W ⅩⅣ-W ⅩⅦ离子光谱的碰撞辐射模型研究

发布时间：2021-11-06 20:25

　　钨因其高熔点和高溅射能量阈值、低溅射速率和低氘/氚滞留率而被选为磁约束聚变反应堆（如ITER,EAST和CFETR等）的偏滤器和面壁材料。同时,钨离子的发射光谱有助于诊断高温聚变等离子体的电子温度、电子密度等参数。因此,研究钨离子的原子结构、性质、动力学过程和发射光谱对钨杂质流的监测与控制以及诊断聚变等离子体状态参数具有重要意义。本文利用基于相对论组态相互作用方法（RCI）的Flexible Atomic Code（FAC）程序,计算了基本的原子数据如能级、辐射跃迁能量和几率、碰撞激发截面,构建并求解了恰当的碰撞辐射模型,对电子束离子阱（EBIT）中观测到的W¹³⁺–W¹⁶⁺离子的EUV光谱和W¹³⁺离子的可见光谱开展了理论研究。主要内容包括:1.利用RCI方法计算了W¹³⁺–W¹⁶⁺离子的能级、辐射跃迁能量和几率、电子碰撞激发截面等原子参数,得到了与其他理论计算和实验均吻合较好的结果。2.构建了合理的碰撞辐射模型,计算了在EBIT环境中,电子密度为10¹⁰

【文章来源】：西北师范大学甘肃省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

实现受控核聚变反应的两种主要方式：(a)惯性约束聚变(ICF)和(b)磁约束聚变(MCF)

第2章理论方法12其中kib为各组态波函数的混合系数，它满足归一化条件ikib12(2.10)通过对角化由多组态波函数构造的哈密顿矩阵，kkkEH(2.11)其中H为哈密顿矩阵，矩阵元可以表示为JMJMH)(Ψ)(Ψjiij(2.12)其中Η为哈密顿算符，可以得到系数矩阵kib和相应的能量本征值。得到原子态波函数后，即可计算相关的原子过程的性质和参数。2.2等离子体中的原子过程等离子体广泛的存在于宇宙中。根据计算，宇宙中有99%的物质都是以等离子体的形式存在的。等离子体的温度和密度是描述等离子体状态的两个关键参数。等离子体的温度可以从磁约束核聚变的891010K到超冷等离子体的610K之间跨越十几个量级，密度可以从稀薄星系的3310m到白矮星的33310m之间跨越三十个量级，如图2.1所示。图2.1：等离子体的温度与密度(Copyright2010,ContemporaryPhysicsEducationProject).

第2章理论方法192.5.1EBIT产生等离子体电子束离子阱(EBIT)是一个能选择性的产生并约束高电荷态离子的装置，主要由电子枪、漂移管和收集极三部分构成[105,106]，基本结构如图2.2所示。电子枪主要用来产生电子束。漂移管一般由三段或多段构成，并且各段分别加有不同的电压，中间段电压较低，两端电压较高，这样可形成一个轴向的势阱，主要用来产生和约束高电荷态离子。中心漂移管的上方开有狭缝，用来注入中性粒子(低价态的离子)或观测产生的离子发射的光谱。收集极主要用来收集减速后的电子，也可以利用漂移管和收集极之间的电势差从收集极一端将低价态的离子(1或2价)加速后注入阱区。电子枪和收集极基本处于相同的电位，漂移管相对于它们存在一个正的电势差。电子枪产生的电子束通过高压加速后进入漂移管阱内与注入的中性粒子或低价态离子不断发生碰撞和电离，最终在阱区形成实验所需的电荷态的离子。通过中心漂移管上方的狭缝，光谱仪可以对约束在阱内的高电荷态离子进行观测。而电子束则通过漂移管后被逆向高压减速，最终被收集极收集。若把EBIT作为离子源，则可以将漂移管上右侧的势垒去除，让EBIT阱区内的高电荷态离子沿着轴向穿过收集极而将其引出。图2.2：EBIT的结构(ReviewsofModernPhysics,90,045005,2018).综上所述，电子束离子阱(EBIT)是一种集光源与离子源于一身的中小型实验设备。由于电子枪产生的电子束能量单一并且连续可调，在理论上，它可以产生任意元素的任意价态离子。比如调节电子束能量低于某个特定阈值(电离能或者

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3480469