Теоретические основы методов диагностики корональной плазмы по рентгеновским спектрам многозарядных ионов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН

На правах рукописи

УРНОВ Александр Михайлович

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ КОРОНАЛЬНОЙ ПЛАЗМЫ ПО РЕНТГЕНОВСКИМ СПЕКТРАМ МНОГОЗАРЯДНЫХ ИОНОВ

Специальность 01 04 05 - оптика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

□ОЗОВ5ВЭ5

Москва - 2007

003065695

Работа выполнена в Физическом институте им. П.Н.Л ебедева РАН

Лисица В С.

Институт ядерного спите:: а ("Курчатовский т ститут') г Москва

Нусинов А А.

Институт прикладчой геофизики им Е К Федорова Росгидромета, I Москва

Ананьин О.Б

Московский инженер но-физ ический институт

г Москва

Ведущая организация: Институт спектроскопии РАН, г Троицк

Защита состоится _ Л 2007 г в 12-00 часов на

заседании диссертационного совета Д 002 023 03 Физического института им П Н Лебедева -'АН по адресу 119991, г Москва, Ленинский проспект, д 53, ФИАН

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физического института, им II И Лебедева РАН

Автореферат разослан________________________2С07 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физ -мат таук

Официальные оппоненты

1 Доктор физико-математических наук

2 Доктор физико-математических наук

3 Доктор физико-математических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Диссертация представляет собой теоретическое исследование механизмов образования и спектральных ево1ктв коротковолнового излучения многозарядных ионов в корональной плазме Рентгеновские и БУФ спектры излучения содержат многообразную информацию как об элементарных процессах, так и об окружающей среде Теоретический анализ спектров и спектральных изображений плазменных ис техников коротковолнового излучения, опираясь на современные методы расчета спектральных и столкиовительных характеристик ионов, дает возможность определить температурный и ионный состав, электронную плотность, концентрацию и анизотропию нетэнловых (немаксвелловских) электронов и другие физические характеристики области излучения

Целью диссертации является разработка и обоснование теоретических ос-ное спектроскопических методов, позволяющих определят ь параметры плазменных; образований в астрофизических и лабораторных условиях и их пространственно-!.ременную динамику Таким образом, многозарядные ионы и их излучательные спектры являются одновременно и объектами исследования и источниками данных о физическом состоянии среды, необходимых для решения фундаментальных проблем астрофизической и лабораторной

пл£13мы

В астрофизических источниках многозарядные ионы Еозникают и проявляют себя в ус ловиях высокотемпературной плазмы или пучков с различным распределением скорости движения ионов Наиболее pa.cn эостраненными типами таких ас трофизических плазм являются

- Двойные рентгеновские источники, включающие компактный объект двойной системы и аккрецирующий газ Компактным объектом может быть белый карлик - звезда с мае с ой порядка с олпечной и ра -мером но )ядка радиус а Земли, нейтронная звезда с массой того же порядка, но с радиусом менее ~ 10 км (рентгеновские двойные системы), а также черная дыра Распространенными примерами деойных систем в двух последних случаях являются пульсары

- Оболочки остатков сверхновых и горячий межзвездный газ

- Корона Солнца и звезд

Солнечная корона, вследствие малой электронной плотности |~108-1012 см"3) и широкого диапазона температур (~106-108К) является уникальным источником 1,ля получения информации о спектрах и характеристиках процессов воз?уждения многозарядных ионов элементов с зарядом ядра вплоть до 2 ~ ВО Она представляет также большой истерэс как объект

}

физического исследования благодаря сложной структуре (акта вные оЬласти (АК), корональные дыры (КД), яркие точки (ЯТ) и др ) и явлениям активности (вс пышки, выбросы корональных масс (ВКМ), джеты и тп ) Последние, будучи проявлением нестационарных процессов перехода магнитной энергии в другие ее виды, являются характерными для космической плазмы Их пои-рода остается в большой степени непознанной

Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в физике солнечной короны в последние десятилетия благодаря интенсивным наземным и космическим исследованиям, задача, связанная с определением механизмов выделения энергии в процессе развития солнечных вспышек и других эруптивных явлении и ее преобразования в энергию ускоренных частиц, нагрев и излучение плазмы, по-г режнему остается актуальной Построение теоретических моделей, дающих однозначное количественное описание многообразных активных явлений, наблюдаемых в различных спектральных диапазонах коротковолнового излучения, помимо самостоятельного значения для понимания механизмов локальных процессов, важно также для решения проблем глобального масштаба, таких как нагрев короны спокойного Солнца и активных областей, ускорение солнечного ветра и выброс корональных л<асс

Мягкое рентгеновское излучение (МРИ) является основным истории*ом информации гп сгЫ о нестационарных процессах, протекающих е. наиболее горячих структур?.х солнечной короны с температурой от до 5С и более МК В результате долговременных внеатмосферных экспериментов с помощью рентгеновс <ой изображающей спектроскопии, выполненных на спут-

никах GOES Yohkoh, КОРОНАС и RHESSI, в настоящее время накоплен огромный об'эем наблюдательных данных о пространственно-временных характеристиках М РИ в различных спектральных диапазонах, открывший возможность для количественного моделирования и апробации теоретических сценариев развития вспышечпых и других эруптивных явлений па Солнце Примером такого сценария, принятого во многих работ? х в качестве "стандартного", яьляется модель импульсных вспышек, основанная на процессе магнитного пересоединения, приводящего к ускорению электронов до высоких энергий с ио^ледущим nai ревом и испарением плазмы нижней коропы и хромосферы ("фомосферное испарение") Тем не менее многие вопросы, связанные с механизмами нагрева и энергобюджетом горячей вспышечной плазмы, а также возможность применимости такой модели к эруптивным явлениям друюю типа, остаются нерешенными и требуют дополнительного экспериментального и теоретического изучения В связи с эгим особую актуальность приобретает разработка методов комплексного многотемпературного анализа рентгеновских изображений и спектров, полученных одновременно в разных спектральных диапазонах на различных космических аппаратах Рентгеновская и БУФ спектроскопия горячей солнечной плазмы, представляет собой как самостоятельное направление фундаментальных исследований, та< и весьма эффективный инструмент для изучения таь их процессов

Ряд условий, характерных для астрофизической плазмы, воспроизведены в лабораторных установках с целью изучения свойств кс ротковолнового излучения многозарядных ионов, а также для верификации атомных данных и методов спектроскопической диагностики (лабораторная астрофизика) Точность спектроскопических методов диагностики и даже сама возможность их использован?я зависят от точности атомных данных и моделей излучающей плазмы, основанных на уравнениях атомной кинетики и глазменной динамики Для многозарчдпых ионов с зарядом z > 10 прямые (пучковые) измерения столк говитет ьных и радиацио-шых характеристик, необходимых для расчета и интерпретации К-спектров, в настоящее время практически отсутствуют Единственными источниками информации как о бинарных, так и гидроди-

намических процессах, являются таким образом сами спектры разреженной (корональной) плазмы в установках типа БВГГ и гокамаках Знание точности современных методов расчета атомных данных необходимо при решении многих проблем атомной физики, квантовой электроники, ускорительньх и термоядерных установок

Актуальность поставленных в работе задач определяется также многочисленными приложениями в атомной спектроскопии, физике плазмы и астрофизике, потребностями в диагностике плазменных сред, создаваемых с целью получения УТС, рентгеновских лазеров, необходимостью разработки источников коротковолнового излучения для их применения в биоло "ии, медицине, материаловедении и многих других областях современной науки и технологии

Целью работи является разработка теоретических о< нов V методов с нек-троскопической диагностики горячей корональной плазмы и их применение к исследованию плазменных образований в астрофизических и лабораторных условиях Основным предметом исследования являются спектральные свойства и механизмы образования излучения мнот озарядных ионов в условиях высокотемпературной корональной плазмы, а объектом - как сами ионы, так и плазменные источники, спектры и спектральные изображения кэторых были получены в г кспериментах по исследованию солнечной короны, плазмы токамака, лазерной плазмы и микроиинчей в вакуумной искре

Основная, своего рода стратегическая задача диссертации может быть сформулирована как построение теоретических моделей источников коротковолнового излут- ения по измеренным спектрам и спектральным изображениям и определение на их основе физических параметров и временной динаг мики излучающей плазмы Такая комплексная физическая проблема дел» тся на ряд самостоятельных задач

1 Первичная обработка полученных данных (деконволюция, калибровка и тп )

2 Определение, расчет и верификация харак геристик многозг'рядных ионов

в корональнои плазме

3 Моделирование источников излучения

4 Теоретичес <ий анализ, отождествление и физическая интерпретация измеренные спектров

5 Разработка методов снектрсх копи чес кой диагностики горячей короиальпои плазмы и их применение

Задачи 3-5 тесно связаны между собой, в их решении существенную роль играют методы теоретической спектроскопии, начиная от обратной задачи и кончая расчетом спектров в рамках различных моделей излучающих областей

Настоящая работа содержит результаты исследований солнечной и лабораторной плазмы на всех этапах решения основной задачи на основе экспериментальных спектров и спектральных изображений рентгеновского и ВУФ излучения Солнца, полученных в Физическом институте им П Н Лебедева РАН (ФИАН), спектров лазерной плазмы (ФИАН, Лаборатория Лос-Аламос, США), плазмы токамака ТЕХТСЖ (Юлих, Германия) у вакуумной искры (Бохумский Университет, Германия) Получение с помощью разработанных в диссертации методов новой информации о структуре V физических свойствах плазменных образований, исследуемых в этих экспериментах, являлось та*же одной из целей диссертации

Научная новизна работы состоит в постановке и решении ряда задач теоретической спектроскопии многозарядных ионов, позволивших разработать новые методы диагностики горячей корональной плазмы и объяснить ряд явлений, впервые обнаруженных в лабораторных и астрофизических экспериментах Все положения, вынесенные на защиту, основаны на результата? исследований, которые были получены впервые Новыми являются также следующие результаты работы

1 Получено аоим лтотическое выражение для резонансной амплитуды излучения рентгеновских линий многозарядными ионами в рамках стационарной поста1 овки задачи На основе точного представления функции Грина куло-

новского поля определены столкновительные и спектральные >арактеристи-ки многозарядных ионов, показана существенная роль радиационного канала (диэлектронная рекомбинация) в процессе резонансного электрон-ионного рассеяния Получены точные аналитические выражения для амплитуд, перехода в состояния непрерывного спектра (стационарные, Волкова-Келдлша и когерентные) и выполнен теоретический анализ динамики резонансного состояния атома в псстоянном электрическом поле Дано математически корректное определение меры эмиссии и дифференциальной меры миссии с помощью интеграл! Стильтьеса Развиты методы решения обратной задачи спектроскопии оптимизационный - на основе многотемпературной парам зт~ рической модели, и итерационный метод Байеса

2 Показано, что рентгеновское излучение ионов линейно поляризовано, причем с тепень поляризации основных ("опорных") линий, формируемых неупругим ударом, определяется сечениями возбуждения М-компонент, зависящих от энергии пучка, а их диэлектронных сателлитов - универсальной (для всех ионов одной изоэлектронной последовательности) зависимостью от квантовых чисел резонаьсного (автоионизационного) состояния и ке зависит от энергии Впервые Еыполнены квантовомеханические расчегы поляризационных характеристик линий, наиболее интенсивных в спектрах [Н] и |Не] ионов и их диэлектронных сателлитов, обнаружена высокая (до 60%) степень их поляризации На основе теоретическох'о анализа ряда эффект ов электрон-ионных взаимодействий разработан новый метод диагностики функции распределения электронов в горячей плазме

3 Впервые выполнен расчет спектров диэлектронных сателлитов, изчучге-мых ионами РеХУШ-ХХУ, и на их основе определен зарядовый состав плазмы ряда солнечных вспышек и лазерной плазмы на основе

4 С помощью К-спсктров ионов аргона, измеренных на токам з,ке ТЕКЛХЖ (Германия) показано, что относительная точность расчета длин волн методом ^разложений составляет порядка ~ (1-2) 1С"4, а эффективных скоростей возбуждения 5-10%, определена концентрация ионов аргона в центральной части плазменного кора, существенно (в 2-5 раз) отличающаяся от равновсс-

ных

5 Разработаны и впервые реализованы методы диагностики горячей ко-рональной тазмы по относительным интенсивностям рзнггеновских линий многозарядных ионов

- определения температуры центральной части плазменного кора по Коспектрам токамака,

- восстановления температурных распределений дифференциальной меры эмиссии, пространственно-временных распределений температуры и iuioiho-сти и их диподики по рентгеновским и ВУФ-енектрам солнечной короны,

