[논문 리뷰] Atomic data calculations by Z-expansion method for doubly excited states 2lnl' and 1s2lnl' of highly charged ions with Z=6-36. I. Transitions from the states with n=2,3

F. F. Goryayev, A. M. Urnov외 1명|ArXiv.org|2006. 03. 20.

Atomic and Molecular Physics인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 고전하 이온 (Z = 6–36)에서 이중으로 여기진 상태 2lnl′ 및 1s2lnl′에 대해 MZ 코드에 구현된 개선된 Z-확장 방법을 사용하여 매우 정확한 원자 데이터를 제시한다. 일阶 스크리닝 보정 및 캐스케이드 전이 효과를 포함시킴으로써 저자들은 이전 계산과 비교해 자가이온화 속도를 20–50% 감소시켰으며, 다구성계 방법과 10% 이내로 일치시켰다. 본 연구는 n = 2,3에 대해 파장, 복사 전이 확률 및 자가이온화 속도를 제공하여 뜨거운 플라즈마에서 이elect론 라인 스펙트럼 분석의 기초를 마련한다.

ABSTRACT

The wavelengths and radiative transition probabilities for transitions 2lnl'-1snl", 2lnl'-1s2l", 1s2lnl'-1s^2.nl", 1s2lnl'-1s^2.2l", and the autoionization decay probabilities for doubly excited states 2lnl', 1s2lnl' were calculated in ions with atomic numbers Z=6-36 for n=2-10, l'=0-3. The calculations were carried out by means of the MZ code based on the Z-expansion method. Relativistic corrections were taken into account within the framework of the Breit operator. The main difference with previous calculations by MZ code consists in accounting for the first order corrections in powers of 1/Z, corresponding to the screening effects, in calculations of autoionization rates. New data for comparatively large rates are about 20-50% less as compared to previous ones and are in a agreement within 10% with the results of calculations made by the methods based on multi-configuration wave functions with non-relativistic and relativistic orbitals. Some refinements and corrections concerning the energies and radiative transition probabilities were also introduced in the MZ code. In this paper the main formulas used in a modified MZ-code and the data needed for description of dielectronic satellites with n=2,3 are given; the data for higher n will be presented in the following publications.

연구 동기 및 목표

• 고전하 이온 (Z = 6–36)에서 이중으로 여기진 상태 2lnl′ 및 1s2lnl′에 대한 원자 데이터 정확도를 향상시키기.
• 자기이온화 속도 계산을 위해 첫째단계 스크리닝 보정 및 캐스케이드 전이 기여를 포함한 MZ 코드를 개선하기.
• 뜨거운 플라즈마 진단을 위한 이elect론 위성 스펙트럼에 대한 신뢰할 수 있는 파장, 복사 전이 확률 및 자가이온화 붕괴 속도 제공하기.
• 이전 Z-확장 계산에서 관측된 자기이온화 속도의 이질성 문제를 줄이기 (이전에는 다구성계 방법과 최대 2배의 차이가 있었음)

제안 방법

• 비교적 1/Z에 대한 섭동 전개를 사용한 Z-확장 방법을 적용하며, Relativistic 보정은 Breit 연산자를 통해 포함된다.
• 자기이온화 궤도적 적분에 첫째단계 스크리닝 효과를 포함시키기 위해 MZ 코드를 수정하여 이전 버전보다 정확도를 향상시켰다.
• 에너지 행렬은 비상대론적, 스핀에 무관한, 스핀에 의존하는 Breit 해밀토니안의 항들을 사용하여 구성되며, 적합도 향상을 위해 반경험적 보정 (∆Ex)이 적용된다.
• 각운동량 결합은 Wigner 3j 및 6j 기호를 사용하며, 전이 진폭의 행렬 요소 계산에 M-요소가 사용된다.
• 복사 전이 확률은 전기 dipole 행렬 요소에서 계산되며, 자기이온화 속도는 스크리닝 보정이 적용된 이전자기 전이 적분에서 유도된다.
• 이 방법은 현대 PC에서 1분 이내로 빠른 계산이 가능하며, 전체 이소전자열에 적용 가능한 결과를 제공한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Z-확장 방법에서 첫째단계 스크리닝 보정이 고전하 이온의 이중으로 여기진 상태에서 자기이온화 속도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 이 연구에서 개선된 자기이온화 속도는 다구성계 파동함수 방법 결과와 어느 정도 일치하는가?
• RQ3 캐스케이드 전이 (3-2)를 포함시키면 이elect론 위성선 강도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 계산된 파장과 전이 확률은 토카막 및 EBIT 스펙트럼에서의 실험 데이터와 어떻게 비교되는가?
• RQ5 수정된 MZ 코드는 계산 효율성을 유지하면서도 고정밀 다구성계 계산 결과와 개선된 일치를 이룰 수 있는가?

주요 결과

• 첫째단계 스크리닝 보정을 포함시킴으로써 이중으로 여기진 상태 2lnl′ 및 1s2lnl′의 자기이온화 붕괴 확률은 이전 Z-확장 계산 대비 20–50% 감소하였다.
• 개선된 자기이온화 속도는 비상대론적 및 상대론적 오비탈을 사용한 다구성계 계산 결과와 10% 이내로 일치하였다.
• 전이 2lnl′ →1snl′′, 2lnl′ →1s2l′′, 1s2lnl′ →1s2nl′′, 및 1s2lnl′ →1s22l′′에 대한 복사 전이 확률이 향상된 정확도로 제공되었다.
• 수정된 MZ 코드는 에너지 준위 및 전이 확률에 대한 보정을 포함하여 [Li] 및 아르곤 이온의 실험 데이터와의 일관성을 향상시켰다.
• Z = 36 및 n = 2 → n = 1일 때, 전이 파장은 0.80327 Å, 전이 에너지는 15.435 keV, 전이 확률은 4.36×10¹ s⁻¹로 계산되었다.
• n = 2 및 n = 3 이elect론 위성선에 대한 데이터가 상세히 제시되었으며, 더 높은 n 상태는 향후 발표에서 다룰 예정이다.