Радиационные и оже-распады многозарядных высоковозбужденных ионов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.02 ВАК РФ

Кочура Наталья Олеговна

РАДИАЦИОННЫЕ И ОЖЕ-РАСПАДЫ МНОГОЗАРЯДНЫХ ВЫСОКОВОЗБУЖДЕННЫХ ИОНОВ

Специальность 01.04.02 - теоретическая физика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург - 200?'

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Исследования процессов распада возбужденных состояний атомов и молекул, находящихся в твердых телах или газообразных средах дает ценную информацию о внутреннем строении этих объектов. Изучение спектров рентгеновского излучения и Оже-электронов является мощным инструментом исследования структуры и процессов возбуждения конденсированных сред и, поэтому рентгеновская и Оже-епектроекопня в настоящее время широко используются физиками и другими исследователями в фундаментальных и практических целях.

Изучение радиационных и Оже-спектров позволяют получать важные данные о межатомных взаимодействиях, осуществлять химический анализ газа, определять элементарный состав поверхностных слоев атмосфер и твердых тел. Кроме того, особый интерес представляют спектры Оже-электронов и радиационные спектры, 'жепериментально полученные со спутников, так как они служат основными источниками информации об удаленных космических объектах, недоступных прямым исследованиям средствами современной космонавтики. В настоящее время осуществляются наблюдения небесных объектов в широком диапазоне электромагнитного излучения, начиная от радноволнового диапазона и заканчивая самыми энергичными фотонами, энергия которых достигает величины 101'1 эВ.

В частности, в последние годы обнаружено, что кометы являются сильным источником излучения в рентгеновском и жестком ультрафиолетовом диапазоне длин волн (Х= 0.01 + 10 нм) [1-7]. Открытие в 1997 году высокой светимости (-lO^W) кометы Хиякутаке (Hyakutake) в рентгеновском и жестком ультрафиолетовом диапазоне было неожиданным, поскольку было хорошо известно, что кометы холодные объекты. Дальнейшие исследования спектров других комет показали, что излучение высокоэнергичных квантов является, по-видимому, характерным для всех активных комет [2-4]. В настоящее время известно более двадцати комет, которые являются эффективными источниками рентгеновского излучения.

Наблюдения кометы С/1999 S4 (LINEAR) с помощью орбитальной рентгеновской обсерватории Чандра (Chandra) в 2000 году позволили зафиксировать рентгеновское излучение ионов кислорода и азота. Детальные исследования спектров показали, что этой рентгеновское излучение возникает при столкновениях ионов из солнечного ветра с газом кометы. Солнечный ветер представляет собой поток атомов и ионов, основную часть которого составляют водород (92% от общего объема) и гелий (8%), а тяжелые элементы (-0.1%) представлены многозарядными ионами углерода, азота и кислорода, имеющими

не более двух электронов в основном состоянии. При достижении атмосферы кометы, состоящей из смеси газообразных ГЬО, СО, ОЦ, 1ЬСО, N11? и пыли [3], солнечны!) ветер значительно снижает свою скорость за счет столкновений, образуя в ближнем к ядру слое "зону застоя", в которой столкновения частиц ветра и атмосферного газа довольно часты. Максимум светимости в рентгеновском диапазоне приходится именно на эту область кометы. Таким образом, из всех существующих механизмов образования рентгеновских у-квантов, наиболее вероятным является процесс распада возбужденных состояний многозарядных ионов, образующихся в результате перезарядки между пролетающими ионами солнечного ветра и нейтральными атомами и молекулами атмосферного газа кометы.

При низких энергиях столкновения в системе "ион-атом" сопровождаются двухэлектронным захватом, основной причиной которого является процесс перезарядки между многократными ионами солнечного ветра и нейтральными атомами и молекулами атмосферного газа планет и комет. При перезарядке налетающий многозарядный нон "обдирает" один или два электрона с нейтрального атома-мишени или молекулы-мишени [4,5], что приводит к одноэлектронному или двухэлектронному захвату. Одноэлектроннын захват при перезарядке ионов и распад получаемых возбужденных состояний изучен достаточно хорошо [8, 9], а исследований двухэлектронного захвата проводилось намного меньше. Поэтому особый интерес изучения представляет именно двухчлектронный захват и распад соответствующих состояний в силу малой изученности. Теоретический анализ процессов распада двухэлектронных состояний, наряду с распадом одноэлектронных возбуждений, позволяет проанализировать спектры излучения комет, получить информацию о распределении плазмы солнечного ветра и нейтрального газа в отдаленных слоях солнечной системы.