- определения ионизационного состава горячей корональной плазмы по Коспектрам ди электронных сателлитов, излучаемых ионами различной кратности ионизации,

- определения электронной плотности микропинчеи в вакуумной искре но интенсивности [Li] сателлитов,

- диагностики пучков анизотропных надтепловых электронов по К-спектрам солнечных вспышек и микропинчей в вакуумной искре,

- диагностики ионного состава и температуры по спектрам "полых ионов1' в сверхплотной лазерной плазме

6 Вы полнен э отождествление и создан каталог линий солнечных вспышек в области крайнего ВУФ диапазона по данным эксперимента СПИРИТ на борту орбитальной станции К ОРОНАС-Ф (ФИАН)

Научная и практическая ценность работы определяется актуальностью тематики в области как фундаментальных, так и прикладных исследований Теоретическая значимость диссертации состоит в разработке единого .асимптотического подхода к задаче о формировании спектров излуче-шя шгогозарядных ионов в корональной плазме На eir основе определены спектральные и столкновител ьные характеристики ионов, используемые для расчета рентгеновских спектров Верификация рассчитанных атомных данных с помощью самосогласованного подхода, предложенного для описания

спектров токамака TEXTOR (Германия), позволила создать надежную базу

í

для применения методов спектроскопической диагностики астрофизических и лабораторных источников коротковолнового излучения Полученные в диссертации результаты расчетов атомных данных и спектров, использовались для интерпретации экспериментов, выполненных в ФИ А Не, Ливерморс<ой лаборатории (США), Припстопском университете, Университете г Белфаст (Ирландия), Бохумском университете (Германия)

Развитая в диссертации теория поляризации линейчатого излучения ко-рональной плазмы и разработка на ее основе метода диагностики электронных пучков стиму/щровала постановку серии лабораторных экспериментов с лазерной плазмой, плазмой токамака, вакуумной искрой, на плазменно-пучковой установке EBIT, и заложило основы нового направления экспериментальных и теоретических исследований плазменной спектроскопии - поляризационной спектроскопии рентгеновских линий многозарядных ионов Признание ценности работ в этом направлении нашло отражение в организации серии международных симпозиумов, проведенных в 1994-2004 г - в США и Японии

Разработанные в диссертации методы диагностики нозволи ш определить физические параметры плазменных образований в плазме солт ечной короны и ряде лабораторных установок, необходимые для исследования механизмов их образования и развития теории нестационарных процессов, протекающих в условиях высоко температурной плазмы С помощью этих методов были обнаружены пучки электронов в плазме солнечных вспышек, вар уумной искре и лазерной плазме, дана интерпретация не объясненных ранее спектров нового тина, измеренных в экспериментах с лазерной плазмой на установках NIKE (Исследовательская морская лаборатория, США) и TRI DENT (Лаборатория Лос-Аламос, США)

Результаты исследований рентгеновских и ВУФ-спектров Солнца использовались при планировании научной программы наблюдений па межпланетной станции "Фобос", спутниках КОРОНАС-И и КОРСШАС-Ф и спутнике КОРОНАС-ФОТС Н, запуск которого предполагается в 2008 гг Методы рент-гсноснсктрального анализа горячей плазмы могут быть использованы в при-

кладных исследованиях по литографии, УТС, материалсведении, медицине и др

Ряд полученных результатов был использован в теоретических и экспериментальных работах российских и зарубежных ученых Численные расчеты атомных характеристик много зарядных ионов нашли применение в банках атомных дат ых CHIANTI, ВНИИФТРИ и других

Ап эобацкя píi6oTbi. Результаты работ, составившие основу диссертации, опубликованы в рецензируемы < журналах и неоднократно были представлены в качестве приглашенных докладов на отечественных и международных конференциях

Европейском симпозиуме но спектроскопии EGAS (Munich, 1978), Международном совещании Интеркосмос (Дебрецен, 1979), Международном коллоквиуме по физике высокотемпературной плазмы (Grenoble, 1979), Международные конференциях по физики Солнца (Berkley, 1987, Кисловодск, 1989), Международюм симпозиуме но физике солнечных вспышек (Tokyo, 1990), Международ! ых симпозиума* по поляризационной спектроскопии плазмы (Kyotc, 1998, 2001, 2004), Всероссийских съездах по спектроскопии (Киев, 1979, Звенигород, 2003), Всероссийской конференции по физике атомных спектров (Звенигород, 2005)

Рез /лътаты диссертации бы ги также доложены на

Между народной конференции по атомной физике VI ITAMP (Riga, 1978), Международ! ой конференции по физике ионизованных газах XIV ICPIG (1979) Международной конференции по физике электронных и атомных столкювений XIIICPEAC (Tennesi, 1981), Всесоюзной конференции по физике электронных и атомных столкновений (Ленинград, 1981), Советско-Британских симпозиумах по с j 1ектрос копии мпогозарядпых ионов (Троицк, 19£>6, Москва 1991), Международном семинаре но атомным данным ASOS 7 (Belfast, 20С1), Международных конференциях COSPAR (1974, 1980, 1982, Pans, 2004), Российской конференции по актуальным проблемам физики сол-печноп и звелдной активное тг (Нижний Ношород, 2003), Международной

конференции по УТС (Toki, 2004), Российской конференции посвященной орбитальной станции КОРОНАС-Ф (Троицк, 2005), Международной коноерен-ции по солнечной физике (КрАО, 2006)

Результаты неоднократно докладывались на семинарах в научные центрах Физическом институте РАН, Институте космичесрих исследований РАН, Институте спектроскопии РАН, Ленинградском университете, Новосибирском институте физики Солнца, ГАО (Пулково), Рижском институте физики, Вильнюсском университете, Рурском университете гБохум (Германия), Исследовательском центре гЮлих (Германия), Парижской обсерватории (Франция), Обсерватории г Турин (Италия), Мюллардовском космическом центре (Англия), Космическом центре г Токио (Япония), Национальном центре ядерных исследований (Япония), Годцардовском центре космических полетов (США), Станфордском, Нью-Йоркском, Питсбургском, Гарвардском и Принстонском университетах (США), Ливерморской лаборатории (США) и других

Ряд полученных результатов вошли в обзоры и монографии ("Возбуждение атомов и уширение спектральных линий", Наука, 1979, "Physics of highly charged ions", Springer, 1985, "Элементарные процессы с участйем много зарядных ионов", Энэргоатомиздат, 1986) Основные результаты диссертации представленные в 58 работах, приведены в конце автореферата в хронологическом порядке

Основные положения, выносимые на защиту 1 По экспериментальным спектрам солнечные вспышек и лазерной пчазмы впервые определен температурный и ионный состав горячих плазменных образований и обнаружены "голубые" диэлектронные сателлиты резонансной линии MgXII на. ос юве расчетов методом Z-разложений теории возмущений характеристик мнегозарядных ионов от [Не] до [F] Показано, что наблюдавшееся ранее существенное расхождение 30-50%) рассчитанных и измеренных интенсиЕностей диэлектронных сателлитов устраняется при учете -эффекта экранировки заряда ядра электронами ионного остатка

2 По спектрам вблизи резонансных линии [Не] ионов, измеренным в поляризационных экспериментах с брэгговскими кристаллами, обнаружены пучки нетепловых электронов с энергией >(3-6)кТ в плазме солнечных вспышек и вакуумной искры и определены их параметры на оснсве развитой в работе теории ноияризации peiniеповс ких линий mhoiоза,рядных ионов, возбуждаемых электронным пучком в корональной плазме Показано, что наблюдаемая деполяризация магнигоквадрупольной и интер*омбинационной линии для ионе в с нечетным спином ядра объясняется эффектами сверхтонкой структуры

3 С помощью К-снектров при месей аргона в токама.ке TEXTOR (К)лих, Германия) установлена точность расчета атомных данных используемых для моде/ирс-вания рентгеновского излучения, определена центральная лемпера-тура и относительные обилия ионов, существенно (в 2-5 раз) отличающиеся от их значений при короналыюм ионизационном рал нови ни Показано, что разработанный в диссертации новый самосогласованный подход к описанию спектров токамака TEXTOR позволяет определить относительную точность рассчитанных длин волн и стслкновительных характеристик многозарядных иснов в пределах точности спектральных измерений 1-2 Ю-4 и 5-10% с ooi-ветственно

4 На основе отождествления и интерпретации коротковолновых спектров и спектральных изображений, полученных на ракете "Вертикаль", спутниках "Интеркосмое" и КОРОНАС (ФИАН) обнаружены новые явления, специфические для активных плазменных образований

- Наличие много температурного состава и переходной плазмы с температурой 4-10 10® К, играющей существенную роль в рентгеновском излучении, энергобюджете и динамике ш пышечных процесс ов

- Наличие на цтепловых электронов с энергией 5-10 кэВ и относительной концентрацией 2-5% в плазме активных областей и вспышек

- Нал хчие квазипостоянной электронной плотности ~ 10" см-3 в плазме долговременных 1радиентных bci ышечных событий ("пауков") и сильно меняю-

щегося градиента плотности, достигающей величины ~ 10й в наиболее горячей области импульсных вспышек, при подобии пространственных распределений температуры для событий различной длительности

5 Показано, что не объясненные ранее квазинепрерывные спектры излучения фемтосекундной лазерной плазмы в окрестности резонансной линии [Н] ионов кремния определяются линиями миогозарядпых "полых ионов", присутствие которых 13 плазме обусловлено ее сверхвысокой плотностью, возникающей благодаря использованию лазерных импульсов высокого контраста порядка 1010-10и Спектры, рассчитанные с помощью нового метода диа-Iностики ионною состава плазмы, основанною на композиции спектральных комплексов полых ионов с различными наборами главных квг нтовых чисел [пх,п2, ], согласуются с измеренными на установке ТКГОЕМТ (лаборатория Лос-Аламос, США) при саха-больцмановском распределении с электронной температурой Т= 350 -)В и плотностью ДГ= 6-1023 см-3

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и приложения Общий объем - 356 страниц, вклю гая 55 рисунков и 32 таблицы Список литературы содержит 341 наименование

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы диссертации, общую постановку проблемы, формулировку цели и предмета исследования, новизны полученных ре!ультатов и их научной и практической ценности, и основные положения, выносимые на защиту

Каждая глава содержит вводный раздел с описанием основных задач, историей вопроса и ссылками на работы автора, в которых полу-ены основные результаты исследования

Глава I посвяшена развитию основных подходов в теории сг ектров коротковолнового излучзния и методов расчета спектральных и столкноиительных характеристик многозарядных ионов в корональной плазме Ее [лезу штаты используются в последующих главах для решения поставленных в диссертации задач теоретической спектроскопии, направленных на разработку мето-

дое диагностики и их применения для исследования плазменных образований в солнечной короне и лабораторных установках

В разделе 1 2 дается общее описание, особенности и механизмы формирования рентгеновских и ВУФ спектров многозарядных ионов в условиях корональпой плазмы, постановка прямой и обратной задачи спектроскопии, формулировка основных принципов спектроскопической диагностики и приводятся основные соотношения, используемые для численного моделирования источников излучения и расчета спектров Сформулирована корональ-ная модель для описания спектроъ и условия ее применимости на основе столкновительного подхода к зада1 е об излучении многозарядных ионов в горячей плазме Дано математически корректное определение меры эмиссии (М'Э) и дифференциальной меры эмиссии (ДМЭ), имеющих принципиальное значение в теоретическом анализе излучения корональной плазмы, с помощью интеграла Сильтьеса Рассмотрены модели излучающей плазмы - одно-температурная (ОТ), многотемпературная параметрическая (МТП) модели и модель нетепловых электронов (НЭ), используемых в работе для анализа спектров и восстановления температурных распределений ДМЭ Развиты методы решения обратной задачи оптимизационный - на основе МТП модели, и итерационный метод Байеса (ИМБ)

В разделе 1 3 дан краткий обзор, характеризующий состояние теории и ос-ноьные подходы к задаче о возбуждении и распаде кулоновских резонансов в присутствии электромагнитного поля в применении к процессам неупругого возбуждения рентгеновских линий, радиационного захвата и ионизации В рамках временной и стационарной теории столкновений развит формализм оператора сдвига энергии, используемый в теории распада нестабильных состояний С помощью предложенного в работе точного разложения функции Грина кулоновского поля на потенциальное и резонансное слагаемые определены асимптотические по заряду иона столкиовительные и спектральные характеристики излучения многозарядных ионов через асимтотические разложения матричных элементов оператора сдвига энергии на энергетической поверхности Показана существенная роль радиационного канала (диэлск-

