Анотація до роботи:

Корчевський Д.О. Релятивістський розрахунок сил електрон-іонних зіткнень для багатозарядних іонів у плазмі.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.05-оптика і лазерна фізика.-Одеський національний університет ім. І. Мечникова Міністерства освіти і науки України, Одеса, 2008.

Дисертація присвячена розробці нового методу релятивістського розрахунку характеристик процесів електрон-іонних зіткнень у плазмі багатозарядних іонів,який базується на ab initio методі КЕД теорії збурень для 1-,2-частинкових атомних систем з генерацією калібровочно-інваріантного базису релятивістських електронних функцій “0” порядку і прецизійним урахуванням кореляційних ефектів як ефектів 2-го і вище порядків теорії збурень. Запропоновано новий, непертурбативний метод розрахунку характеристик процесів електрон-іонних зіткнень у зовнішньому електричному полі будь-якої сили. Проведено розрахунок перерізів, сил електронних зіткнень, швидкісних коефіцієнтів з коректним урахуванням релятивістських, обмінно-кореляційних ефектів для збудження переходів з основного стану F-,Ne-,Ar-подібних іонів з зарядом ядра Z=19-26, 56 (найкращих кандидатів на лазерну генерацію) в 37 збуджених станів. Значна частина спектральних даних

18

отримана вперше і може бути використана в широкому колі застосувань в оптиці і спектроскопії

плазми, лазерній фізиці, астрофізиці тощо.

1.Розвинуто новий, калібровочно-інваріантний підхід до опису характеристик процесів електрон-іонних зіткнень (перерізів збудження за рахунок зіткнень,сил зіткнень) у плазмі багатозарядних іонів, який базується на ab initio методі КЕД ТЗ для 1-і 2-частин-кових атомних систем з генерацією калібровочно-інваріантного базису релятивістських електрон-них функцій “0”порядку і прецизійним урахуванням кореляційних ефектів як ефектів 2-го і вище порядків ТЗ. З метою апробації нового підходу і отримання нових даних проведений розрахунок перерізів, сил електрон-них зіткнень для F-,Ne-,Ar-подібних іонів з зарядом ядра Z=17-26,56, які мають значний інтерес у сенсі побудови лазерів КХ діапазону з плазмою багатозарядних іонів в якості активного середовища.

2.Вперше проведено розрахунок сил електронних зіткнень з коректним урахуванням релятивістсь-ких,обмінно-кореляційних ефектів для збудження переходу між рівнями тонкої структури (2p²P_3/2- ²P_1/2 ) основного стану F-подібних іонів з Z=19-26 (енергія електрона, що налітає e_in=0,1294Z² еВ). Порівняння тестових даних для F-подібних іонів ArX, FeXVIII по силам зіткнень з результатами розрахунку в межах удосконалених версій R-матричного методу (LS+-JAJOM, ICFT) і даними експерименту демонструє досить високу точність нового методу і його більш кращу згоду з експериментом у порівнянні з R-матричним методом, який вважається найбільш точним і ефективним.

15

3. Проведено докладний розрахунок перерізів та сил збудження за рахунок електронних зіткнень (енергії електрона, що налітає 0.425,0.5,0.750,1.045кеВ) для Ne-подібних багатозарядних іонів Ar IX,FeXVII (найкращих “кандидатів” на лазерну генерацію) з основного стану в 37 збуджених станів (2s_1/22p_1/2,3/2, 2p_3/2,1/23s_1/2, 2p_3/2,1/23p_3/2,1/2 , 2p_3/2,1/23d_5/2,3/2, 2s_1/23s_1/2 , 2s_1/23p_1/2,3/2, 2s_1/23d_3/2,5/2 [J=0, 1, 2, 3,4]) та Nе- подібного іона Ва (енергія електрона, що налітає 5.69,8.2 кэВ), для яких є відривними дані експерименту. Показано, що ключову роль у досягненні високої точності відіграють застосування калібровочно-інваріантних базисів орбіталей і коректне урахування обмінно-кореляційних ефектів (екранування та поляризаційна взаємодія зовнішніх квазічастинок), складаючи у середньому ~ 30-40%. Для декотрих станів шукані поправки змінюють результат у 2-3,5 рази. Показано, що розроблена в роботі релятивістська теорія забезпечує більш кращу згоду теорії з експериментом, ніж альтернативні теорії типу релятивістської ТЗ з компільованим “0” модельним наближенням, ТЗ з ДФ “0” наближенням, R-матричний підхід.