Двухэлектронный захват с наибольшей вероятностью происходит на высоковозбужденные уровни, которые впоследствии претерпевают радиационный распад возбужденного состояния со стабилизацией обоих электронов на ионе или Оже-распад с отрывом одного из электронов. Однако на спутниках измеряются каналы как Оже-распада, так и радиационного распада. Двухэлектронные возбуждения распадаются в основном за счет Оже-процесса [10], вероятность которого более чем на 3 порядка превышает вероятность радиационного распада.

Диссертация посвящена определению и анализу спектров радиационного и Оже-распадов дважды возбужденных состояний различных ионов кислорода, углерода и азота. Ионы этих элементов присутствуют в солнечном ветре и атмосферах планет, поэтому

представляют большой интерес с астрофизической точки зрения, особенно при интерпретации электронных спектров, полученных на спутниках.

Кроме того, анализ этих спектров представляет интерес для физики плазмы, поскольку в последние годы интенсивно развиваются спектроскопические исследования горячей астрофизической и лабораторной плазмы в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах спектра. Объектом изучения при этом являются спектры многозарядных ионов [II]. В солнечной короне и других астрофизических объектах концентрации тяжелых элементов составляют малые доли процента, п плотность плазмы не превосходит Ю11 см"3. Высокотемпературная лабораторная плазма, содержащая многозарядные ионы, может быть химически однородна, а ее плотность сравнима с плотностью твердого тела. По общей структуре спектра можно сделать качественные выводы о присутствии того или иного элемента, а степень ионизации элемента характеризует по порядку величины температуру исследуемой плазмы. Проводятся систематические исследования спектров высокотемпературной плазмы, образующейся при фокусировке мощного лазерного излучения на твердую мишень [4]. Целью исследований является не только идентификация спектральных линий, но и установление механизмов возбуждения рентгеновского спектра, то есть выяснение физических параметров процессов в источнике излучения. Тем самым в лабораторных исследованиях становится актуальной задача о воспроизведении ряда свойств, характерных для активных областей и вспышек на Солнце, и в итоге - задача о моделировании астрофизической плазмы в лабораторных условиях. Таким образом, тема исследований и их результаты актуальны и полезны при исследовании высоковозбужденной плазмы в лабораторных условиях.

Целыо работы является теоретическое исследование механизмов радиационного и Оже-распада дважды возбужденных состояний в серии ионов углерода (С4'", С31", С21"), азота (Ы5"\ Ы'""*, Ы3'") и кислорода (О'"'*, О15", О"1").

Основные задачи работы.

Разработка достаточно простой и эффективной теоретической модели, позволяющей учитывать межэлектронное взаимодействие при исследовании процессов распада в серии ионов углерода, азота и кислорода;

Систематическое исследование процесса распада двукратно возбужденных состояний вышеназванных ионов: расчет энергий, вероятностей и ширин радиационных и Оже-распадов двухэлектронных возбужденных состояний;

Определение энергетических спектров излучения и Оже-электронов в серии данных ионов и сравнение полученных спектров с экспериментальными данными и результатами других расчетов;

Определение влияния зарядового состояния ионов на спектральные характеристики спектров распада;

Анализ изменений в структуре спектров при переходе от ионов углерода к ионам кислорода.

Научная новизна работы.

Предложена теоретическая модель, основанная на использовании приближения Хартри-Фока и позволяющая адекватно учитывать межэлектронное взаимодействие при вычислении вероятностей переходов.

В рамках этого подхода получены новые систематизированные данные:

- энергетические спектры радиационного и Оже-распадов дважды возбужденных состояний 3/3/', 3/4/', 4/4/' ионов кислорода, углерода и азота;

- энергии и вероятности радиационных переходов;

энергии и вероятности Оже-распада в дважды возбужденных состояниях 3/3/', 3/4/', 4/4/' ионов кислорода, углерода и азота.