тронная рекомбинация) в процессе резонансного электрон-ионного рассеяния Дана постановка и решение столкновите иьной задачи с перестройкой получены точные аналитические выражения для амплитуд перехода в состояния непрерывного спектра (стационарные, Е олкова-Келдыша и когерентные) и выполнен теоретический анализ динамики резонансного состояния атома в постоянном электрическом иоле

В разделе 1 4 развит метод Z-разложе -шй теории возмущений на кулонов-ском базисе с учетом релятивистских пэправок в рамках оператора Брей-та для расчета спектральных характери :тик автоионизационных состояний многоэлектронных систем длин волн и вероятностей радиационных и автоионизационных переходов Результаты пред],ставлены в виде разложений теории возмущений по малому параметру 1/Z В разделе 1 5 дается краткое описание методов и соответствующих пакетов ирг грамм для численных расчетов характеристик элементарных процессов в корональной плазме с участием многозарядных ионов

Глава II посвящена расчетам светимостей и К-епектров излучения корональной плазмы вблизи резонансных линий [Не] ионов В разделе 2 2 формулируется атомная модель для описания светимости основных линий [Не] ионов для элементов, обильных в солнечной короне, приводятся результаты расчета спектральных и столкновительных характеристик ионов с помошью разработанных в ФИАНе программ MZ t АТОМ и аннроксимационные формулы для скоростей элементарных процессов В следующем разделе дана общая характеристика диэлектронных сателлитов [Н] и [Не) ионов, результаты расчетов их интенсивностей, возбу кдаемых в процессе диэлектронной рекомбинации и прямого электронного удара, и их обсуждение Раздел 2 4 посвящен расчетам спектров диэлектронных сателлитов резонансных линий в разреженной и плотной плазме с использованием метода Z-разложений Результаты этой главы используются в дальнейшем для отождествления линий и теоретического анализа экспериментальных спектров

В III главе излагаются методы теоретического анализа спектров токама-ка TEXTOR (Юлих, Германия) и лазер той плазмы (ФИАН) с целью вери-

фикации атомных данных и рентгеноспектральной диагностики корональной плазмы Результаты диагностики, а также возможность однозначной интерпретации спектров, в значительной степени определяется точностью атомных данных, используемых при моделировании источников рентгеновского излучения В связи с отсутствием прямых пучковых измерений, суждения об их точности опирается в настоящее время на сравнение либо с наиболее точными (с теоретической точки зрения) расчетами, либо с данными пучково-пленочных экслериментов на установках типа ЕВ1Т Обеспечивая наилучшую точность для длин волн, такие эксперименты не позволяют улучшить точность измерения ~ 20-30% дл? столкновительных характеристик из-за низкой статистики фотонов В связи с этим вопрос верификации агомных данных является весьма актуальным как для атомной физики, стимулируя уточнение методов их расчета, так и для решения задач физики плазмы, основанных на результатах рентгеноспектральной диагностики

В разделе 3 2 сформулирован самосогласованный подход к проблеме верификации на основе решения обратной задачи итерационным методом Байеса в рамках развиваемой в работе полуэмпирической "спектроскопической" модели Концепция самосогласованного подхода к задаче верификации атомных данных, включает несколько аспектов или уровней согласования, основным является сформулированное в работе требование самосогласованности ведущих атомных и плазменных параметров модели, полученных с помощью метода Байеса по измеренным спектрам Как показано в работе, это требование является необходимым и достаточным условием достоверности параметров модели Другой аспект связан с сопасованностью атомных данных в рамках единого метода с целью избежать их компиляции (а также экстраполяции), таким образом, верификация атомных характеристик означает в то л« время верификацию соответствующего метода расчета атомных данных Третий уровень касается согласованности г араметров плазмы в спектроскопической модели с измеренными другими методами диагностики, а также полученными в рамках плазменной модели транспорта примесных ионов

В разделах 3 2 и 3 3 приведены результаты верификации атомных данных

и измерения центральной температуры и относительных ионных обилии, выполненные на основе разработанного нсдхода с помощью Ка и К/з спектров ионов аргона, соответственно В разделе 3 3 указаны также причины расхождений (в 1 5-2 раза) между измеренными и рассчитанными ранее отношениями К^ линий, связанными как с неточными атомными данными, так и неполнотой атомной модели Для верификации и диагностики были использованы спектры токамака TEXTOR, и: меренные с высокой точностью для широкого диапазона центральной электронной температуры Т — 0 8 — 2 5 к-)В и плотности N = 1013 — 1014 см-3 Показана высокая точность расчета относительных длин волн ~ (1 — 2) 10 "4 и определения параметров модели - столкновительных характеристик и центральной температуры 5 — 10%) Обнаружено сильное (в 2-5 раз) отличим измеренных ионные обилий от равновесных в условиях солнечной короны связанное с эффектами транспорта и перезарядки ионов аргона на нейтральных атомах водорода

В разделе 3 4 приводятся результаты верификации скорости диэлектрон-ной рекомбинации на основе анализа спектров диэлектронных сателлитов, измеренных в лазерной плазме (ФИАН) Сравнение измеренных скоростей с результатами расчетов по программе АТОМ показывает согласие в пределах ~ 20%

Глава IV посвящена теории поляри ¡ации рентгеновских линий многозарядных ионов, возбуждаемых электронным пучком В нервом разделе изложена история вопроса и физические аспекты поляризационных измерений линейчатых спектров для диагностических целей Линейчатое излучение многозарядных иоиов возникает в результате двух основных процессов 1) прямого возбуждения неупругим электронным ударом и 2) радиационно1 о захвата электрона (ДР) Оба эти процесса естественно описывать с единой точки зрения как рассеяние электрона на ионе с рождением фотона в конечных каналах реакций

В разделе 4 2 в рамках столкновительного подхода получены выражения для фотонной матрицы плотности рентгеновских линий многозарядных ионов, возбуждаемых электронным пучюм в корональной плазме Показано,

что излучение линейно поляризовано, причем степень псляризации опорных л^ний, формируемых неупругим ударом, определяются сечениями возбуждения М- код понент, зависящих от энергии пучка, а их диэлектрониых сателлитов - универсальной (для всех ионов одной изоэле^ тронной последовательности) зависимостью от квантовых чисел резонансного (автоионирационного) состэяния и не зависит от энергии Приведены результаты выполненных впер зые квантовомеханических расчетов поляризационных характеристик линий, наиболее интенсивных в спектрах [Н] и [Не] ионов, и их диэлектрониых сателлитов, па основе анализа которых был предложен метод диагностики электронной функции распределения Исследована роль различных эффектов, влияющих на величину степени поляризации [Не] линий при электрон ионных взаимодействиях кулоновского притяжения, обмена, спин-орбшальнош взаимодействия и каскадов с верхних уровней на степень поляризации наиболее интенсивных линий в спектрах [Н] и [Не] ионов линий

В разделе 4 3 учтены эффекты сверхтонкой структуры и каскадов с вышележащих уровней на степень поляризации рассмотренных ранее линий Показало, что учет этих эффектов существенно меняет величину степени ноля рис ации триплетных линии и позволяет описать результаты измерений в ра;мках экспериментальных ошибок В разделе 4 4 дается описание метода диагностики пучков анизотропных надтепловых электронов в горячей плазме, основанною на двойных отношениях интенсивностей рениеновских линий, измеренных з помощью брэгговской поляризационной спектроскопии

Глава V содержит результаты отождествления, моделирования и диагност лки плазменных образований в солнечной короне по спектрам и спек!

тральным изображениям, полученным в ФИАНе В вводным параграфе дается описание особенностей рентгеновской спектроскопии солнечной плазмы и результатов внеатмосферных исследований рентгеновскою и ВУФ излуче-1№я Солнца, выполненных на спутниках "Интеркосмос", ракетах "Вертикаль" и эрблтальных станциях КОРОНАС

В разделе 5 2 представлень результаты первичной обработки экспериментальных данных, отождествления и моделирования рентгеновских спекIров

вспышек и активных областей, там же дается интерпретация поляризационных измерений, выполненных с помощью брэгговской спектроскопии Определены основные параметры источников излучения - характерные температуры, меры эмиссии, ионизационный состав и характеристик*' надтепловых электронов

Раздел 5 3 посьящен относительной калиоровке, отождествлению и моделированию УФ спектров вспышек и компактных активных об частей По наиболее надежно отождествленным линиям итерационным методом Байеса выполнено восстановление распределений дифференциала ной меры эмиссии с температурой, ч"0 позволило обнаружить в ряде активных областей наличие горячей плазмы с температурой до ~ 10 МК

В разделе 5 4 на, основе комплексного анализа спектральь ых изображений и временных фофилей мткою рени еновского излу гения исследована пространственно-временная динамика распределений электро-шой температуры и плотности для вспышечных образований - долговременных градиентных событий ("пауков"), впервые обнаруженных в эксперименте СПИРИТ на орбитальной станции КОРОНАС-Ф Для вспышечных явлений впервые продемонстрировала важная роль "промежуточной" плазмы с температурой ~ 4 — 10 МК Дается сравнение результатов многотемперзлурного анализа с обычно используемым методом фильтров, основанном на однотемпературной модели, которое псказало существенную ошибку последнею при определении температуры (в несколько раз) и меры эмиссии (на порядок и более)

В VI Главу включены результаты моделирования и диагностики лебо-раторной плазмы В первом разделе сформулированы задачи в настоящей хлаве В разделе 6 Ч излагаются результаты диагностики нетенловых электронов в плазме микропинчей вакуумной искры, полученные на основе поляризационных измерстай с помощью брэгговской спектроскопии, выполненных в Университете гБохум (Германия) Для анализа наблюдавшихся спектров была использована самосогласованная модель, основанная на результатах II и IV главы,что позволило впервые обнаружить присутствие анизотропных быстрых электронов в плазме вакуумной искры Были опрсде/ сны основные

параметры плазмы микропинчей и энергетического спектра и анизотропии нетеш овых э чектронов Измеренные характеристики пучка находятся в хорошем соглас т с результатом численного моделирования развития плазменной неустойчивости

В разделе 6 3 приведены результаты диагностики ионизационного состава в плазме низкой (токамак) и высокой (лазерная плазма) плотности и обсуждается возможность применимости квазистационарного ионизационного равновесия I! разделе 6 4 представлены результаты расчетов спектров "полых ионов" и предложенный ня их основе метод диагностики ионизационного состава Дана интерпретация не объясненных ранее квазинепрерывных спектров нового типа, измеренных в экспериментах с лазерной плазмой на установке ТШБЕ1ЧТ (Лаборатория Лос-Аламос, США) Установлены механизмы образования спектрального состава излучения и определен ы параметры плазмы

Заключение содержит основные результаты работы и выводы

В Приложение дается детальное изложение метода Я-разложений в полевой форме теории возмущений, результаты расчета сне» тральных характеристик много электронных ионов и каталог линий крайнего ВУФ диапазона, отождзств ленного в спектрах солнечных вспышек

Оснонные результаты диссертации

1 Развита столкновительная теория атомных кулоновски -с резонансов в присутствии электромагнитного поля в применении к процессам неунругого возбуждения рентгеновских линий, радиационного захвата м ионизации На основе точного представления функции Грина кулоновского по ля определены столкновительные и спектральные характеристики много зарядных ионов черв; матричные элементы оператора сдвига энергии на энергетической поверхности Показала существенная роль радиационного канала (диэлектрон-ная рекомбинация) в процессе резонансного электрон-ионного рассеяния Дана постановка и решение столкновительнои задачи с перестройкой получены точные аналитические выражения для амплитуд перехода в состояния

непрерывного спектра (стационарные, Волкова-Келдыша и когерентные) и выполнен теоретический анализ динамики резонансного состояния атома в постоянном электрическом поле

Дано математически корректное определение меры эмиссии и дифсэерен-циалыюй меры эми'ч ии, имеющих принципиальное шачение в тэорети' еском анализе излучения корональной плазмы, с помощью интеграла Стильтьеса Развиты методы решения обратной задачи спектроскопии оптимизационной - на основе многотемпературной параметрической модели, и итерационный метод Байес а

2 Развита теория поляризации рентгеновскю линий многозарядных данов, возбуждаемых элеь тронным пучком и ее применение к диагногтга е нема,-сс-велловских электронов по рентгеновским спектрам солнечной короны и вакуумной искры Для фотонной матрицы плотности получены аналитические выражения через скорости возбуждения М-компонент ионных уровней (для основных "опорны>" линий) и алгебраические выражения через квантовые числа (для автоионизационных состояний) На основе теоретического анализа влияния эффектов кулоновского притяжения, обмена, спин-орбитального и сверхтонкого взаимодействия и каскадов с верхних уровней на степень поляризации наиболее интенсивных линий в спектрах [Н] и [Не] ионов линий разработан метод диагностики электронных пучков в корональной плазме и дано объяснение отсутствия в наблюдаемых спектрах поляризации у интеркомбинационной лу нии (для ионов с нечетные зарядом ядра) и ее наличия у запрещенной линии

