重离子内壳层激发共振复合过程研究

Inner-shell electron excitation resonant recombination process in highly charged heavy ion is of vital for fundamental physics in extremely strong electromagnetic field. The resonant recombination strength is also needed for fusion plasma research. In this project, we are going to make systematic studies of electron ion collisions of heavy ions with different number of L-electrons, using the excellent charge state adjusting ability of the electron beam ion trap. We are going to study the resonant strengths, resonant energies and stabilization photon spectra of dielectronic recombinations. The results will provide systematic experimental data for testing and improving many body theory, and for testing the atomic theory in extremely strong electromagnetic field. The studies in this project will also provide accurate atomic data for fusion plasma modelling. For instance, the selected tungsten charge states covers the main range in core plasma of ITER. The results from this study will be useful for the modelling of radiation cooling of ITER core plasma.

重元素高电荷态离子内壳层激发共振复合过程是研究超强电磁场条件下基础物理的极好载体；重元素离子共振复合强度系数也是聚变等离子体研究所亟需的重要原子物理参数。本项目充分利用电子束离子阱装置对离子电荷态的可控性，通过依次增加重元素离子L壳层电子数的方法，系统地研究离子与电子碰撞产生的内壳层激发双电子复合过程，以此研究多电子效应对碰撞强度、离子能级结构的影响。研究结果将为多体动力学理论的完善提供系统的实验数据，检验描写原子体系的基础理论在极端强场下的适用性。同时，本项目研究内容的选择，也针对聚变等离子体研究的需求，提供关键原子参数，例如其中对钨的研究，包含对应如ITER堆运行时芯部等离子体温度下的主要钨离子电荷态，其共振截面数据有助于建模研究ITER芯部等离子体热辐射效应。

高电荷态重离子是研究强电磁场条件下离子结构及离子与电子碰撞中的Breit效应、电子关联效应等基础物理的极好载体；它的能级结构、跃迁光谱及其与电子碰撞截面等数据是聚变等离子体研究所亟需的重要原子参数。.本项目利用电子束离子阱装置，使用共振俘获内壳层激发的方法，产生了类硼钨和铋离子双激发态，测量了其自发辐射退激光谱，研究发现Breit作用尤其是其中的电子间延迟势相互作用部分在类硼重离子双激发态辐射退激中具有重要贡献，它极大地改变了相关能级的辐射分支比。.项目组开展了类氦至类碳钡离子K壳层激发双电子复合研究，获取了双电子复合共振强度，研究中发现了束缚电子与入射电子间的Breit作用势对Ba离子细致能级KLL-DR共振强度贡献极大，但由于各能级间正负贡献相互抵消，它对总共振强度贡献较小。.项目组还使用静态能量扫描和复合光谱测量的方法，首次开展了开L壳层钨离子的电子碰撞截面实验测量，获得了精确的钨离子电离截面参数，讨论了电子间Breit效应对电子碰撞电离的作用，发现其在数倍于电离能的高能区域具有不可忽略的影响。.研究中还发展了离子价态分析装置，基于此装置我们得以分辨并研究复杂离子体系中的禁戒跃迁光谱。研究发现在多电子复杂离子体系中，电子关联效应在离子结构中变得极其重要，如类钙离子3d2组态结构中，芯电子对的关联作用不可忽略。.研究结果帮助我们很好地理解了重离子中束缚电子间、束缚电子与自由电子间的非库伦势效应，以及电子对关联作用对离子结构的影响。研究中精确测量的电子离子碰撞截面、能级结构和光谱数据可作为后续理论研究及等离子体诊断的基准数据。.项目共支持发表论文8篇，培养博士研究生1人，硕士研究生2人。