利用经过评估的原子过程参数,针对惯性约束聚变等离子体计算了等离子体中的特征发射光谱.研究发现离子特征谱线的共振线强度比值、伴线与共振线强度比值对等离子体温度变化很敏感,而特征谱线的线形函数对等离子体密度变化较敏感.基于这些规律,我们分析了中国工程物理研究院最近几年惯性约束聚变的内爆实验测量结果,初步得到了一些发次对应的等离子体温度和密度状态.

本文介绍了在EBIT中,使用狭缝为电子束成像的过程.同时论述了对采集的像的修正和计算分析,以及对于采集图像和数据分析中存在的误差的分析.从而计算得到EBIT电子束的束流密度.并且讨论了在计算模拟中,针对EBIT和本实验所需要的一些特别设定.

本文在一级Born近似下,研究了激光场中正电子对基态氢原子的碰撞电离反应,并与入射粒子为电子的(e,2e)反应进行了对比.激光场中正电子态和敲出电子态分别采用Volkov波函数和Coulomb-Volkov波函数,靶原子的缀饰波函数由含时微扰论给出.计算结果显示激光缀饰的三重电离截面明显依赖于入射粒子电荷符号.激光越强,二者差距越大.

本文在一级近似下研究了激光场对μ子衰变过程的影响.激光场中末态电子用Dirac-Volkov波函数描写,其他粒子态用平面波旋量波函数描写.数值结果表明,中等强度的激光就可以影响μ的衰变行为.光场越强,衰变率修正越大;激光频率越高,对衰变的影响越弱.

利用散射矩阵理论,结合扩展的半经典闭合轨道理论和多通道量子亏损理论,计算了磁场中高里德堡H2分子的回归谱.该方法使用了两个空间散射矩阵来描述里德堡电子的动力学性质,计算中可以包括所有阶的实散射的作用.回归谱的每一个尖峰对应着一条闭合轨道,新的额外峰是由于弹性散射和非弹性散射所引起的通道内和通道间的轨道组合,进一步证明了体系通道间和通道内的散射具有同等的重要性.

在自旋轨道劈裂阵模型(SOSA)下,理论计算出类锌Au49+的双电子复合速率系数,得出其在电子温度 0.02 keV～5.0 keV范围内的变化规律,分析不同离化度离子的能级特征,及影响双电子复合速率系数的主要因素是相应的中间自电离态旁观电子主量子数、旁观电子角动量和电离能,这为实现等离子体的诊断提供了重要的参数.

将高功率脉冲激光作用于金属元靶产生等离子体,实验测试了并分析了靶上电势信号的时间演变规律及其成因,同时实验研究了激光能量、靶材料、靶结构等因素对靶上电势信号的影响.

本文利用基于相对论组态混合的扭曲波近似方法,细致研究了类镍钨离子从基态到3l-14l'(l=s,p,d;l'=0-3)各组态共106条单激发态能级,通过类铜双激发态3l174l'n"l"和3l175l'n"l"的电子碰撞共振激发速率系数.本工作的结果与R矩阵计算值相比较存在较大差别.

使用细致组态/不可分辨跃迁系模型计算了不同的温度、密度下金等离子体的辐射平均自由程,注意到了一个普遍存在的理论现象--低温区鼓包现象,并从光子的分频自由程和权重函数两个方面探讨了该现象形成的物理机制.

本文讨论正方形量子台球的输运性质,考虑电子以费米能量穿过台球区域,在台球出口和入口处对入射和出射波函数采用基尔霍夫散射.采用微扰论的Dyson方程得到半经典格林函数,并把赝路径半经典近似作微扰展开得到体系的传输矩阵元.比较了传输矩阵元的傅立叶变换谱的峰位置与腔内自由电子经典轨道长度,发现在精度允许范围内它们符合的很好.

