【摘要】：重粒子碰撞過程的研究在天體物理、受控核聚變、等離子體物理等諸多實際問題中都具有廣泛的應用前景。而離子與原子/分子碰撞是一個包含多體耦合的復雜動力學過程，在此過程中反應通道豐富、物理機制復雜，一直以來都是原子分子物理中非常重要的研究領(lǐng)域。在這些碰撞反應通道中，多電子關(guān)聯(lián)的電荷移轉(zhuǎn)和電子損失過程的研究更是一個前沿熱點問題，如何精確地計算這些過程中的反應截面對理論研究提出了巨大的挑戰(zhàn)。 本文基于含時密度泛函理論（TDDFT）框架創(chuàng)新性地發(fā)展了一個半經(jīng)典的重粒子碰撞模型。電子動力學采用量子的含時密度泛函理論描述，單粒子波函數(shù)利用實空間的均勻網(wǎng)格做展開，離子動力學采用經(jīng)典的牛頓方程描述，其運動軌跡為開放自由度的彎曲軌道。電子與離子之間的相互作用采用模守贗勢描述，電子與離子之間的反饋效應通過艾倫費斯特方法自洽耦合。整個模擬過程通過時間反演對稱方法做實時間演化，碰撞反應過程中的離化電子通過模擬計算空間邊界處的可調(diào)吸收勢平緩吸收。我們提出的坐標空間平移技術(shù)很好地解決了碰撞電荷轉(zhuǎn)移末態(tài)入射離子與靶原子/分子的重新排布問題。在碰撞反應末態(tài)，電荷轉(zhuǎn)移和電子損失的靜態(tài)幾率借助單粒子波函數(shù)提取。本論文采用含時密度泛函理論的碰撞模型研究了中高能區(qū)質(zhì)子（H+）、阿爾法離子（He2+）與氣體原子/分子碰撞的電荷轉(zhuǎn)移和電子損失截面，主要工作包括如下幾個方面： 1.采用含時密度泛函理論的重粒子碰撞模型計算了質(zhì)子（H+）與氧原子（O）、氖原子（Ne）和氬原子（Ar）碰撞的單、雙電荷轉(zhuǎn)移截面，并對比了不同碰撞參數(shù)下碰撞電子密度的演化過程。當前理論第一次計算得到的雙電荷轉(zhuǎn)移截面與已有實驗數(shù)據(jù)有量級差別，我們分析了其原因。 2.采用含時密度泛函理論的重粒子碰撞模型計算了阿爾法離子（He2+）與氖原子（Ne）和氬原子（Ar）碰撞的單、雙電荷轉(zhuǎn)移和多電子損失截面，以及電荷轉(zhuǎn)移和電子損失的總截面。相比于其它理論數(shù)據(jù)，計算得到的截面在廣泛的能量區(qū)間與實驗數(shù)據(jù)符合得很好，但多于兩電子的損失截面與實驗偏離較大，我們分析了原因。 3.采用含時密度泛函理論的重粒子碰撞模型計算了質(zhì)子（H+）與水分子（H2O）碰撞的電荷轉(zhuǎn)移和電子離化的總截面。相比于其它理論數(shù)據(jù)，當前理論計算了更廣泛能量范圍的碰撞反應截面，并與實驗符合的很好。另外，分析了不同水分子空間構(gòu)象下的碰撞過程，給出了碰撞解離過程中的電子和離子的演化情況。 此外，本論文還利用含時密度泛函理論計算了鈉四團簇（Na4）以及一系列鋰團簇（Lin，n=2-11,20）的光吸收截面。分析了兩組測量Na4團簇光吸收譜的實驗產(chǎn)生分歧的原因。計算得到的鋰團簇結(jié)構(gòu)信息與已有理論數(shù)據(jù)符合很好，利用量子尺寸效應系統(tǒng)分析了鋰團簇的構(gòu)型與光吸收截面之間關(guān)系。最后，分析了激光極化方向?qū)a4團簇共振與非共振離化過程的影響。
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：O571.6
【圖文】：

氏度高溫來實現(xiàn)聚變反應[10]。圖1.1中的托卡馬克（Tokamak）裝置是實現(xiàn)磁約束核聚變反應的最重要裝置，是公認的解決未來聚變反應堆工程及物理問題的途徑[11,12]。

P 和靶原子（或分子）T 碰撞的模擬計算空間示意圖，陰影部分為擬計算空間的直徑，b 為碰撞參數(shù)，v 為入射速度，所示平面為 x入射離子 P 和靶原子（或分子）T 碰撞的模擬計算空間示，碰撞參數(shù) b 平行于 y 軸，模擬計算空間的 x-y 平面為碰

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 丁逸驍;朱銀鋒;;超導托卡馬克工程研究概況[J];低溫與超導;2011年08期

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本文編號：2732239