3 Развит метод Z-разложений теории возмущений на кулоновоком базисе с учетом релятивисте ких поправок в рамках one ратора Брейта дл н. автоиони рационных состояний мпого^лектронных систем На основе расчетов коэффициентов Z-разложения получены спектральные характеристики многозарадных ионов от [Не] до [F] и предложен метод диагностики ионизацио iHoro состава корональной плазмы по ее К-спектрам излучения Выполнен учет эффекта ■экранировки заряд г ядра электронами ионного остатка в расчетах автоиони-

зацонных ширин для [Не] и [Li] ионов, позволивший устранить существенное расхождение в значениях температуры 20% и более), измеренной по разным отношениям рентгеновских линий в спектрах [Не] ионов токамаков и солнечной короны

4 Выполнены расчеты светимостей и спектров вблизи резонансных линий [HJ и |Не] ионов в разреженной и плотной плазме, на основе которых были обнаружены "красные" и "голубые" сателлиты резонансных линий иона MgXII в спектрах солнечных вспышек и лазерной плазмы (ФИАН) и развит метод определения электронной плотности по относительным интенсивностям диэлектронных сателлитов На основе этих расчетов дана интерпретация и моделирование рентгеновских спектров активных плазменных образований в с олнечной короне, полученных на спутниках Интеркосмос и ракетах "Вертикаль" (ФИАН), плазмы токамака TEXTOR (Юлих, Германия), вакуумной искры (Бохумский университет) и юзерной плазмы (ФИАН)

5 Разработан новый самосогласованный подход для верификации атомных данных и диагностики горячей корональной плазмы по К-спектрам тока-мака, основанный на решении обратной задачи методом Байеса в рамках предложенной "спектроскопической" модели Выполнена верификация методов расчета столкновительных и спектральных характеристик, прецизионное измерение температуры и определены плотности ионов аргона с помощью К-спектров токамака TEXTOR Выполнен анализ точности расчетов скорости диэлектронной рекомбинации по спектрам лазерной плазмы (ФИАН)

6 Выполнено отождествление и интерпретация рентгеновских и ВУФ спектров Солнца, впервые полученных в экспериментах на спутниках Интеркосмос, КОРОНАС и ракетах "Вертикаль" Составлен каталог линий крайнего ВУФ диапазона, впервые наблюденные в спектрах вспышсчной плазмы С помощью разработанной многотемиературной модели с участием надтеиловых электронов получены температурные распределения вещества (дифференциал ьной меры эмиссии) для плазменных образований в солнечной короне По на аболее надежно отождествленны и линиям итерационным методом Байеса

(

выполнено восстановление распределений дифференциальной меры эмиссии с температурой, что позволило обнаружить в ряде активных областей наличие горячей плазмы с температурой до ~ 10 МК Исследована пространственная и временная динамика распределений температуры и плотности для всиышечнои плазмы Обнаружены следующие характерные явления, важные для физики активных процессов на Солнце

- Наличие горячей плазмы с температурой 4-10 МК в активных плазменных образованиях и их существенная роль в рентгеновском излучении, энергобюджете и динамике вспышечиых процессов

- Наличие надтенловых электронов с энергией порядка 5-10 кэВ и относительной концентрацией порядка 3-5% в плазме активных областей и вспышек

- Наличие квазистационарного ионизационного равновесия и нагрев основной массы вещества вспышек разных баллов до характерной температуры порядка 10-15 МК на всех стадиях их развития

- Наличие квазипостоянной плотности N ~ Nc (Nc - корональная плотность) в плазме долговременных градиентных вспышечных событий ("пауков") и сильно меняющегося градиента плотности, достигающей > 102NC в наиболее горячей области импульсных вспышек, нри подобии температурных распределений для событий разного типа

7 Впервые выполнены расчеты спектров "полых ионов" и на их основе предложен новый метод диагностики ионизационного состава, с помощью которого дана интерпретация не объясненных ранее квазинепрерывных спектров нового типа, впервые измеренных в экспериментах с лазерной плазмой на установках NIKE (Исследовательская морская лаборатория, США) и TRIDENT (Лаборатория Лос-Аламос, США), установлены механизмы образования спектрального состава излучения и определены параметры плазмы

Ниже в хронологическом порядке представлены работы, в которых опубликованы основные результаты диссертации

Список литературы

1 Grmcva Yu I, Karcv VI, Korncev V V , Kiutov V V , Mandclstam S L , Safronova U I, Urnov A M , Vamshtem L A , Vasilyev В N , and Zhitmk I \ Investigation of the solar X-iay flare spectra by the "Intercosmos-4" and "Intercosmos-7" satellites // Space Research, Academic-Verlag, Berlin, vXIV, p 453-458, 1974

2 Grmeva Yu I, Karev V I, Korneev V V , Krutov V V , Mandelstam S L , Safronova U I, Urnov A M , Vainshtein L A , and Zhitnik IA Investigation of the solar flare X-ray spectra in the hydrogen-like Fe ion region // Space Research, Academic-Verlag, Berlin, v XV, p 637, 1975

3 Пресняков JI П , Урнов А М Возбуждение многозарядных ионов электронным ударом // ЖЭТФ, т68, вып ], с 61-68 , 1975

4 Presnyakov L Р, and Urnov А М Asymptotic approach to the theory of excitation of multiply-charged ions by electron impact //J Phys В Atom Molec Phys , v 8, p 1280, 1975

5 Житник И A , Урнов A M Исследование физических процессов в ко-рональнои плазме но ее рентгеновским спектрам // Publications of the DEBRECEN heliosperical observatory, v 3, No 1, p 13-29, 1977

6 Aglitsky Ye V , Boiko V A , Faenov A Ya , Korneev V V , Mandelstam S L , Pikuz S A , Safronova U I, Sylwesler J , Urnov A M , Vamshtem L A , and Zhitnik I A New satellite structure of the solar and laser plasma m vicinity of the Ly (MgXII) line // Solar Phys , v 56, p 375, 1978

7 Boiko V A , Chugunov A Yu , Ivan ova T G , Faenov A Ya , Holm IV , Pikuz S A , Safronova U I, Urnov A M , Vainshtein L A , and Zhitnik I A Satellites of the He-like resonance lines due to transitions m Be-like ions // Mon Not RAS , v 185 , p 305, 1978

8 Житник И A , Кононов Э Я , Корнеев В В , Крутов В В , Мандельштам

С JI, Урнов А М Спектры рентгеновских вспышек на Солнце // УФН, т 128 , выи 4, 1979

9 Korneev V V , Krutov V V , Mandelstam S L , Urnov A M , and Zhitnik I A Solar flare X-ray spectra I Wavelengths of FeXXIV-XXV lmes m the region 1 85-1 87 A// Solar Phys , v 63, p 319-327, 1979

10 Sylwester В , Sylwester J , Koineev V V , Krutov V V , Mandelstam S L , Urnov A M , and Zhitnik I A , Golts E Ya , Kononov A Ya , and Sydelnikov V V Solar flare X-ray spectra II Laboratory reproduction in the region of the Fe XXV-XXVI resonance lines // Solar Fhys , v 63, p 329-335, 1979

11 Presnyakov LP, and Urnov AM X-iay plasma diagnostics // Journal de physique, Colloque C-7, v 40, p 279-288, 1979

12 Safronova UI, and Urnov AM Pertarbation theory Z-expaijsion method for autoionization states of many-electron atomic systems I Calculations of the energy // J Phys В Atom Molec Phys , v 12, p 3171-3185, 1979

13 Safronova U I, and Urnov A M Perturbation theory Z-expansion method for autoionization states of many-electron atomic systems II Autoionization rates and radiative transition probabilities //J Phys В Atom Molec Phys , v 13, p 869-880, 1980

14 Korneev V V , Krutov V V , Mandelstam S L , Sylwester В , Tindo I P , Urnov A M , Valnicek В , and Zhitnik I A Solar flare X-ray spectra III Initial and final phase // Solar Phys , v 68, p 381-389, 1980

15 Korneev V V , Zhitnik I A , Mandelstam S L , and Urnov A M On Doppler shifts of the Fe XXV ion resonance line in solar flare X-ray spectra // Solar Phys , v 68, p 391-392 , 1980

16 Виноградов А В , Скобелев И Ю , Урнов А М , Шевелько В П Сечения и скорости переходов между близкими уровнями / / Труды ФИ АН, т 119, с 120-129, 1980

!

17 Вайнштейн JIА , Сафронова У И , Урнов А М Дизлектронные сателлиты резонансных линий многозарядных ионов // Труды ФИАН, т 119, с 13-18,

1980

18 Виноградов А В , Скобелев И Ю , Урнов А М Интенсивность диэлек-тронных сателлитов в разрежет-ой и плотной плазме // Труды ФИАН, т 119, с 44-49, 1980

19 Safronova U I, Shlyaptzeva A S , and Urnov А М Perturbation theory Z-expansion method for autoionization states of many-electron atomic systems III Dielectronic satellite spectra for highly charged ions in a hot dense plasma // J Phys В Atom Molec Phys , v 14, p 1249-1261, 1981

20 Beigman I L , Chichkov В N , Mbzmg M A , Shevelko A S , and Urnov A M On the ionization equilibrium in high-temperature plasmas // Physica Scnpta, v 23, p 236-240, 1981

21 Chichkov В N , Mazing M A , Shsvelko A P, and Urnov A M Experimental study of the dielectronic recombination rate // Physics Lett, v 83A, p 401,

1981

22 Siarkowsky M , Sylwester J , Biomboszcz G , Korneev V V , Mandelstam S L , Oparin S N , Urnov A M , Zhitnik I A , and Vasha S Analysis of the high-resolution X-ray spectra obtained aboard the "Intercosmos 16" satellite I Identification of the lines in the 9 14-9 33 A spectral region // Solai Phys v 73, p 105-119, 1981

23 Siarkowsky M , Sylwester J , Bromboszcz G , Korneev V V, Mandelstam S L , Oparin S N , Urnov A M , Zhitnik I A Analysis of the high-resolution X-ray spectra obtained aboard the "Intercosmos 16" satellite III Non-thermal interpretation of some spectra // Solar Phys v 81, p 63-68, 1981

24 Bromboszcz G , Siarkowsky M , Sylwester J , Korneev V V , Mandelstam S L , Oparin S N , Urnov A M , and Zhitnik I A Analysis of the high-resolution X-lay spectra obtained aboard the "Intercosmos-16" satellite IV Derivation of the

plasma densities close to the "low-density" limit//Solar Phys v 83, p 243-255, 1981

25 Korneev V V , Mandelstam S L , Opa, m S N , Urnov A M , Zhitnik I A On soft electron beams in solai active and flare iegion // Adv Space Res v 2, 11, p 139-144, 1983

26 Shevelko V P, Urnov A M , Vamshtein L A , and Müller A On electron impact cross-section and rates for mult ply chaiged ions // Mon Not RAS, v 203, Short Communications, p 45-48, L983

27 Mandelstam S L , Urnov A M , Zhitnik I A Spectroscopic study of plasma parameters for solar active region and flares // Space Res , v 4, p 87-89, 1984

28 Мандельштам С JI, Житник И А , Тиндо И П , Урнов A M Новое о рентгеновских вспышках и активных областях на Солнце // Вестник АН СССР, т9, с 48-56, 1985

29 Житник И А , Мандельштам С Л , Тиндо И П , Урнов A M Новые наблюдательные данные о рентгеновских вспышках и активных областях на Солнце // УФН, т 145, выи 3, с 530-532, 1985

30 Житник И А , Корнеев В В , Кругов В В , Опарин С H , Урнов A M Спектроскопия высокою разрешения рентгеновско! о излучения Солнца // Труды ФИАН, т 179, с 39-59, 1987

31 Пресняков Л П , Урнов A M Многозарядные ионы в астрофизической плазме // Известия АН СССР, т53, No 9, с 1704-1708, 1989

32 Житник И А , Тиндо И А , Урнов A M Исследования рентгеновского излучения Солнца в ФИАНе // Труды ФИАН, т195, с 3-18, 1989

33 Бейгман И Л , Опарин С H , Урнов A M Линейчатые спектры корональ-ной плазмы вблзи резонансных линий гелиеподобных ионов // Труды ФИАН, т 195, с 47-72, 1989

34 Виноградов А В , Урнов А М Шляпцева А С Поляризация линий многозарядных ионов, возбуждаемых электронным пучком // Труды ФИАН, т 195, с 89-72, 1989