本文讨论了平板式光子晶体能带结构的计算方法,并利用平面波展开法研究了聚苯乙烯材料制作的平板式光子晶体的能带结构与晶格类型、填充比两个主要结构参数之间的关系.计算给出了晶格类型及填充比发生变化时光子禁带的变化规律.研究发现,当填充比(r/a)介于0.1～0.5之间时,四边形晶格结构和六角形晶格结构奇模和偶模均存在光子带隙,蜂窝状晶格只有偶模存在光子带隙,而且只有当填充比r/a＞0.46时才出现光子带隙.本文所得结果对聚苯乙烯光子晶体的制作和进一步应用研究奠定了理论依据.

利用Lyapunov指数和分岔图研究了运动光学晶格中的Bose-Einstein condensate(BEC)粒子数密度的时空演化.数值分析了从周期运动改变到混沌运动的各种吸引子及相应的时间变化图,本文从理论上和数值模拟上来研究BEC的混沌性质.

应用固体与分子经验电子理论(EET)计算了铁电材料PbTiO3的价电子结构,根据得到的价电子结构,提出计算原子有效价电子数的近似公式和计算自发极化强度的方法,并计算了PbTiO3在铁电相的自发极化,计算结果与实验数据进行了对比分析,指出该经验理论用于研究铁电现象的可行性和有效性.

在LeRoy与Bernstein的工作基础上, 孙卫国等又建立了精确计算双原子分子离解能的新解析表达式.基于代数方法(AM)可以获得双原子分子的包含最高振动能级在内的所有高阶振动能级的精确数值这一事实,应用新公式研究了7LiD分子C1∑+电子态的振动能谱和分子离解能,获得了与实验值符合得非常好的理论结果.

本文将代数方法(AM; Sun et al, J.Mol. Spectrosc. 2002,215:93)和Rydberg-Klein-Rees (RKR) 方法相结合,获得了基态6LiH和7LiD同位素分子的高振动激发态能谱和Rydberg-RKR势能.所得势能产生的振动能谱同实验数据及AM结果均很好相符.这套方法可以用来有效研究分子内长程相互作用势.

根据Mie散射理论,对微球腔体结构的光学特性进行了计算,得到了相应的光学截面和发射率光谱,对研究微腔体结构的光学特性提供了理论依据.

本文采用量子力学从头算方法,运用电相关单双耦合CCSD(T)/6-311++G(3df,2pd)和QCISD(T)/6-311++G(3df,2pd)研究了PH、PD分子基态的结构与势能函数,计算出了这些分子的光谱数据(ωe、ωeχe、Be、αe、De),结果与实验光谱数据吻合较好.这表明上述分子基态的势能函数可用经修正的Murrell-Sorbie+c6函数来表示.

应用相对论组态相互作用方法,对Fe4+离子进行大规模组态相互作用的计算.对辐射跃迁几率(振子强度)的研究结果表明:组态相互作用对不同跃迁系的影响有很大的差异.对文献中报道比较多的3p63d34p→3p63d4跃迁系,影响较小;而对3p53d5→3p63d4和3p63d34f→3p63d4等跃迁系,影响非常强烈.目前的研究现状表明,对后两个跃迁系,并没有得到收敛的结果,有待于进一步的研究.

利用组态相互作用方法和扭曲波近似方法系统地计算了Xe10+离子的能级、振子强度、辐射跃迁速率以及电子碰撞强度.用得到的原子参数模拟了冕平衡条件下Xe10+离子EUV (Extreme Ultra-violet) 波段(5～20 nm)的发射谱,发射谱的波长位置和相对强度与实验结果符合得较好.研究表明: 在较宽的等离子体条件范围内,发射谱的相对强度对温度和密度不敏感.

采用量子力学从头算方法,运用二次组态相互作用方法QCISD(T)结合6-311++G(3df,2pd)基组对CaH,CaD分子基态进行了几何结构优化、计算出了它们的光谱数据(ωe、ωeχe、Be、αe、De),结果与实验光谱数据吻合较好,表明上述分子基态的势能函数可用Murrell-Sorbie函数来表示.