Проведен анализ изменений спектральных характеристик от степени зарядности ионов Аг>, А12"'1', А(7*"2)1, ... Прослежено влияние заселенности нижних состояний ионов и межэлектронного взаимодействия на вероятности распадов. Такой систематический анализ проведен в данной работе впервые. Проанализированы изменения в спектрах радиационного и Оже-распадов в ряду ионов кислорода, углерода и азота.

В зависимости от вида иона показано, что в целом суммарный энергетический спектр радиационного и Оже-распадов остается идентичным для всех видов ионов. Однако для каждого из видов ионов существенные изменения в вероятностях радиационного и Оже-распадов происходят в ряду их зарядности, то есть, например, по мере заселения Ь'-оболочки.

Проведены исследования радиационного и Оже-распадов в ряду зарядности ионов А2', А12'1'1, А12"21',... и прослежено влияние межэлектронного взаимодействия на процессы распада возбужденного иона. Такой систематический анализ процесса распада дважды возбужденных состояний еще не проводился, поэтому результаты, полученные в данной работе, являются новыми.

Научная значимость и практическая ценность работы.

Применяемый автором подход для определения амплитуд и вероятностей распада может широко использоваться для проведения спектроскопических исследований как в атомах и ионах, так и в более сложных объектах, таких как, например, кластеры. Реализованный на данном подходе метод расчета позволяет широко его использовать для

адекватного описания структуры как свободных атомов, так и находящихся в конденсированных средах, а также и их взаимодействия с внешними полями.

Теоретический анализ возможных процессов, сопровождающих перезарядку многократных ионов с захватом одного и двух электронов, позволяет дополнить анализ спектров излучения комет, вещества земной и звездных атмосфер, что в свою очередь дает ответ на вопросы о количестве и видах тяжелых ионов в солнечном ветре. Таким образом, рентгеновское и Оже-излучение комет может служить индикатором характеристик солнечного ветра, а сами кометы, влетающие в солнечную систему с множества различных направлений, могут быть использованы в роли своеобразных зондов, покрывающих пространство космоса, не исследованное космическими аппаратами. Наконец, диагностика солнечной активности также может проводиться с использованием данных, полученных при обработке рентгеновских спектров комет.

Значительную практическую ценность полученные результаты могут представлять также в исследованиях динамики развития лабораторной плазмы (как для лазерной, так и плазмы других источников). Имеющиеся в настоящее время экспериментальные данные и их теоретическая интерпретация свидетельствуют о том, что ряд характеристик активных областей плазмы и вспышек на солнце успешно воспроизводятся в лабораторных условиях. Положения, выносимые на защиту.

1. Разработанный метод вычисления вероятностей радиационного и Оже-распадов многозарядных возбужденных ионов позволяет адекватно описывать спектры излучения и спектры Оже-электронов.

2. Радиационный распад дважды возбужденных состояний, образующихся в результате процесса перезарядки при прохождении попов солнечного ветра через вещество кометы, вносит существенный вклад в рентгеновское излучение холодного вещества кометы. Его учет приводит к более полному описанию экспериментальных спектров,

3. В ряду ионов углерода (С41**, С3'", С2'"), азота (Ы5'", Ы4'", М3'**) и кислорода (О6'", О5'", О41") заселение 1.5-оболочки приводит к перераспределению вероятностей радиационного и Оже-распада.

4. Для ионов с открытой Ь-оболочкой наибольшими вероятностями радиационного распада обладают 3/;", 3;)4р, 4р~ состояния, в то время как для ионов с заполненной 1л-оболочкой - 3</\ 3¿Ак/, 4с? состояния.

5. Для ионов с открытой 1,?-оболочкой наибольшими вероятностями Оже-распада обладают 3сР, ЪсМ, 4с/"' состояния, в то время как для ионов с заполненной Ь-оболочкой -3^3/;, 4*4/) состояния.

Личный вклад автора.

Основные результаты, представленные в диссертации, получены автором лично; выбор общего направления исследования, обсуждение и постановка рассматриваемых задач осуществлялись совместно с научным руководителям.

Апробация результатов работы.