4.Вперше проведено докладний розрахунок перерізів, сил (енергії електрона, що налітає 0.425, 0.5, 0.75,1.045кеВ) збудження Ne-подібних іонів ClVIII,ArIX,CaXI,TiXIII,CrXV за рахунок зіткнень з основного стану у 37 збуджених станів (2s_1/22p_1/2,3/2, 2p_3/2,1/23s_1/2, 2p_3/2,1/23p_3/2,1/2 , 2p_3/2,1/23d_5/2,3/2, 2s_1/2 3s_1/2 ,2s_1/23p_1/2,3/2, 2s_1/23d_3/2,5/2[J=0,1,2,3,4]), і Ar-подібного іона Ва (енергії електрона 5.8, 9.5 кеВ), для котрих фактично є відсутніми будь-які надійні теоретичні чи експериментальні дані. На основі розрахункових даних показано, що найкращими “кандидатами” на лазерну генерацію є переходи у стани 2p_1/23s_1/2 [J=1], 2p_3/23p_3/2 [J=0], 2p_3/23d_5/2[J=2], 2p_3/23d_5/2 [J=4], 2s_1/23s_1/2 [J=0], 2p_1/23d_3/2 [J=1].

5. Вперше запропонована нова, ефективна схема розрахунку швидкісних коефіцієнтів для збудження багатозарядних іонів за рахунок зіткнення, яка базується на новому, енергетичному методі розрахунку характеристик електрон-іонних зіткнень та опису розподілу електронів континуума релятивістською функцією розподілу Максвелла-Больцмана. Проведено розрахунок температурної залежності швидкісних коефіцієнтів для збудження Ne-подібного іона Fe за рахунок зіткнень і показано, що, як і у випадку перерізів електрон-іонних зіткнень, отримані нами значення шуканих коефіцієнтів в цілому по величині є меншими, ніж значення, що отримані у межах R-матричного методу, і більшими у порівнянні із значеннями, отриманими методом релятивістської ТЗ з компільованим “0” модельним наближенням.

6.Вперше запропонований новий, непертурбативний метод розрахунку характеристик процесів електрон-іонних зіткнень у зовнішньому електричному полі будь-якої сили,який базується на енер гетичному підході і операторній ТЗ.Як ілюстрація проведено розрахунок сил зіткнень для збудже ння переходу між рівнями тонкої структури (2p²P_3/2-²P_1/2) основного стану F-подібних багато зарядних іонів з зарядом ядра Z=19-26 в присутності електричного поля з напруженістю e=10^-6, 10^-5 ат.од. Показано, що наявність електричного поля може привести до суттєвої зміни сил зіткнень.

16

Публікації автора:

1. Glushkov A.V.,Malinovskaya S.V., Korchevsky D.A., Loboda A.V., Gurnitskaya E.P., Shpinareva I.M., Diagnostics of the collisionally pumped plasma and search of optimal plasma parameters of X-ray lasing: Calculation of electron-collision strengths and rate coefficients for Ne-like plasma//Journ. of .Phys.CS (UK).-2005.-Vol.11-P.188-198.

2. Glushkov A.V., Ambrosov S.V., Ignatenko A.V., Korchevsky D.A., DC strong field Stark effect for non-hydrogenic atoms: consistent quantum mechanical approach// Int. Journal of Quantum Chem.-2004.-Vol.99,N5.-P.936-941.

3. Glushkov A.V.,Khetselius O.Yu., Korchevsky D.A., Gurnitskaya E.P., Loboda A.V., Prepelitsa G.P., Sensing the electron-collision excitation cross-sections for Ne-like ions of Fe in a plasma in the Debye shielding approximation// Sensor Electr. and Microsyst. Techn.-2007.-N2.-P.9-13

4. Glushkov A.V., Gurnitskaya E.P., Korchevsky D.A., Loboda A.V., Sensing the optimal plasma parameters for X-ray lasing: Debye shielding approach calculation of electron-collision excitation cross-sections for plasma ions // Sensor Electr. and Microsyst. Techn.-2006.-N2.-P.20-24.