35 Собельман И И , Житник И А , Вальничек Б и др (26 соавторов, включая Урнова А М ) Изображения Солнца, полученные рентгеновским телескопом ТЕРЕК на КА ФОБОС-1 // Письма в АЖ, т16, No 4, 1990

36 Peter Th , Ragozm E N , Urnov A M , Uskov D В , and Rust D M Doppler-bhifted етшыоп from helium ions accelerated in solar flares // Astrophys J ,v 351, No 1, Part 1, p 317-333, 1990

37 Urnov A M, and Zhitnik IA Studies of X-ray flares by project CORONAS // "Flare physics in solar activity maximum 22", Springer-Verlag (Ed W Beigbbock), 1990

38 Sobelman I, Zhitnik I, Valmcek В , et al (19 co-athors including Urnov A M ) Diagnostics of the inner corona by X UV-imagmg of the Sun // Adv Space Res , v 11, No 1, p 99-107, 1991

39 Urnov A M , and Uskov D В Collisional Approach to Dynamics of Resonance Atomic States m External Field //J Phys В At Mol Opt Phys , v 26, p 2685, 1993

40 Dubau J , Garbuzov Y , and Urno/ A Account for the Influence of Hyperfine Interaction on the Polarization of X ray Lines // Physica Scripta, v 49, p 39, 1994

41 Uinov A M Topical Review "Solar Spectroscopy m the Russian Space Programme, Past Resultb and Future Prospects" // J Phys В At Mol Opt Phys , v 28, p 1-10, 1995

42 Dubau J , Inal M К , and Urnov A. M Diagnostics of the Anisotropy of the Electron Distribution from the Analysis of X-ray line Polarization // Physica Scripta, T65, p 179, 1996

43 Житник И А , Кузин С В , Ораевст ий В Н , Перцов А А , Собельман И И , Урнов AM// Письма в АЖ, т24, No 12, с 943-950, 1998

44 Урнов А М , Дюбо Ж и др Рентгеновские спектры многозарядных полых ионов, излучаемые фемтосекундной лазерной плазмой // Письма в ЖЭТФ, т67, вып 7, с 467-472, 1998

45 Walden F , Kunze Н -J , Petoyan А , Urnov А М , and Dubau J Polarization Measurements of the A1 XII Resonance line Emitted from Micropmch Plasmas of a Vacuum Spark Discharge // Phys Rev E, v 59, No3, p 3562, 1999

46 Zhitmk I A , Kuzin S V , Urnov A M , Keenan F P , and Pinfield D J FeXII Emission Lines in Solar Active Regions Observed bys the RES-C Spectiohellograph on the CORONAS-I mission // Mon Not RAS, v 308 p 228, 1999

47 Zhitnik I A , Bugaenko О I, Ignatyev A P , Krutov V V , Kuzm S V , Mitrofanov A V , Oparm S N , Pertsov A A , Slemzin V A , Stepanov A I, and Urnov A M Dynamic 10 MK Plasma Structures Observed in Monochromatic Full Sun Images by the SPIRIT Spectrohdiograph on the CORONAS-F mission //Mon Not RAS, v 338, p 67-71,2003

48 Горяев Ф Ф , Дюбо Ж , Урнов А М Поляризация линий излучения [Не] ионов аргона, возбуждаемых электрон гым пучком // Краткие сообщения но физике ФИАН, Москва, No 10, с 37-48, 2003

49 Горяев Ф Ф , Урнов А М , Бертчингеэ Г, Марчук А , Кунце X -И , Дюбо Ж О Кд-излучении ионов Аг16+ в корональной плазме // Письма в ЖЭТФ, т78 No 6, с 816-368,2003

50 Zhitmk I А , Kuzm S V , Bugaenko О I, Ignatiev А Р, Krutov V V , Lisin D , Mitioianov A V , Oparm S N , Pertsov A A , Slemzm V A , and Urnov A M Results of XUV full Sun imaging spectroscopy for eiuptive and transient, events by the SPIRIT spectrohehograph on the CORONAS-F mission // Adv Space Res , v 32, p 2573-2577, 2003

51 Zhitnik I, Afanas'ev A , Kuzin S , Bugaenko O , Ignatiev A , Krutov V , Mitrofanov A , Oparm S , Pertsov A , Siemzin V , Sukhodrev N , and Urnov A EUV Observations of solar corona in the SPIRIT expenment on boaid the CORONAS-F Satellite // Adv Spece Res , v 32, p 473-477, 2003

52 Бейгман И JI, Боженков С А , Житник И А , Кузин С В , Толстихина И Ю , Урнов А М Солнечные спектры крайнего ВУФ диапазона, полученные в ходе эксперимента СПИРИТ на борту ОС КОРОНАС-Ф I Каталог линий в области 280-330 А // Письма в АЖ, г 31, No 1, с 1-20, 2005

53 Житник И А , Кузин С В , Собельман И И , Игнатьев А А , Митрофанов А В , Опарин С Н , Перцов А А , Слемзин В А , Суходрев Н К , Урнов А М , Богачев С А Основные результаты эксперимента СПИРИТ на орбитальной станции КОРОНАС-Ф // Астрономический вестник, т39, No 6, с 495-506, 2005

54 Гречнев В В , Кузин С В , Урнов А М , Житник И А , Уралов А М , Богачев С А , Лившиц М А , Вугаенко О И , Занданов В Г , Игнатьев А П , Крутов В В , Опарин С Н , Перцов А А , Слемзин В А , Черток И М , Степанов А И О долгоживущих горячих корональных структурах, наблюдавшихся на ИСЗ КОРОНАС-Ф/СПИРИТ в линии MgXII // Астрономический вестник, т40, No4, с 314-322, 2006

55 Житник И А , Кузин С В , Урнов А М , Богачев С А , Горяев Ф Ф , Шестов С В Рентгеновская и ВУФ циагностика активных плазменных образований с( помощью спектрогелиографа РЕС в эксперименте СПИРИТ на орбитальной станции КОРОН АС Ф // Астрономический вестник, т 40, No 2, с 1-11, 2006

56 Богачев С А , Кузин С В , Жи-ник И А , Урнов А М , Гречнев В В Динамика высокотемпературной плгзмы в солнечной короне по наблюдениям СПИРИТ в линии MgXII 8 42 Ä // Астрономический вестник, т 39, No 6, с 571-576, 2006

57 Урнов А М , Горяев Ф Ф , Бертчингср Г, Кунце X -И , Марчук О О верификации атомных данных но Ка-спектрам излучения токамака TEXTOR // Письма в ЖЭТФ, т58, вып 8, с 456-464, 2007

58 Урнов А М , Богачев С А , Горяев Ф Ф , Кузин С В , Житник И А , Шестов С В О пространственно-временных характеристиках и механизмах формирования мягкого рентгеновского излучения в солнечной короне // Письма в АЖ , т 33, No 6, с 446-462, 2007

фг

Подписано в печать 'Ь /{X 2007 г Формат 60x84/16 Заказ № $9 Тираж/А^экз Пл * Отпечатано в Редакционно-издательской и информационной службе Физического института им ПН ЛебедеЕ а РАН с оригинал-макета заказчика 119991 Москва, Ленинский проспект, 53 Тел 132 5128

Введение

В.1. Формулировка проблемы и ее актуальность

В.2. Содержание работы

В.З. Основные положения, выносимые на защиту

В.4. Научная новизна

В.5. Научная и практическая ценность работы

В.6. Апробация работы

Глава I. Рентгеновское излучение многозарядных ионов в корональной плазме

1.1. Введение

1.2. Общее описание спектров и методов их моделирования

1.2.1. Особенности и механизмы формирования коротко- 31 волновых спектров

1.2.2. Интенсивности спектральных линий

1.2.3. Прямая и обратная задачи спектроскопии

1.3. Теоретические подходы к задаче о возбуждении и из- 42 лучении атомных кулоновских резонансов

1.3.1. Введение

1.3.2. Асимптотический подход в теории электрон-ионных 50 столкновений

1.3.3. Динамика состояний атомных резонансов в электри- 60 ческом поле

1.4. Спектральные характеристики многозарядных ионов

1.4.1. Метод 7-разложений теории возмущений

1.4.2. Энергии ионных уровней

1.4.3. Вероятности радиационных и автоионизационных пе- 78 реходов

1.5. Методы расчета характеристик элементарных процес- 80 сов в корональной плазме

Глава II. Расчет К-спектров излучения многозарядных ионов в корональной плазме

2.1. Введение

2.2. Линейчатые спектры корональной плазмы вблизи ре- 86 зонансных линий [Не] ионов

2.2.1. Уравнения баланса и атомная модель

2.2.2. Скорости элементарных процессов

2.2.3. Результаты и обсуждение расчетов

2.3. Спектры диэлектронных сателлитов (ДС) резонансных 102 линий многозарядных ионов

2.3.1. Общая характеристика ДС

2.3.2. Интенсивность резонансных линий

2.3.3. Интенсивность ДС, возбуждаемых в процессе диэлек- 106 тронной рекомбинации (ДР)

2.3.4. Интенсивность ДС, возбуждаемых прямым электрон- 110 ным ударом

2.3.5. Результаты численных расчетов

2.4. Интенсивности ДС в плотной плазме

2.4.1. Уравнения баланса для системы близких автоиони- 115 зационных уровней

2.4.2. Относительные интенсивности ДС [Н] ионов

2.4.3. Относительные интенсивности ДС [Не] ионов

Глава III. Верификация атомных данных и методов рентгеноспектральной диагностики

3.1. Введение

3.2. Верификация атомных данных по спектрам Ка - 131 излучения ионов АгХУП в плазме токамака

3.2.1. Постановка задачи

3.2.2. Самосогласованный подход

3.2.3. Формулировка спектроскопической модели

3.2.4. Решение обратной задачи

3.2.5. Результаты измерений и расчетов

5.1.1. Рентгеновская спектроскопия солнечной короны 188

5.1.2. Исследования рентгеновского излучения Солнца в 190 ФИАНе

5.2. Рентгеновские спектры высокого разрешения 198

5.2.1. Спектры солнечных вспышек вблизи резонансных ли- 198 ний [Н] и [Не] ионов

5.2.2. Спектры активных областей вблизи резонансных ли- 215 ний NelX, MgXI и SiXIII

5.2.3. Результаты моделирования спектров излучения 223 вспышек и активных областей

5.3. ВУФ-спектры вспышек и активных областей 229

5.3.1. Отождествление спектров крайнего ВУФ-диапазона 229

5.3.2. Диагностика электронной плотности 234

5.3.3. Восстановление дифференциальной меры эмиссии 235

5.4. Моделирование плазмы вспышечных образований по 240 спектральным изображениям

Глава VI. Моделирование и диагностика плазмы лабораторных источников

6.1. Введение 266

6.2. Диагностика нетепловых электронов в плазме вакуум- 270 ной искры

6.3. Диагностика ионного состава в лазерной плазме 281

6.4. Диагностика сверхплотной фемтосекундной лазерной 289 плазмы

Заключение 294

Приложение

Приложение I. Расчет характеристик многоэлектронных ионов методом Z-paзлoжeний

П. 1.1. Энергии уровней: нерелятивистская часть 298

П.1.2. Энергии уровней: релятивистская часть 305

П. 1.3. Дипольные матричные элементы 310

П. 1.4. Вероятность автоионизации 314

Приложение II. Таблицы

П.2.1. Характеристики К-спектров излучения многозаряд- 317 ных ионов. Таблицы П5-П17

П.2.2. Каталог ВУФ линий в спектре солнечных вспышек. 328 Таблица П18

Список литературы 333

ВВЕДЕНИЕ

Формулировка проблемы и ее актуальность

Диссертация представляет собой теоретическое исследование механизмов образования и спектральных свойств коротковолнового излучения многозарядных ионов в корональной плазме. Рентгеновские и ВУФ спектры излучения содержат многообразную информацию как об элементарных процессах, так и об окружающей среде. Теоретический анализ спектров и спектральных изображений плазменных источников коротковолнового излучения, опираясь на современные методы расчета спектральных и столкновительных характеристик ионов, дает возможность определить температурный и ионный состав, электронную плотность, концентрацию и анизотропию нетепловых (немаксвелловских) электронов и другие физические характеристики области излучения.

Целью диссертации является разработка и обоснование теоретических основ спектроскопических методов, позволяющих определять параметры плазменных образований в астрофизических и лабораторных условиях и их пространственно-временную динамику. Таким образом, многозарядные ионы и их излучательные спектры являются одновременно и объектами исследования и источниками данных о физическом состоянии среды, необходимых для решения фундаментальных проблем астрофизической и лабораторной плазмы.