Результаты, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

12-ый Международный Симпозиум по поляризации и корреляциям в электронных и атомных столкновениях (12-tli International Symposiuni on Polarization and Correlation in Electronic and Atomic Collisions, ISPCEAC-2003, Königstein, Germany, 2003);

8-ая Европейская конференция по атомной и молекулярной физике (Eighth European Conference on Atomic and Molecular Physics, ECAMP-8, Reimes, France, 2004);

- 37-ая Международная конференция Европейской группы по атомной спектроскопии (37-th Conference of the European Group fbr Atomic Systems, EGAS, Dublin, Ireland, 2005);

14-ая Международная конференция по фотонным, электронным и атомным столкновениям (14-th International Conference of Photonic, Electronic and Atomic Collisions, Rosario, Argentina, 2005);

- Политехнический симпозиум «Молодые ученые - промышленности СевероЗападного региона» (Санкт-Петербург, 2005,2006);

- 10-ая Всероссийская конференция по проблемам науки и высшей школы. Фундаментальные исследования в технических университетах (Санкт-Петербург, 2006).

Результаты работы докладывались на научных семинарах кафедры экспериментальной физики СПбГПУ, Физико-Технического института им. А.Ф.Иоффе РАН (Санкт-Петербург), а также на неделях науки СПбГПУ.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 5 научных работах, список которых приведен в конце автореферата.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 141 странице машинописного текста, включая 59 рисунков, 40 таблиц и библиографию из 63 наименований.

Структура диссертации определена в соответствие с целью и задачами исследования и состоит из введения, 3 глав, заключения, приложения и списка цитируемой литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении формулируются цели диссертации, очерчивается круг рассматриваемых проблем, объясняется научная новизна и практическая ценность работы, дается краткое содержание диссертации.

В первой главе описываются основные теоретические подходы, используемые в данной работе. В первом параграфе вводится понятие вероятности квантовых переходов под влиянием внешнего возмущения в рамках теории возмущения. Полученное выражение для полной вероятности перехода системы из одного стационарного состояния другое будет использовано для определения вероятности радиационного излучения и ширины уровня относительно Оже-распада.

Во втором параграфе вводится приближение Хартри - Фока (ХФ), в рамках которого рассчитываются энергии и волновые функции, как начального состояния атома (иона), так и конечного состояния ионного остатка и вылетевшего электрона. Система уравнений Хартрн-Фока для определения волновых функций имеет следующий вид:

¿((у

| ').|./'} и 81 ~ одноэлектронные волновые функции и энергия, соответственно; N - число

электронов; 1 - заряд ядра.

Поскольку среднее поле рассматривается сферически симметричным, то одноэлектронные состояния характеризуются набором квантовых чисел п, I, т и а, а

одноэлектронные волновые функции |') = ф,- в виде произведения радиальной

('") = Ры (''У'"» угловой У,(„(8,ф) и спиновой хЛ^) частей [12].

В рамках приближения ХФ, при вычислении вероятностей учитывается влияние статической перестройки остова, что описано в третьем параграфе. Перестройка есть результат наличия остаточного взаимодействия и в этом смысле является проявлением электронных корреляций в атоме. В рамках данного метода вылетающий, или возбужденный, электрон оказывается не в поле замороженного остова с вакансией, а в поле остова, перестроенного вследствие образования вакансии. То есть, происходит изменение самосогласованного поля иона-остатка и, как следствие, "размораживание" состояний тех атомных электронов, которые не испытали непосредственно воздействия поля [12, 13].

В четвертом параграфе описывается взаимодействие атома с электромагнитным полем и вводится понятие оператора дипольного взаимодействия, который в форме

"длины" для линейно поляризованного света без учета спин-орбитального взаимодействия имеет вид:

у им.

(2)

где г - радиус-вектор электрона, У10(0,ф) — шаровая функция.

