【摘要】：隨著各種大型地基望遠(yuǎn)鏡和太空望遠(yuǎn)鏡等天文觀測技術(shù)的不斷發(fā)展，人們獲得了大量前所未有的高分辨率、高信噪比的天體光譜。這些高質(zhì)量光譜為研究各類天體的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)以及演化帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。天體中化學(xué)元素的豐度及其演化與很多天體問題密切相關(guān)。應(yīng)用原子譜線的振子強(qiáng)度對天體光譜的強(qiáng)度進(jìn)行分析可獲得天體元素豐度。天文學(xué)家根據(jù)對豐度分析和合成光譜計算的研究經(jīng)驗指出，實驗方法得到的振子強(qiáng)度較理論計算結(jié)果更準(zhǔn)確。目前，能級自然輻射壽命結(jié)合躍遷分支比是獲得振子強(qiáng)度最準(zhǔn)確和最可靠的實驗方法之一。因此，準(zhǔn)確充足的原子能級自然輻射壽命、躍遷分支比、振子強(qiáng)度（躍遷幾率）對天體物理研究非常重要。 天體光球?qū)庸庾V中含有大量鐵峰元素譜線。由于這些元素具有非常低的電離勢，元素主要以一價離子形式存在，中性原子數(shù)量很少。然而，正是因為中性原子數(shù)量少，光球?qū)幽硞�物理條件的改變可能導(dǎo)致原子數(shù)量變化一倍以上，利用中性原子的這種敏感性可以檢驗天體光球?qū)拥睦碚撃Ｐ�。因此，鐵峰元素原子輻射參數(shù)的研究非常重要。在天文觀測中，人們經(jīng)常觀測到稀土元素光譜，尤其在一些化學(xué)特殊星中，稀土元素的豐度是太陽系豐度的103 105倍。研究稀土元素的豐度可以促進(jìn)化學(xué)特殊星中恒星核合成理論的發(fā)展。所以，充足準(zhǔn)確的稀土元素原子或離子的輻射參數(shù)非常重要。鑒于鐵峰元素和稀土元素在天體物理中的重要研究價值，本文針對錳、鎳、釔和鑭四種元素的原子或離子的輻射參數(shù)進(jìn)行測量研究，獲得了大量可靠的結(jié)果。 本文采用激光誘導(dǎo)等離子體技術(shù)獲得自由原子或離子，運用時間分辨激光誘導(dǎo)熒光方法將自由原子或離子選擇激發(fā)到目標(biāo)能級，再用快的時間探測技術(shù)記錄自發(fā)輻射的熒光衰減曲線。通過對熒光衰減曲線進(jìn)行e指數(shù)擬合或解卷積擬合得到能級壽命。在分支比測量中，使用空心陰極燈獲得原子或離子的發(fā)射譜。因為譜線經(jīng)過空心陰極燈窗口、空氣、光柵光譜儀和光電倍增管后強(qiáng)度會有所損耗，并且這種損耗隨波長變化，所以實驗前要測量整套儀器對譜線強(qiáng)度的削弱程度隨波長變化的函數(shù)關(guān)系，即響應(yīng)曲線。分析同屬一個上能級各個譜線的強(qiáng)度并用響應(yīng)曲線進(jìn)行修正以獲得不同譜線的分支比。已知能級壽命與躍遷分支比可以推導(dǎo)出躍遷幾率和振子強(qiáng)度。 運用上述實驗方法，本文完成了如下工作：1）測量研究了錳原子能級位于45754.27cm1到54950.81cm1之間的32個激發(fā)態(tài)能級壽命和鎳原子能級位于28578.018cm1到50851.199cm1之間的17個激發(fā)態(tài)能級壽命。據(jù)我們所知，26個錳原子能級壽命和9個鎳原子能級壽命是文獻(xiàn)中未見報道的。2）測量研究了鑭原子及一價離子共60個能級壽命，其中40個為鑭原子能級壽命，能級分布在24507.87cm1到52030.4cm1之間；20個為鑭一價離子能級壽命，能級分布在26414.01cm1到56035.70cm1之間。據(jù)我們所知，34個鑭原子能級壽命和17個鑭一價離子壽命是文獻(xiàn)中未見報道的。此外，根據(jù)電偶極躍遷選擇定則確定了鑭原子能級51939.2cm1和52030.4cm1的總角動量量子數(shù)J值。3）測量研究了釔原子能級位于27824.50cm1到50254.0cm1之間的34個能級壽命，其中27個結(jié)果是文獻(xiàn)中未見報道的。應(yīng)用空心陰極燈發(fā)射光譜法測量研究了釔原子64條譜線的分支比，結(jié)合本文測量的12個釔原子能級壽命確定了這些譜線的躍遷幾率和振子強(qiáng)度。所有能級壽命和大部分分支比、躍遷幾率、振子強(qiáng)度的誤差都在10%以內(nèi)。 總之，本文測量的能級壽命、分支比、躍遷幾率以及振子強(qiáng)度對天體物理學(xué)研究來說是一類極其重要的原子數(shù)據(jù)。精確的原子數(shù)據(jù)可以幫助建立完善的天體理論模型、確定天體元素豐度以及檢驗恒星核合成理論。除此之外，這些原子數(shù)據(jù)也對高等原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展、等離子體診斷以及核反應(yīng)過程模擬等許多領(lǐng)域具有不可替代的重要科學(xué)和應(yīng)用價值。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O562.3
【圖文】：

21 2 12）表明在指數(shù)衰減曲線 e rt上疊加一個頻率為 的調(diào)調(diào)制信號稱為量子拍，如圖 2.8 所示。量子拍給熒光信號擬合帶來EfE2E1Ej圖 2.7 短脈沖激光相干激發(fā)兩個能級

( ) ( ) /ij i ij ijI t N t A h ………………………………（幾率根據(jù)（2.17）式可以表達(dá)成：( )( )ij ijijiI tAN t h ……………………………………（2.18）式帶入（2.16）式得：ij ij ij ijijij ik ikikj kkA I IRA II …………………………（ij ij ijI I 表示光子流強(qiáng)度。因此，實驗上可以通過光電倍增管探測每個ij 的熒光強(qiáng)度（光子流強(qiáng)度）來得到分支比。.2 用發(fā)射光譜法對分支比的測量

分支比實驗要求分光儀器具有很高的光譜分辨本領(lǐng)。本文使用儀進(jìn)行分光，其內(nèi)部裝有三塊刻線分別為 2400、1800 和 600 g/cm 的閃應(yīng)的閃耀波長分別為 240，500 和 1000 nm。當(dāng)入射狹縫和出射狹縫為，三塊光柵的分辨率可以達(dá)到 0.015、0.03 和 0.06 nm。因為譜線經(jīng)過空窗口、空氣、光柵光譜儀和光電倍增管后強(qiáng)度會有所減弱，并且減弱的圖 2.10 實驗采用的響應(yīng)曲線

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張巍;天體光譜中幾種重要原子離子的能級自然輻射壽命的測量[D];吉林大學(xué);2011年

本文編號：2753873