В астрофизических источниках многозарядные ионы возникают и проявляют себя в условиях высокотемпературной плазмы или пучков с различным распределением скорости движения ионов. Наиболее распространенными типами таких астрофизических плазм являются:

- Двойные рентгеновские источники, включающие компактный объект двойной системы и аккрецирующий газ. Компактным объектом может быть белый карлик - звезда с массой порядка солнечной и размером порядка радиуса Земли; нейтронная звезда с массой того же порядка, но с радиусом менее ~ 10 км (рентгеновские двойные системы), а также черная дыра. Распространенными примерами двойных систем в двух последних случаях являются пульсары.

- Оболочки остатков сверхновых и горячий межзвездный газ.

- Корона Солнца и звезд.

Солнечная корона, вследствие малой электронной плотности 1081012 см-3) и широкого диапазона температур (~106-108 К) является уникальным источником для получения информации о спектрах и характеристиках процессов возбуждения многозарядных ионов элементов с зарядом ядра вплоть до X ~ 30. Она представляет также большой интерес как объект физического исследования благодаря сложной структуре (активные области, корональные дыры, яркие точки и др.) и явлениям активности (вспышки, выбросы корональных масс, джеты и т.п.). Последние, будучи проявлением нестационарных процессов перехода магнитной энергии в другие ее виды, являются характерными для космической плазмы. Их природа остается в большой степени непознанной.

Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в физике солнечной короны в последние десятилетия благодаря интенсивным наземным и космическим исследованиям, задача, связанная с определением механизмов выделения энергии в процессе развития солнечных вспышек и других эруптивных явлений и ее преобразования в энергию ускоренных частиц, нагрев и излучение плазмы, по-прежнему остается актуальной. Построение теоретических моделей, дающих однозначное количественное описание многообразных активных явлений, наблюдаемых в различных спектральных диапазонах коротковолнового излучения, помимо самостоятельного значения для понимания механизмов локальных процессов, важно также для решения проблем глобального масштаба, таких как нагрев короны спокойного Солнца и активных областей, ускорение солнечного ветра и выброс корональных масс.

Мягкое рентгеновское излучение является основным источником информации гп сгЫ о нестационарных процессах, протекающих в наиболее горячих структурах солнечной короны с температурой от ^3 до 30 МК и более. В результате долговременных внеатмосферных экспериментов с помощью рентгеновской изображающей спектроскопии, выполненных на спутниках GOES, Yohkoh, КОРОНАС и RHESSI, в настоящее время накоплен огромный объем наблюдательных данных о пространственно-временных характеристиках рентгеновского излучения в различных спектральных диапазонах, открывший возможность для количественного моделирования и апробации теоретических сценариев развития вспышечных и других эруптивных явлений на Солнце. Примером такого сценария, принятого во многих работах в качестве "стандартного", является модель импульсных вспышек, основанная на процессе магнитного пересоединения, приводящего к ускорению электронов до высоких энергий с последующим нагревом и испарением плазмы нижней короны и хромосферы ("хромо-сферное испарение"). Тем не менее многие вопросы, связанные с механизмами нагрева и энергобюджетом горячей вспышечной плазмы, а также возможность применимости такой модели к эруптивным явлениям другого типа, остаются нерешенными и требуют дополнительного экспериментального и теоретического изучения. В связи с этим особую актуальность приобретает разработка методов комплексного многотемпературного анализа рентгеновских изображений и спектров, полученных одновременно в разных спектральных диапазонах на различных космических аппаратах. Рентгеновская и ВУФ спектроскопия горячей солнечной плазмы, представляет собой как самостоятельное направление фундаментальных исследований, так и весьма эффективный инструмент для изучения таких процессов.

Ряд условий, характерных для астрофизической плазмы, воспроизведены в лабораторных установках с целью изучения свойств коротковолнового излучения многозарядных ионов, а также для верификации атомных данных и методов спектроскопической диагностики (лабораторная астрофизика) . Точность спектроскопических методов диагностики и даже сама возможность их использования зависят от точности атомных данных и моделей излучающей плазмы, основанных на уравнениях атомной кинетики и плазменной динамики. Для многозарядных ионов с зарядом г > 10 прямые (пучковые) измерения столкновительных и радиационных характеристик, необходимых для расчета и интерпретации К-спектров, в настоящее время практически отсутствуют. Единственными источниками информации как о бинарных, так и гидродинамических процессах, являются таким образом сами спектры разреженной (корональной) плазмы в установках типа ЕВ1Т и токамаках. Знание точности современных методов расчета атомных данных необходимо при решении многих проблем атомной физики, квантовой электроники, ускорительных и термоядерных установок.

Актуальность поставленных в работе задач определяется также многочисленными приложениями в атомной спектроскопии, физике плазмы и астрофизике; потребностями в диагностике плазменных сред, создаваемых с целью получения У ТС, рентгеновских лазеров; необходимостью разработки источников коротковолнового излучения для их применения в биологии, медицине, материаловедении и многих других областях современной науки и технологии.

Основная, своего рода стратегическая задача диссертации может быть сформулирована как построение теоретических моделей источников коротковолнового излучения по измеренным спектрам и спектральным изображениям и определение на их основе физических параметров и временной динамики излучающей плазмы. Такая комплексная физическая проблема делится на ряд самостоятельных задач:

1. Первичная обработка полученных данных (деконволюция, калибровка и т.п.).

2. Определение, расчет и верификация характеристик многозарядных ионов в корональной плазме.

3. Моделирование источников излучения.

4. Теоретический анализ, отождествление и физическая интерпретация измеренных спектров.

5. Разработка методов спектроскопической диагностики горячей корональной плазмы и их применение.

Задачи 3-5 тесно связаны между собой; в их решении существенную роль играют методы теоретической спектроскопии, начиная от обратной задачи и кончая расчетом спектров в рамках различных моделей излучающих областей.

Настоящая работа содержит результаты исследований солнечной и лабораторной плазмы на всех этапах решения основной задачи на основе экспериментальных спектров и спектральных изображений рентгеновского и ВУФ излучения Солнца, полученных в Физическом институте им. П.Н.Лебедева РАН (ФИАН), спектров лазерной плазмы (ФИАН, Лаборатория Лос-Аламос, США), плазмы токамака TEXTOR (Юлих, Германия) и вакуумной искры (Бохумский Университет, Германия). Получение с помощью разработанных в диссертации методов новой информации о структуре и физических свойствах плазменных образований, исследуемых в этих экспериментах, являлось также одной из целей диссертации.

Содержание работы. Работа состоит из Введения, шести Глав, Заключения и Приложение. Общий объем — 356 страниц; диссертация содержит 55 рисунков и 32 таблицы; список литературы включает 341 ссылку. Все главы связаны между собой единой сформулированной выше целью, однако каждая из них посвящена самостоятельной задаче и в вводном разделе содержит ее постановку, краткое описание истории вопроса с указанием соответствующих литературных источников и ссылками на работы автора, в которых получены основные результаты исследования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение приведем основные результаты диссертации:

1. Развита столкновительная теория атомных кулоновских резонансов в присутствии электромагнитного поля в применении к процессам неупругого возбуждения рентгеновских линий, радиационного захвата и ионизации. На основе точного представления функции Грина кулоновского поля определены столкновительные и спектральные характеристики излучения многозарядных ионов через матричные элементы оператора сдвига энергии на энергетической поверхности. Показана существенная роль радиационного канала (диэлектронная рекомбинация) в процессе резонансного электрон-ионного рассеяния. Дана постановка и решение столкновитель-ной задачи с перестройкой: получены точные аналитические выражения для амплитуд перехода в состояния непрерывного спектра (стационарные, Волкова-Келдыша и когерентные) и выполнен теоретический анализ динамики резонансного состояния атома в постоянном электрическом поле. Дано математически корректное определение меры эмиссии и дифференциальной меры эмиссии, имеющих принципиальное значение в теоретическом анализе излучения корональной плазмы, с помощью интеграла Стильтьеса. Развиты методы решения обратной задачи спектроскопии: оптимизационный - на основе многотемпературной параметрической модели, и итерационный метод Байеса.

2. Развита теория поляризации рентгеновских линий многозарядных ионов, возбуждаемых электронным пучком и ее применение к диагностике немаксвелловских электронов по рентгеновским спектрам солнечной короны и вакуумной искры. Для фотонной матрицы плотности получены аналитические выражения через скорости возбуждения М-компонент ионных уровней (для основных "опорных" линий) и алгебраические выражения через квантовые числа (для автоионизационных состояний). На основе теоретического анализа влияния эффектов кулоновского притяжения, обмена, спин-орбитального и сверхтонкого взаимодействия и каскадов с верхних уровней на степень поляризации наиболее интенсивных линий в спектрах [Н] и [Не] ионов линий разработан метод диагностики электронных пучков в корональной плазме и дано объяснение отсутствия в наблюдаемых спектрах поляризации у интеркомбинационной линии (для ионов с нечетным зарядом ядра) и ее наличия у запрещенной линии.

3. Развит метод Z-разложений теории возмущений на кулоновском базисе с учетом релятивистских поправок в рамках оператора Брейта для автоионизационных состояний многоэлектронных систем. На основе расчетов коэффициентов Z-разложения получены спектральные характеристики многозарядных ионов от [Не] до [F] и предложен метод диагностики ионизационного состава корональной плазмы по ее К-спектрам излучения. Выполнен учет эффекта экранировки заряда ядра электронами ионного остатка в расчетах автоионизацонных ширин для [Не] и [Li] ионов, позволивший устранить существенное расхождение в значениях температуры

20% и более), измеренной по разным отношениям рентгеновских линий в спектрах [Не] ионов токамаков и солнечной короны.

4. Выполнены расчеты светимостей и спектров вблизи резонансных линий [Н] и [Не] ионов в разреженной и плотной плазме, на основе которых были обнаружены "красные" и "голубые" сателлиты резонансных линий иона MgXII в спектрах солнечных вспышек и лазерной плазмы (ФИАН) и развит метод определения электронной плотности по относительным ин-тенсивностям диэлектронных сателлитов. На основе этих расчетов дана интерпретация и моделирование рентгеновских спектров активных плазменных образований в солнечной короне, полученных на спутниках Интеркосмос и ракетах "Вертикаль" (ФИАН), плазмы токамака TEXTOR (Юлих, Германия), вакуумной искры (Бохумский университет) и лазерной плазмы (ФИАН).

5. Разработан новый самосогласованный подход для верификации атомных данных и диагностики горячей корональной плазмы по К-спектрам токамака, основанный на решении обратной задачи методом Байеса в рамках предложенной "спектроскопической" модели. Выполнена верификация методов расчета столкновительных и спектральных характеристик, прецизионное измерение температуры и определены плотности ионов аргона с помощью К-спектров токамака TEXTOR. Выполнен анализ точности расчетов скорости диэлектронной рекомбинации по спектрам лазерной плазмы (ФИ АН).

6. Выполнено отождествление и интерпретация рентгеновских и ВУФ спектров Солнца, впервые полученных в экспериментах на спутниках Интеркосмос, КОРОНАС и ракетах "Вертикаль". Составлен каталог линий крайнего ВУФ диапазона, впервые наблюденные в спектрах вспышечной плазмы. С помощью разработанной многотемпературной модели с участием надтепловых электронов получены температурные распределения вещества (дифференциальной меры эмиссии) для плазменных образований в солнечной короне. По наиболее надежно отождествленным линиям итерационным методом Байеса выполнено восстановление распределений дифференциальной меры эмиссии с температурой, что позволило обнаружить в ряде активных областей наличие горячей плазмы с температурой до ~ 10 МК. Исследована пространственная и временная динамика распределений температуры и плотности для вспышечной плазмы. Обнаружены следующие характерные явления, важные для физики активных процессов на Солнце:

- Наличие горячей плазмы с температурой 4-10 МК в активных плазменных образованиях и их существенная роль в рентгеновском излучении, энергобюджете и динамике вспышечных процессов

- Наличие надтепловых электронов с энергией порядка 5-10 кэВ и относительной концентрацией порядка 3-5% в плазме активных областей и вспышек

- Наличие квазистационарного ионизационного равновесия и нагрев основной массы вещества вспышек разных баллов до характерной температуры порядка 10-15 МК на всех стадиях их развития

- Наличие квазипостоянной плотности N ~ Nc (Nc - корональная плотность) в плазме долговременных градиентных вспышечных событий ("пауков") и сильно меняющегося градиента плотности, достигающей > 102АС в наиболее горячей области импульсных вспышек, при подобии температурных распределений для событий разного типа.

7. Впервые выполнены расчеты спектров "полых ионов" и на их основе предложен новый метод диагностики ионизационного состава, с помощью которого дана интерпретация не объясненных ранее квазинепрерывных спектров нового типа, впервые измеренных в экспериментах с лазерной плазмой на установках NIKE (Исследовательская морская лаборатория, США) и TRIDENT (Лаборатория Лос-Аламос, США); установлены механизмы образования спектрального состава излучения и определены параметры плазмы.