5. Korchevsky D.A., Gurnitskaya E.P., Loboda A.V., Sensing the optimal plasma parameters for x-ray lasing: calculation of electron-collision excitation cross-sections for Ar-like plasma ions//Sensor Electr. and Microsyst. Techn.-2006.-N1.-P.18-22.

6. Korchevsky D.A., Loboda A.V., Elementary processes in a collisionally pumped plasma: 2. Calculation of the electron-collisional excitation cross-sections in the Ne-like plasma// Physics of Aerodisp. Systems.- 2004.-N41.-C.139-144.

7. Korchevsky D.A.,Energy spectra of Wannier-Mott excitons and hydrogen atom in a crossed DC electric and magnetic fields // Photoelectronics.-2004.-N13.-P.125-128.

8. Rusov V.D., Glushkov A.V., Korchevsky D.A., Vaschenko V.N., Ignatenko A.V. Stochastic dynamics of the atomic systems in the crossed electric and magnetic field: the rubidium atom recurrence spectra//Вісник Київ.ун-ту.Сер фіз-.мат.–2004.-N4.-P.433-438.

9. Glushkov A.V.,Korchevsky D.A., Gurnitskaya E.P., Florko T.A., Energy approach to QED theory of calculating electron-collision strengths and rate coefficients in the multi charged ions plasma//Proc.of XXV Int.Conf.on Photonic, Electronic, Atomic Collisions.- Freiburg (Germany).-2007.-P.Tu079.

10. Glushkov A. V., Loboda A.V., Korchevsky D.A., Diagnostics of elementary processes in a collisionally pumped plasma and search of the optimal plasma parameters for X-ray lasing//Proc. of the XII International Conference on Laser Optics (LO’2006) .-St.-Petersburg (Russia).-2006.-P. 71.

11. Malinovskaya S. V., Glushkov A. V., Korchevsky D.A., New laser-electron nuclear effects in a nuclear g transition spectra in atoms and their possible observation in the laser plasma//Proc. of the XII International Conference on Laser Optics (LO’2006) .-St.-Petersburg (Russia).-2006.-P.72.

17

12. Glushkov A.V., Korchevshy D.A., New effects of spectral lines giant broadening for rydberg atoms in a DC external field// Proc. of the 8^th International conference on atomic and molecular physics (ECAMP-8).- Rennes (France).-2004.-P.2-66.

13. Ambrosov S.V., Korchevsky D.A., Numerical calculation of energy spectra for multi-electron atoms in crossed strong electric and magnetic fields//Proc. of the VI International Conference Atomic and Molecular Pulsed Lasers (AMPL-2003).-Tomsk (Russia).-2003.-P.C2.

14. Ambrosov S.V., Glushkov A.V., Korchevsky D.A., Energy spectrum of hydrogen atom in an crossed dc electric and magnetic fields: new approach// Proc. of the XXIII International Congress on Photonic, Electronic and Atomic collisions (ICPEAC-2003).- Stockholm (Sweden).-2003.-P.We212.

15. Korchevsky D.A., New QED perturbation theory method for calculation of the elementary atomic processes rates in a plasma of multicharged ions//Proc. 8^th European Workshop “Quantum Systems in Chemistry and Physics”.-Spetses (Greece).-2003.-P.104.

16. Korchevsky D.A., New QED perturbation theory method for calculation of the electron-collisional excitation cross-sections in the multicharged ions// Proc.5^th European Workshop “Quantum Systems in Chemistry and Physics”.-Uppsala (Sweden).-2000.-P.138.

17. Korchevsky D.A,, Relativistic calculation of electron-collision excitation cross-sections in atomic ions: SOC effect//Proc.Europ.Sci. Found. REHE School and Workshop on Spin-orbit сoupling in Chem.Reactions.-Torun(Poland)-1998.-P.29.