用多组态自洽场方法,结合我们提出的半经验拟合公式,计算了高离化态类钴Ag20+离子3p63d9-3p53d10,3p63d9-3p63d84p跃迁和振子强度,并与实验符合得较好.

在改进的平均原子模型的基础上,在中心场近似下用分波法来处理部分自由电子密度分布函数,提高了电子波函数、电子占据数等原子参数的计算精度.通过平均近似处理,给出了劈裂的能带.通过使用分波法来准确计算贵金属Au的电子状态方程.

运用原子分子群表示方法,首先确定NaLi分子的电子基态(X1∑+).然后选用6-311++G(3df,2pd)基组优化计算得到NaLi分子基态(X1∑+)的平衡结构和离解能, 采用电子相关QCISD (T)方法结合6-311++G(3df,2pd)基组对NaLi分子基态进行单点能扫描计算.最后用单点扫描计算值结合优化计算所得参数去拟合Murrell-Sorbie 函数,得到了NaLi分子基态的势能函数.用该势能函数计算的光谱常数与实验结果符合得很好,表明拟合确定的势能函数能精确地描述基态NaLi分子的结构和性质.

首次用单粒子格林函数理论方法研究了二氧甲基甲烷的轨道离化能谱和电子动量谱,通过比较DFT和ADC(3)方法在不同基组下的理论计算结果,说明了基组中弥散函数的重要性,并验证了端基异构效应的存在.

利用双中心原子轨道强耦合方法研究了H+离子与里德堡态的Li(5d)原子碰撞的电荷转移过程,计算了5d电子转移到氢原子各个次壳层的态选择截面及总截面.研究了态选择截面随俘获电子主量子数及角量子数变化的规律,并尝试给出了解析的标度关系;探讨了标度规律随入射粒子能量的变化,分析了高激发态电子电荷转移过程的动力学机制.

应用双中心的原子轨道强耦合方法研究了理想等离子体环境中的He2+-H碰撞的电荷转移过程,计算了不同德拜半径下随入射粒子能量变化的单电子俘获过程的总截面及态选择截面.计算结果表明:随着德拜半径的变化,等离子体中原子的电子波函数及其能量本征值发生了显著的变化;而且,随着屏蔽效应的增加,发生电荷转移过程的反应通道的个数逐渐减少,因此导致总的单电子俘获截面也逐渐减小.

本文使用经典轨道蒙卡方法研究了弱耦合等离子体环境中的裸核离子与基态氢原子碰撞的电荷转移和电离过程,碰撞能量在10-900 kev/amu范围.粒子间的相互作用使用了含与入射速度相关的动力学效应的Debye-Hückel模型.确定了等离子体屏蔽效应所造成的初态电子坐标与动量的微正则分布.研究了电荷转移和电离过程的总截面与等离子体参数、入射离子电荷、速度的关系.计算结果表明:等离子体环境效应对重离子碰撞过程的影响显著,特别是在低速碰撞时.同时给出了在不同Debye长度(1-50a0)和不同入射离子核电荷数(1～14)条件下的计算结果.

用BBK模型和修正后的BBK模型对入射能为27.2 eV时,共面非对称几何条件下电子离化氢原子的三重微分散射截面进行了计算,并把结果与一级玻恩近似下的计算结果以及实验数据进行了比较,对修正后的BBK模型中非一阶效应进行了分析和探讨.

本文研究了近理想等离子体中的电子弹性散射过程.利用Debye-Hückel模型考虑等离子体环境对电子与离子间相互作用的屏蔽效应.结合分波法计算了不同Debye长度情况下,电子与不同核电荷数离子散射的分波相移和微分散射截面.研究了散射波函数、分波相移和微分截面随等离子体屏蔽参数的变化规律.最后,基于Spitzer公式, 初步讨论了分波法计算的等离子体的电导率与卢瑟福公式计算的电导率之间的区别.