Процесс радиационного распада, рассмотренный в пятом параграфе, характеризуется дипольным взаимодействием, а именно, вероятность радиационного перехода атома из одного стационарного состояния в другое определяется квадратом дипольного матричного элемента. В параграфе приводится подробный вывод выражений для вероятности и скорости радиационного распада в рамках одночастичного приближения. Таким образом, вероятность радиационного перехода и(/( —> л,/, имеет вид (здесь и далее используется

атомная система единиг/: е = т = % = 1, энергия в Ридбергах) [12]:

IV,,

со

¿И»/)

(3)

6с3 2/, -Ь11\ "

где с - скорость света (с = 137 ат.ед.)\ со - частота (энергия) излученного кванта, равная энергии перехода атомной системы из начального состояния в конечное: ш = Е , - Е,, где

Е/ и Е[- полные энергии атомной системы в начальном и конечном состояниях; 1, -

орбитальный момент электрона в начальном состоянии; ^Я,/,^/' ¡"/'/^ - приведенный

дипольный матричный элемент в обкладках волновых функций, полученных в приближении Хартри-Фока с учетом статической перестройки остова.

В шестом параграфе рассмотрен процесс Оже-распада и проведены вычисления ширины уровня и скорости Оже-распада. При теоретическом рассмотрении данной задачи наибольшие трудности возникают из-за необходимости учета обменного взаимодействия между электронами. Поэтому наряду с кулоновским вводится некоторый дополнительный

нелокальный потенциал 2 , определяется остаточным взаимодействием и учитывает взаимодействие атомных электронов между собой. В теории многих тел данный потенциал называется неприводимой собственно энергетической частью одночастичной функции

Грина С? . Мнимая часть матричного элемента дает полную ширину уровня

относительно Оже-распада. Тогда выражения для ширины уровня у запишем в виде:

2к

'(2/,+ 1X2^ + 1) 10

где ч - переданный момент при прямом взаимодействии электронов; УЛ.1Г1 и УтН -матричные элементы прямого и обменного кулоновского взаимодействия соответственно [14].

Во второй главе исследуется процесс радиационного распада дважды возбужденных состояний 3/3/'. 3/4/', 4/4/' в серии ионов кислорода (О'"", О15", О"1**), азота (И51", Ы41", М1'") и углерода (С41**, С3'**, С'2'"). Для этих ионов построены энергетические спектры радиационных переходов в различных областях энергий при условии одинаковой заселенности возбужденных состояний.

При построении спектра излучения необходимо учесть уширение наблюдаемых линий из-за конечной разрешающей способности измерительной аппаратуры. Поэтому каждая спектральная линия на графике представляется в виде лоренцевского контура. В качестве ширины контура выбрано спектральное разрешение наблюдательных приборов: Г - 0.05 эВ. В случае достаточно близких по энергии переходов спектры соседних

спектральных линий перекрываются. Площадь под контуром равна вероятности перехода е данной энергией.

На рис.1 представлен спектр излучения возбужденных 4/4/' состояний О'6" в области энергий квантов ~ 160 эВ, Спектр в этой области связан с электронными переходами в состояния оболочки с главным квантовым числом 2 ~ 2з я 2р. Цифрами на рисунке обозначены линии, соответствующие переходам, перечисленным в таб.1. Из представленного спектра видно, что с наибольшей вероятностью распадаются те возбужденные состояния, в которых один из электронов находится в 4с1 оболочке. Здесь основной вклад вносят переходы самого 4г/ электрона в

Энергия,эВ

Рис. 1. Спектр излучения возбужденных 4/4/' состояний О61 в диапазоне энергий от 159 до 162 эВ.

Переходы 4/4/'->2/"4/'

1 7 4с14с!-*2р4с1

2 8 4р4р->2$4р

3 4р4«/-+2.?4</ 9 4р4(1—>2р4р

4 4х4/->2р4/ 10 4с14/-*2р4/

5 4р4Г->2*4/' 11 4л4я—>2р4.?

6 4л-4р—»2*4.? 12 4^4(/-»2р45'

Таб. 1. Возможные переходы из состояния 4/4/' в состояние 2/"4/'для иона кислорода О61 .

состояние 2р\ переходы 4с12—>2р4с1, 4р4с1—>2р4р, 4с/4/'-*2р4/, 4.ч4с1->2р4, при этом второй "наблюдающий" электрон меняет свою энергию и волновую функцию. Такого рода энергетические спектры для переходов из состояний с л=3, 4 во все возможные состояния в различных диапазонах энергий построены для всех ионов углерода, азота и кислорода.