На основе приведенных выше результатов можно сделать следующие выводы. Современные метода расчета атомных данных обеспечивают высокую точность, необходимую для однозначной интерпретации и моделирования спектров многозарядных ионов в плазме. Разработанные в диссертации методы диагностики высокотемпературной плазмы позволяют определять температурный и ионный состав, электронную плотность и наличие нетепловых электронов. Методы комплексной диагностики коро-нальной плазмы, основанные на монохроматических изображениях Солнца, дают возможность исследовать пространственно-временную динамику активных плазменных образований в солнечной короне. Дальнейшее повышение пространственно-временного разрешения позволит обеспечить получение информации, необходимой для построения плазменных моделей нестационарных процессов в солнечной и лабораторной плазме.

В заключение автор считает приятным долгом выразить глубокую благодарность своим учителям - С.Л.Мандельштаму, И.И.Собельману, Л.А.Вайнштейну и М.А.Мазинг за научную школу, помощь в постановке задач и поддержку в научных исследованиях. Автор искренне признателен своим старшим коллегам - Л.П.Преснякову, И.А.Житнику, И.Л.Бейгману и А.В.Виноградову, за научное руководство, сотрудничество и ценные советы, а также всем своим соавторам - коллегам и друзьям, за постоянный интерес к работе, обсуждения и дружескую помощь.

1. Собельман И.И., Введение в теорию атомных спектров. Издательство физ.-мат. литературы, Москва, 1963.

2. Бейгман И.Л., Интерпретация рентгеновских спектров Солнца. В сборнике ВИНИТИ, Т.9, С.51-109, Москва, 1974.

3. Вайнштейн JI.A., Собельман И.И., Юков Е.А., Возбуждение атомов и уширение спектральных линий, М.: Наука, 1979.

4. Пресняков Л. П., УФН, Т.119, С.49-54, 1976.

5. Presnyakov L.P. and Urnov A.M., Journal de Physique, Colloque C7, Suppl. No7, V.40, P.C7-279, 1979.

6. Пресняков Л.П., Урнов A.M., Известия АН СССР, Серия физическая, т.53, No 9, С.1704-1708, 1989.

7. Боровский А.В., Запрягаев С.А., Зацаринный О.И., Манаков Н.Л., Плазма многозарядных ионов, С.-Петербург: Химия, 1995.

8. Ананьин О.Б., Афанасьев Ю.В., Быковский Ю.А., Крохин О.Н., Лазерная плазма, М.: Энергоиздат, 2003.

9. Урнов A.M., Кандидатская диссертация: Атомные столкновения с участием высоковозбужденных атомов и ионов, 1975.

10. Пресняков Л.П., Урнов A.M., ЖЭТФ, Т.68, С.61-66, 1975.

11. Presnyakov L.P. and Urnov A.M., J. Phys. B: At. Mol. Phys., V.8, P.1280-1285, 1975.

12. Gnneva Yu.I., Safronova U.I., Urnov A.M., Preprint FIAN No 58, 1975.

13. Safronova U.I., Urnov A.M., Vainstein L.A., Preprint FIAN No 212, 1978.

14. Safronova U.I. and Urnov A.M., J.Phys.B.: Atom. Molec.Phys., V.12, P.3171-3185, 1979.

15. Safronova U.I. and Urnov A.M., J.Phys.B.: Atom. Molec.Phys., V.13, P.869-880, 1980.

16. Safronova U.I., Shlyaptzeva A.S. , and Urnov A.M., J. Phys. B: Atom. Molec. Phys., V.14, P.1249-1261, 1981.

17. Shlyaptseva A.S., Urnov A.M. , and VinogradovA.V., Preprint No 194, 1981.

18. Виноградов A.B., Урнов A.M., Шляпцева А.С., Труды ФИАН, Т.195, С.89, 1989.

19. Presnyakov L.P., Urnov A.M. and Uskov D.B., Workshop on Hidden Crossings and in Other Nonadiabatic Transitions, May 17-18, (Cambridge, MA: ITAMP), 1991.

20. Urnov A.M. and Uskov D.B., J.Phys.B.: Atom. Molec. Phys., V.26, P.2685-2695, 1993.

21. Goryaev F.F., UrnovA.M., and Vainshtein L.A., ArXiv: physics/0603164, 2006.

22. Урнов A.M., Богачев C.A., Горяев Ф.Ф., Кузин С.В., Житник И.А., Шестов С.В., Письма в АЖ., V. 33, No 6, С. 446-462, 2007.

23. Житник И.А., Урнов A.M., Publications of the DEBRECEN heliosperical observatory. V. 3, No 1, P.13-29, 1977.

24. Житник И.А., Кононов Э.Я., Корнеев В.В., Крутов В.В., Мандельштам С.Л., Урнов A.M., УФН, Т.128, вып.4, С.722, 1979.

25. Житник И.А., Корнеев В.В., Крутов В.В., Опарин С.Н., Урнов A.M., Труды ФИАН, Т.179, С.39-59, 1987.

26. Житник И.А., Тиндо И.А., Урнов A.M., Труды ФИАН, Т.195, С.3-18, 1989.

27. Sylwester J., Schijver J., Mewe R., Solar Phys., V. 67, P. 285-309, 1980.

28. Akita К., Tanaka К., Watanabe Т., Proc. of Hinotori Symposium on Solar Flares (Ed. Tanaka Y, Tokyo:ISAS Inst, of Space and Astronautical Science, 27-29 Jan.), P.58, 1982.

29. Jacimiec J., Fludra A., Sylwester J. et al., Adv. Space Res., V. 40, No7, P.203-207, 1994.

30. Antonucci E., Renato M., Astrophys. J., V.451, P.402, 1995.

31. Sylwester J., Garcia H.A., Sylwester B. et al., A&A, V.293, P.577-585, 1995.

32. Landi E., Landini M., A&A, V.327, P.1230-1241, 1997.

33. Лендьел В.И., Навроцкий B.T., Сабад Е.П., УФН, Т.151, С.425-468, 1987.

34. Гольдбергер М., Ватсои К., Теория столкновений, М.: "Мир", 1967.

35. Гайтлер В., Квантовая теория излучения, М.: Ин. лит., 1956.

36. Trefftz Е., J. Phys. В: At. Mol. Phys., V.3, Р.763-773, 1970.

37. Davis P.C.W, and Seaton M.J., J. Phys. В: At. Mol. Phys., V.2, P.757-765, 1969.

38. Bell R.H. and Seaton M.J., J. Phys. B: At. Mol. Phys., V.18, P.1589-1629, 1985.

39. Alber G., Cooper J., and Rau A.R.P., Phys. Rev. A, V.30, P.2845-2848, 1984.

40. Базь А.И., Зельдович Я.В., Переломов A.M., Рассеяние, реакции и распады в нерелятивистской квантовой механике, М.: Наука, 1971.

41. Гайлитис М., ЖЭТФ, Т.44, С.1974-1981, 1963.

42. Feshbach Н., Ann. Phys. NY, V.5, Р.357-390, 1958.

43. Shore B.W., Scattering theory of absorption-line profile and refractivity, Rev. Mod. Phys., V.39, P.439-462, 1967.

44. Shore B.W., Astrophys. J., V.158, P.1205-1218, 1969.

45. Seaton M.J., Rep. Prog. Phys., V.46, P.167-257, 1983.

46. Burke P.G., Robb W.D., Adv. Atom. Molec. Phys., V.ll, P.143, 1975.

47. Gamov G.A., Z.Phys., V.51, P.204, 1928.

48. Gamov G.A., Z. Phys. 52, P.510, 1928.

49. Condon E.U. and Gurney R.W., Phys. Rev. 33, P.127 (1929).

50. Fano U., Phys.Rev., V.124, P.1866-1878, 1961.

51. Stebbings R.F. and Dunning F.B., 1983 Rydberg States of Aotms and Molecules (Cambridge: Cambridge University Press).

52. Bates D. and Bederson B. (eds), 1985 Advances in Atomic and Molecular Physics, Vol. 21 (New York: Academic).

53. Соловьев E.A., УФН, T.32, C.228, 1989.

54. Radtsig A.A. and Smirnov B.H., Sov. Phys. JETP 33, p.282, 1970.

55. Chibisov M.I., Sov. Phys. JETP Lett. 24, p.46, 1976.

56. Presnyakov L.P. and Uskov D.B., Sov. Phys. JETP 59, p.515-522, 1984.

57. Connerade J.P. and Dietz K., J. Phys. В 25, p.1185, 1992.

58. Келдыш Л.В., ЖЭТФ, Т. 47, С. 1946, 1964.

59. Presnyakov L.P. and Uskov D.B., Int. Conf. on Physics of Proc. 16th Electronic and Atomic Collisions, Amsterdam: North-Holland, P.602, 1989.

60. Melchert F., Benner M., Krudener S., Atoms in Strong Fields, New York: Plenum, 1991.

61. Толмачев В.В., Теория ферми газа (Москва: Наука), 1974.

62. Берестецкий В.Б., Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П., Квантовая электродинамика, Москва: Наука, 1989.

63. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., Квантовая механика, Москва: Наука, 1989.

64. Klauder J.В., and Sudarshan E.C.G., Fundamentals of Quantum Optics, New York: Benjamin, 1968.

65. Shevelko V.P. and Vainshtein L.A., Atomic Physics for Hot Plasmas. -Institute of Physics Publishing, Bristol, 1993.

66. Vainstein L.A., Safronova U.I., Preprint ISAN No 6, 1975.

67. Vainstein L.A., Safronova U.I., Preprint FIAN No 146, 1976.

68. Vainstein L.A., Safronova U.I., Preprint FIAN No 188, 1982.

69. Vainshtein L.A. and Safronova U.I., Atomic Data and Nuclear Data Tables, V.21, P.49-68, 1978.

70. Vainshtein L.A. and Safronova U.I., Atomic Data and Nuclear Data Tables, V.25, C.311-385, 1980.

71. Eissner W., Jones M., and Nussbaumer H., Comput. Phys. Commun., V.8, P.270, 1974.

72. Eissner W., and Seaton M.J., J. Phys. B, V.5, P.2187, 1972.

73. Saraph H.E., Comput. Phys. Commun., V.3, P.256, 1972.

74. J. Dubau and M. Loulergue, Physica Scripta, V.23, P. 136, 1981.

75. Gabriel A.H., Jordan C., Mon. Not. RAS, V.145, P.241-248, 1969.

76. Gabriel A.H., Jordan C., Phys. Lett. A, V.32, P.166-167, 1970.

77. Gabriel A.H., Jordan C., Case studies in atom. Collision physics, Amsterdam: North Holland Publ. Co., P.209-250, 1972.

78. Gabriel A.H., Jordan С., Astrophys. J., V.186, P.327-333, 1973.

79. Freeman F.F., Gabriel A.H., Jones B.B., Jordan C., Philos. Trans. Roy. Soc. London. A, V.270. P. 127-133, 1971.

80. Blumental G.R., Drake G.W.F., Tucker W.H., Astrophys.J., V.172, P.205-212, 1972.

81. Mewe R., Schrijver J., A&A, V.65, P.99-120, 1978.

82. Action L.W., Bromn W.A., Astrophys. J., V.225, P.1065-1068, 1978.

83. Pradhan A.K., Shull J.M., Astrophys. J., V.249, P.821-830, 1981.

84. Wolfson C.J., Doyle J.C., Leibacher J.W., Phillips K.J.H., Astrophys. J., V.269, P.319-330, 1983.

85. Kingston A.E., Tayal S.S., J.Phys. В.: Atom. Mol.Phys., V.16, P.3465-3478, 1983.

86. Kingston A.E., Tayal S.S., J.Phys. B, V.16, L53-L60, 1983.

87. Keenan F.P., Tayal S.S., Kingston A.E., Mon. Not. RAS, V.207, P.51P-60P, 1984.

88. Keenan F.P., Tayal S.S., Kingston A.E., Solar Phys., V.92, P. 75-79, 1984.

89. Keenan F.P., Tayal S.S., Kingston A.E., Solar Phys., V.94, P. 85-89, 1984.

90. Keenan F.P., McCann S.H., Solar Phys., V.109, P.31-35, 1987.

91. И.Л. Бейгман, С. H. Опарин, A.M. Урнов, Труды ФИАН, т. 195, с.47-72, 1989.

92. JI. А.Вайнштейн, У. И. Сафронова, Препринт ИСАИ No 2, Троицк (1985).

93. В. Edlen and F. Tyren, Nature, v. 143, p. 940 (1939).