利用经典径迹蒙特卡罗研究了H+离子与Li(5f)碰撞单俘获过程,分析了不同碰撞速度时截面随末态主量子数n变化的分布行为,截面随末态n变化的分布中存在一个明显峰值,此峰值对应的n随碰撞速度变化不是很明显.同时还计算了不同碰撞速度下,截面随末态角量子数l变化的规律,在截面随角量子数l变化的分布中,存在一个最大峰值,此峰值对应的角动量为lmax, lmax随着碰撞速度的增加而减小,由于l≤n-1的限制,从而使l的分布有两种不同的行为.

利用全量子的分子轨道强耦合方法,我们研究了基态的O3+(2s22p2P)与氚分子和氢分子碰撞的电荷转移过程,计算了方位角为45°,能量分别为0.1 eV/u,1.0 eV/u,100 eV/u,500 eV/u的单电子俘获的振动分辨的态选择截面及总截面.分子轨道强耦合计算中采用了自旋耦合价带理论计算的三原子分子势能面和径向耦合矩阵元.对体系的电子运动同H2(T2)或H+2(T+2)的转动和振动之间的耦合,根据能量的不同,分别采用了无限阶的冲量近似或振动冲量近似.结果发现,低能O3+与H2碰撞电子俘获过程中靶的同位素效应显著: 对不同的同位素靶,单电子俘获的总截面以及振动分辨态选择截面的分布明显不同;入射离子能量越低,同位素效应越显著.

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G·基组水平上对(LiN3)n(n=1～2)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的振动特性、成键特性和电荷布局等性质进行了理论研究.结果表明,LiN3团簇最稳定构型为直线构型;(LiN3)n(n=1～2)团簇中N-N键长在0.1146～0.1203 nm之间,N-Li键长在0.1722～0.1987 nm之间;团簇中Li原子全部显正电性,越靠近Li原子的N原子负电性越强,在直线构型的N-3离子中,两端的N原子均具负电荷,而中心N原子具正电荷.

利用基于相对论组态混合的扭曲波近似方法计算了从类钴金离子的基态3s23p63d9(J=5/2) 经过类镍的3l17nl"和3l164l'nl"电子组态的双电子复合速率系数,并考虑了级联辐射到可自电离能级退激的影响,给出了包含级联辐射在内的能级到能级的外推方法.

基于密度泛函理论(DFT), 我们研究了SinB(n=1～12)团簇的稳定性. 结果表明: SinB的基态构型是在Sin-1B的基态或亚稳态构型上带帽一个Si原子而得到; 随着团簇尺寸的增大, B原子逐渐从吸附在Sin团簇的表面位置移动到Sin团簇笼内; 掺杂B原子提高了纯硅团簇的稳定性; 电子总是从Si向B转移, B原子所带的电荷数不仅与B原子的配位数有关, 还与SinB团簇的基态结构密切相关.

采用球壳层模型研究了C60团簇与稠密等离子体的相互作用.假定离子团中离子之间的位置矢量的取向是随机的,在线性化的伏拉索夫-泊松理论框架下,借助于经典的等离子体介电函数,推导出C60离子团簇的自能和阻止本领的解析表达式.通过数值求解离子团半径变化的运动方程,研究了团簇的库仑爆炸过程,并讨论了入射速度、等离子体密度和电子温度对自能、阻止本领和库仑爆炸的影响.结果发现自能中的尾流效应降低了C60团簇离子的库仑爆炸速度,甚至可以稳定C60团簇的结构.

用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法, 在6-31G(d)的水平上对Si6N2团簇的可能结构进行了几何结构优化和电子结构计算, 得到了16个可能的异构体. Si6N2团簇的最稳定结构是有4个Si-N键和4个Si-Si键的三维结构.自然键轨道方法分析成键性质的结果表明,Si-N键中Si原子向N原子有较大的电荷转移,因此Si-N原子间有较强的电相互作用;最强的IR和Raman谱峰分别位于1359.14 cm-1和1366.29 cm-1处;并计算了Si6N2团簇的最稳定结构的极化率和超极化率.