Для серии ионов кислорода (О6'", О51", О41") энергетический спектр радиационного излучения во всем диапазоне энергий представлен на рис.2.

Как видно из графика, с наибольшей вероятностью, по сравнению с аналогичными переходами в других нонах, происходят переходы в ионе кислорода О'"**. С уменьшением заряда иона энергетический спектр, описывающий распад состояний иона О5'", смещен в сторону низких энергии; вероятность радиационного распада на порядок меньше, чем в ионе О'"". В ионе О4"* радиационное излучение

происходит при более низких энергий, в силу заполненной внутренней 1.? оболочки, и вероятность радиационных

переходов мала по сравнению с вероятностями распада состояний в ионах О''1", О51".

Аналогичные энергетические спектры радиационного излучения получены и для ионов азота 1Ч51**, Ы4'**, Ы'11** и углерода С4'**, С3'", С2'**. Вероятность излучения в сериях данных ионов, также как и в ионах кислорода, убывает с появлением электронов во внутренней 1.? оболочке, а положения линий радиационного распада смещаются в сторону меньших энергий.

Таким образом, структура спектра радиационного излучения остается одинаковой вне зависимости от вида иона. Во всех рассмотренных ионах с наибольшей вероятностью распадаются состояния 3/3/' и 3/4/'.

В ряду каждого из ионов прослежено изменение вероятностей радиационных распадов в зависимости от заселенности низших уровней ионов. Так, в серии ионов с

Рис.2. Спектр радиационного излучения серии ионов кислорода. Светло-серая линия соответствует переходам в ионе О61**, темно-серая линия - в ионе О5'**, черная линия - в ионе О4'".

открытой 1.у-оболочкой (С1"", Ы5'", О61") наибольшими вероятностями радиационного распада обладают 3р\ 1р4р, 4р2 состояния. Аналогичная ситуация для ионов с полузаполненной Ь-оболочкой (С31**, М4,*\ О51**). Поскольку в ионах С21", К31**, О41** и оболочка заполнена полностью н переход электронов в эти состояния невозможен, то это обстоятельство приводит к сильному уменьшению вероятности распада состояния 3рг. Так, в данных ионах с наибольшей вероятностью распадаются 3/, 3оГ4аГ, 4сГ состояния. Наиболее стабильным относительно радиационного распада для всех ионов является 4/ состояние. Таким образом, в ряду ионов углерода, азота и кислорода заселение 1 ^-оболочки приводит к перераспределению вероятностей распада.

На рис. 3. представлены спектральные линии

двухчастичных переходов,

полученные в настоящей работе, для перечисленных ионов в относительных единицах. Эти данные получены с учетом относительной концентрации ионов с различной степенью зарядности в солнечном ветре [15]. Сплошной линией обозначен

экспериментально полученный спектр кометы С/ЫЫЕАЯ 1999 Б4 в области мягкого рентгена. Пунктирная линия соответствует одночастичным переходам в ионах углерода, азота и кислорода. В работе проведены вычисления энергий и вероятностей одночастичных переходов в серии ионов кислорода. Полученные значения энергий и вероятностей совпадают с данными, представленными в [15]. Таким образом, полученные результаты подтверждают один из основных выводов, сделанных ранее в работах [3, 15], что появление двукратно возбужденных ионов и их распад является весьма вероятным процессом, сравнимым с однократным процессом перезарядки, и их учет необходим при расшифровки спектров излучения, полученных при экспериментальном исследовании излучения комет.

Рис.3. Спектр двухчастичного радиационного излучения ионов кислорода, углерода и азота в области энергий от 340 эВ до 820 эВ. Пунктирная линия соответствует одночастичным переходам в перечисленных ионах [15]. Сплошной линией обозначены экспериментальные данные излучения кометы C/LINEAR 1999 S4 в области мягкого рентгена [15].

