。Breit修正這個現象可以解釋為：與高離化態原子相比較，低離化態原子和中性原子的原子核所帶的電荷與核外電子數更加接近或相等，原子核對電子的吸引力和電子之間的排斥力將增大，這就意味著電子相關變得更加重要。

3 結語

本文在MCDF方法的基礎上，考慮Breit修正、自能修正和真空極化，詳細計算了類氦到類氖鍺躍遷譜線的躍遷波長、躍遷幾率、振子強度以及相應的能級。計算出的部分值與實驗值進行了對比，發現與實驗值吻合較好。在此基礎上，給出了系統的高離化態鍺的躍遷光譜參數計算，豐富了原子結構數據庫，同時對于分析已有的實驗結果和指導未來的實驗也有重要的意義。

【參考文獻】

[1]胡峰，楊家敏，王傳珂，等.電子關聯效應對金離子的影響[J].物理學報，2011，60（10）：103104.

[2]S.Maclaren P.Beiersdorfer D.A.Vogel， et al. Precision measurement of the Ka transition in heliumlike Ge30+[J]. Phys Rev A， 1992，45（1）：329-332.

[3]J.Sugar and A. Musgrove. Energy levels of Germanium， Ge I through Ge XXXII[J]. Journal of Physical and Chemical Reference Data， 1993，22（5）：1213-1278.

[責任編輯：湯靜]