В третьей главе исследуется процесс Оже-распада дважды возбужденных состояниях 3/3/', 3/4/', 4/4/' в серии ионов углерода, азота и кислорода. Получены ширины уровнен и энергии Оже-распада в данных состояниях ионов, также построены энергетические спектры Оже-электронов. Кроме того, прослежено изменение ширин Оже-распадов в зависимости от заселенности низших уровней ионов. Как и в случае радиационного распада, при Оже-распаде заселение li-оболочки приводит к перераспределению вероятностей переходов в ионах. Так, в серии ионов с полностью свободной l.v-оболочкой (С41**, N51", О6'") наибольшими вероятностями Оже-распада обладают 3cf, 3i/4c/, 4(f состояния. В то время как в ионах с полузаполненной 1я-оболочкой (С31", N4'**, О51") н заполненной 1,?-оболочкой (С21**, N3' , О""**) с наибольшей скоростью распадаются 3.?3/>,

З.у4/;, 4s4p состояния.

На рис. 4 представлен спектр Оже-электронов в ионе О61* в диапазоне энергий от 30 до 140 эВ, построенный по результатам теоретических расчетов данной работы.

Структура полученного спектра совпадает со структурой спектра Оже-электронов с экспериментальным результатом (рис. 5), полученным при столкновении ионов кислорода 0'й"с буферным газом СОа [16]. В данном эксперименте измерялась зависимость сечения захвата электронов при распаде возбужденных состояний с различными квантовыми числами в состояния 2/е/' от энергии Оже-перехода. Так как измерения проводились в лабораторной системе отсчета, в которой учитывается движение иона, то при сравнении теоретического и экспериментального результатов имеем сдвиг по энергии порядка 20 эВ. Па рис.5 сплошными прямыми линиями обозначены положения группы спектральных линий Оже-электронов, полученные автором диссертации, с учетом сдвига по энергии в 20 эВ. Группа линии ! характеризует положение линий вероятностей Оже-распада состояния 3/3/', группа линий 2 - состояния 3/4/', группа линий 3 - состояния 4/4/'.

6,0x10" I-,-1-,-1-1-1-.-1-.-1-1-1-,-1---г

Энергия, эй

Рис.4. Спектр Оже-распада состояний 3/3/', 3/4/', 4/4/' в ионе О в диапазоне энергий от 30 до 140 эВ.

В заключении сформулированы основные результаты работы:

- разработана модель учета влияния статической перестройки в ионах;

- получены энергии, вероятности и скорости радиационных распадов дважды возбужденных состояний 3/3/', 3/4/', 4/4/' в серии ионов углерода, азота и кислорода; построены энергетические спектры радиационных распадов;

- показано, что появление электронов в основном Ь-состоянии приводит к перераспределению вероятностей распада дважды возбужденных состояний и изменению характеристик спектров радиационного излучения ионов;

- получены энергии, вероятности и скорости Оже-распадов дважды возбужденных состояний 3/3/', 3/4/', 4/4/' в серии ионов углерода, азота и кислорода; построены энергетические спектры Оже-переходов;

- показано, что для процесса Оже-распада появление электронов в основном 1.5-состоянии приводит к перераспределению вероятностей распада дважды возбужденных состояний и изменению характеристик спектров Оже-электронов.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Lisse С'.М., Weaver II.Д. et al ! 1ST and VLT investigations of the fragments of comet C/1999 S4 (C/L.INEAR) // Icanis. - 1999,- 141. - P.316-330.

2. Hasan A.A., Eissa F., Ali R. State-selective charge transfer studies relevant to solar wiiul-comct interaction // The Astrophysics! Journal. - 2001. - 560. - P.L201-L205.

3. Cravens Т.Е. X-ray emission from comets И Science. - 2002. - V.296. - P. 1042.

4. Rcpino R., Kharchcnko V., Dalgarno A., Lallement R. Spcctra of the X-ray Emission Induced in the Interaction Between the Solar Wind and the Heliosphcric Gas // The Astrophysical Journal.-2004.-V.617.-P.1352.

5. Rosine L., Dalgarno A.; Kharchenko V., Peppino R., Koutroumpa D., Izmodenov V. Emission Maps of Charge-transfer Induccd lleliospheric X-rays // Jt. Assem. Suppl. - 2005. -Abstract П. -P41A-03.

6. Hugo W., van der Hart, Vaeck N., Jorgen E. Hansen Radiative stabilization of the double-excited 4/4/' and 4/5/' singlet terms in Ne1" // J.Phys.B: At. Mol. Opt. Phys. - 1995. - 28. -P.5207-5228.

7. Hugo W., van der Hart, Jorgen E. Hansen, Bachau H., Sanchez I. Fluorescence yields for 3/n/' Rydbcrg series in ions belonging to the isoelectronic sequence // J.Phys.B: At. Mol. Opt. Phys. - 1997.- 30.-P.203-214.

8. Fritseh W., Lin C.D. One- and two-electron transitions in slow C5'-Ilc collisions: Total and angle-differential cross sections and coherence parameters // Phys. Rev A.- 1996.- V.54.-№6,-P.4931-4942.

9. Melo W.S., Sant'Anna M.M., Santos A.C.F., Sigaud G.M., Montenegro E.C. Electron loss and single and double capture of C'"' and O15'1 ions in collisions with noble gases // Phys. Rev. A.- 2006,- V.60.-№.2.- P. 1124-1134.

10. Merabet II., Cremer G., Friimont F., Chesnel J.-Y., and Stolterfoht N. Energies and radiative and imnradiative decay rates of doubly excited 3/n/' prime and 4/n/' prime states in Ne1" // Phys.Rcv.A. - 1996. - 54(1). - P.372.

11. Hugo W., van der Hart, Vacck N.. Jorgen E. Hansen Radiative stabilization in double-

electron capture to 414Г and 4151' states in O'" // J.Phys.B: At. Mol. Opt. Phys. - 1994. 27. P. 3489-3514.

12. Амусья М.Я., Чернышева Л.В. Автоматизированная система исследования структуры атомов. - J1: Паука, 1983. -- 174с.

13. Ландау, Л.Д., и Лившиц, Е.М. Курс теоретической физики. Т.III. Квантовая механика. Нсрелятннистская теория. М.: Наука, 1974. - 808с.

14. С'обельман И.И.. Введение в теорию атомных спектров. - М.: физматлит, 1963. - 640 с.

15. Beiersdorfer P., Воусе K.R., Brown G.V., Chen Н„ Kahn S.M., Kelley R.L., May M., Olson R. E., Porter F.S., Stahle С.К., Tillotson W.A. Laboratory Simulation of Charge Exchange-Produced X-ray Emission from Comets // Science. - 2003. - 300. - P. 1558-1559.

16. Moretto-Capeile P., Bordenave-Montesquieu D., Bordenave-Montesquieu A. Dissociative

double capture in 'V+COj collisions // J. Phys. B. At. Mol. Opt. Phys. - 2000. - V.33. -P.L735-L742.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Васецкая И.О., Иванов В.К., Харченко В.А. Радиационные распады дважды возбужденных состоянии ионов кислорода и углерода // Научно-Технические Ведомости СПбГТУ. - 2006. - T. I. - № 47. - С. 31-39.

2. Васецкая И.О., Иванов В.К. Радиационные распады дважды возбужденных состояний тяжелых ионов солнечного ветра // Автоматизация, информатизация, инновация в транспортных системах: сборник научно-технических статей. - 2007. - №4. - С 73-82.

3. Васецкая И.О., Иванов В.К. Оже-распады дважды возбужденных состояний ионов кислорода, углерода и азота // Научно-Технические Ведомости СПбГТУ. - 2008. - Т. 2. -№ 54. - С. 223-230.

4. Васецкая И.О., Иванов В.К. Радиационные распады дважды возбужденных состояний ионов кислорода, углерода и азота // Оптика и спектроскопия. - 2008. - Т. 105, - № 5, - С. 726-731.

5. Васецкая И.О., Иванов В.К. Оже-распады дважды возбужденных состояний ионов кислорода, углерода и азота // Письма в ЖТФ. - 2009. - т.35. - вып.4. - С.38-46.

Лицензия ЛР № 020593 от 07.08.97

Подписано н печать 24.04.2009. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. иеч. л. 1,0. Уч.-нзд. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 4356Ь.

Отпечатано с готовою оригинал-макета, предоекшлешю/о ашором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехническою университет. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: (812) 550-40-14 Тел./факс: (812) 297-57-76