94. H. Flemberg, Ark. mat. astr. fys., v.28A, No 18, p. 1 (1942).

95. W.M. Neupert, W.J. Gates, M. Swarts, and R. Young, Aph.J.Lett., v. 149, p. L79 (1964).

96. Л.А.Вайнштейн, И.А. Житник, В.В. Корнеев, С.Л. Мандельштам, Крат, сообщ. по физ., No 3, с. 35 (1972).

97. Yu.I. Grineva, V.I. Karev, V.V. Korneev et al., Solar Phys., v.29, p. 441 (1972).

98. Bearden A.J., Ribe F.L., Sawyer G.A., Stratton T.F., Phys. rev. Lett., 1961, 6, p.257.

99. Cohen L., Feldman V., Swartz M., Underwood J.H., JOSA, 1968, 58, p, 843.

100. Кононов Э. Я., Кошелев K.H., Сидельников Ю. В., Физика плазмы, 1977, 3, с. 663.

101. Аглицкий Е. В., Бойко В. А., Захаров С. М., Склизков Г. В., Федоров А. Н., Крат, сообщ. по физ., 1971, No 12, с. 37.

102. Wo T.Y., Phys. Rev., 1940, 58, p. 1114.

103. Gabriel A.H., Mon. Not.Roy. Astr. Soc., 1972, 160, p. 99.

104. Вайнштейн Л. А., Сафронова У. И., Крат, сообщ. по физ., No 3, С.40, 1972.

105. Л.А.Вайнштейн, У.И.Сафронова, А.М.Урнов, Труды ФИАН, Т.119, С.13-43, 1980.

106. Виноградов А. В., Скобелев И. Ю., Юков Е. А. Квантовая электроника, V.2, С.1165, 1975.

107. А.В.Виноградов, И.Ю.Скобелев, А.М.Урнов, В.П.Шевелько, Труды ФИАН, т. V.119, С.44-51, 1980.

108. А.В.Виноградов, И.Ю.Скобелев, А.М.Урнов, В.П.Шевелько, Труды ФИАН, Т.119, С.120-129, 1980.

109. V.P.Shevelko, A.M.Urnov, and A.V.Vinogradov, J.Phys.B., V.9, P.2859, 1976.

110. R.C. Stabler, Phys. Rev., V.133., P.1268-12731, 1963.

111. V.P. Shevelko, A.M. Urnov, L.A. Vainshtein, and A. Muller, Mon.Not.RAS, V.203, Short Communications, P.45-48, 1983.

112. Пресняков JI. П., Шевелько В. П., Янев Р. К. Элементарный процессы с участием многозарядных ионов. М.: Энергоиздат, 1986.

113. Yanev R. К., Presnyakov L.P., Shevelko V.P. Physics of highly charged ions. Berlin etc.: Springer Verl., 1985.

114. Lotz W., Z. Phys., V.232, P.101-105, 1970.

115. Faucher P., Dubau J., Phys. Rev. A, V.31, P.3672-3676, 1986.

116. Aggarwal K., Berrington K., Eissner W., Kingston A., Report on recomended data, Daresberry lab., Warrington WA44AD, Belfast,1986.

117. Gallager J.W., Pradhan A.K., An evaluated compilation of data for electron-impact excitation of atomic ions: JILA Inform. Center Rept N 30, Boulder (Colorado), 1986.

118. Bely-Dubau F., Faucher P., Cornille M., Dubau J., Ann. phys., V.ll, P.217-219, 1986.

119. Burgess A., Hummer D.C., Tully J.A., Philos. Trans. Roy. Soc. london. A, V.266, P.255-279, 1970.

120. Jones H., Month. Notic. Roy. Astron. Soc., V.169, P.211-237, 1974.

121. Burgess A., Seaton H.J., Month. Notic. Roy. Astron. Soc., V. 121, P. 471-474, 1960.

122. Dubau J., Loulergue H., Steenman-Clark L., Month. Notic. Roy. Astron. Soc., V.190, P. 125-137, 1980.

123. Dubau J., Gabriel A.H., Loulergue G. et al., Month. Notic. Roy. Astron. Soc., V. 195, R 705-719, 1981.

124. Beigman I.L., Chichkov B.N., Mazing M.A. et al., Physica Scripta, V.23, P.236-240, 1981.

125. Bely-Dubau F., Bitter M., Dubau J. et al., Phys. Lett. A, V.93, P. 189200, 1983.

126. Spence J., Summers H.P., Pt III: Rept JET-P(86)01. Abington (UK), 1986.

127. Drake G., Astrophys. J., V.168, P.1199-1203, 1969.

128. Бейгман И. Л., Сафронова У. И., ЖЭТФ, Т.60, С.2045-2050, 1971.

129. Pradhan А.К., Norcross D.W., Hummer D.C., Aph. J., V.246, P.1031-1039, 1981.

130. Вайнштейн Л. А., ЖЭТФ, Т.67, С.63, 1974.

131. Вайнштейн Л. А., Собельман И.И., Юков Е.А., Сечения возбуждения атомов и ионов электронами, М.: Наука, 1973.

132. Bhalla С.Р., Gabriel А.Н., Presnyakov L.P., Mon.Not.RAS, V.172, P.359, 1975.

133. Бейгман И.Л., Вайнштейн Л.А., Урнов A.M., Препринт ФИАН No 28, 1971.

134. Виноградов A.B., Скобелев И.Ю., Юков Е.А., Квантовая электроника, Т.2, С.1165, 1975.

135. Виноградов A.B., Скобелев И.Ю., Юков Е.А., ЖЭТФ, Т.72, С.1762, 1977.

136. Бейгман И.Л., Бойко В.А., Пикуз С.А., Фаенов А. Я., ЖЭТФ, Т.71, С.975, 1976.

137. Виноградов А.В., Скобелев И.Ю. Физика плазмы, Т.З, С.686, 1977.

138. Бейгман И.Л. Буреева Л.А., Скобелев И.Ю. Астрон. журн., Т.56, С.1281, 1979.

139. Bureyeva L.A. and Urnov A.M., Preprint FIAN No 133, 1978.

140. Whiteford A.D., Badnell N.R., Ballance C.P., et al., J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 34, P.3179, 2001.

141. Whiteford A.D., Badnell N.R., Ballance C.P., et al., J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 35, P.3729, 2002.

142. Beiersdorfer P., Osterheld A.L., Phillips T.W., et al., Phys. Rev. E 52, P.1980, 1995.

143. Smith A.J., Bitter M., Hsuan H., Hill K.W. et al., Phys. Rev. A 47, P.3073, 1993.

144. Smith A.J., Beiersdorfer P., Decaux V., et al., Phys. Rev. A 54, P.462, 1996.

145. Bitter M., Hill K.W., Sauthoff N.R., et al., Phys. Rev. Lett. 43, P. 129, 1979.

146. TFR Group, Dubau J., and Loulergue M., J. Phys. В 15, P.1007, 1981).

147. Isler R.C., Nuclear Fusion 24, P.1599, 1984.

148. Bertschinger G., Biel W., the TEXTOR-94 Team, Physica Scripta, T83, P. 132, 1999.

149. Бойко А.В., Виноградов А.В., Пикуз С.А. и др., Рентгеновская спектроскопия лазерной плазмы, М.: ВИНИТИ 27, 1980.

150. Kallne Е., Kallne J., Dubau J., et al., Phys. Rev. A 38, P.2056, 1988.

151. Rice J.E. et al., New J. Phys. 1, P.19.1, 1999.

152. Rosmej F. В., Reiter D., Lisitsa V. S., et al., Plasma Phys. Contr. Fusion 41, P.191, 1999.

153. Smith A. J., Beiersdorfer P., Reed K. J., et al., Phys. Rev. A 62, P.12704, 2000.

154. Phillips K.J.H. et al., Astrophys. J. 419, P.426, 1993.

155. Phillips K.J.H., Keenan F.P., Harra L.K., et al., J. Phys. B: At. Mol. Opt.Phys. 27, P.1939, 1994.

156. Doschek G.A., Feldman U., Seely J.E., Mon. Not. RAS 217, P.317, 1985.

157. Keenan F.P., Kingston A.E., and McKensie D.L., Astrophys. J. 303, P.486, 1986.

158. Горяев Ф.Ф., Урнов A.M., Бертчингер Г. и др., Письма в ЖЭТФ 78, No6, с.816-368, 2003.

159. Урнов A.M., Горяев Ф.Ф., Бертчингер Г. и др., Письма в ЖЭТФ 85, No 8, с.458-465, 2007.

160. Marchuk О., Bertschinger G., Urnov A., et al., J.Plasma Fusion Res. Ser., 7, P.274, 2006.

161. Urnov A.M., Goryaev F.F., Bertschinger G. et al., Phys.Rev. (Submitted 2007).

162. Weinheimer J., Ahmad I., Herzog O., et al., Rev. Sci. Instrum., 72, P.2526, 2001.

163. Glenzer S. H., Fournier К. В., Decker C., et al. Phys. Rev. E 62, P.2728, 2000.

164. Вайнштейн Л.А., Труды ФИАН 119, Р.З, 1980.

165. Jacobs V.L., Davis J., Rogerson J.E. and Blaha M., Astrophys. J., 230, P.627, 1979.

166. Pospieszczyk A., Astron. Astrophys. 39, P.357, 1975.

167. Aleksakhin I.S., Zapesochnyi A.I. and Imre A.I., JETP Lett. 28, P.531, 1978.

168. Brooks R.L., Datla R.U. and Griem H.R., Phys. Rev. Lett. 41, P.107, 1978; Brooks R.L., Datla R.U., Krumbein A.D. and Griem H.R., Phys. Rev. A 21, P. 1387, 1980.

169. Breton C., de Michelis C., Finkenthal M. and Mattioli M., Phys. Rev. Lett. 41, P.110, 1978.

170. Chichkov B.N., Mazing M.A., Shevelko A.P., and Urnov A.M., Physics Lett., V.83A, P.401, 1981.

171. Golovkin I.E., Mancini R.C., Louis S.J., Lee R.W., and Klein L., J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 75, P.625, 2002.

172. Тихонов A.H., Гончарский А.В., Степанов В.В., Ягола А.Г., Численные методы решения некорректных задач, М.: Наука, 1990.

173. Beigman I.L., Preprint FIAN, No2, 1989.

174. Rosmej F.B., Phys. Rev. E 58, R32, 1998.

175. Zhang H.L., Sampson D.H., and Clark R.E.H., Phys. Rev. A 41, P.198, 1990.

176. Gorbunov L.M., Kasyanov Yu.S., Korobkin V.V. et al., Preprint FIAN, No.126, 1979.

177. Bely-Dubau F., Gabriel A. H. and Volonte S., Mon. Not. RAS, V. 189, P.801, 1979.

178. Eidmann K., Key M.H. and Sigel R., J. Appl. Phys. 47, P.2402, 1976.

179. Burgess A., Astrophys. J. 139, P.776, 1964.

180. Oppenheimer J.R., Z. Phys. 43, P.27; Proc. Nat. Acad. Sci., 13, P.800, 1927.

181. Penney W.G., Proc. Nat. Acad. Sei. 18, P.231, 1932.

182. Percival I.C., and Seaton M.J., Phil. Trans. R. Soc. A, P.251, 1957.

183. Fano U, 1957, Rev. Mod. Phys., 29, 74.

184. Fano U, and Macek J H, 1973, Rev. Mod. Phys., 45, 553.

185. Blum K., Density matrix theory and applications, NY, London, Plenum Press, 1981.

186. Kazantsev S.A., and Henoux J-C, Polarization spectroscopy of ionized gases, Dordrecht, Boston, London, Kluwer Academic Publ., 1995.

187. Fujimoto T., and Kazantsev S., Plasma Phys. Control. Fusion, V.39, P.1267, 1997.

188. Lamourex M., Atomic Physics and Non-Maxwellian Plasmas in "Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics", V.31 (D.Bates and B Bederson, eds) Academic Press, New York, P.233, 1993.

189. Karev V.l., Korneev V.V., Krutov V.V., Lomkova M., Oparin S.N., Urnov A.M., Vasilyev B.N., Zhitnik I.A., Gilvarg A.B., Belicova T.S., Preprint FIAN No 81, 1980.

190. Siarkowski M., Sylwester I., Bromboszcz G., Korneev V.V., Mandelshtam S.L., Oparin S.N., Urnov A.M., and Zhitnik I.A., Solar Phys. V.81, P.63, 1982.

191. Korneev V.V., Mandelshtam S.L., Oparin S.N., Urnov A.M., and Zhitnik I.A., Adv. Space Res. V.2, No 11, P.139, 1983.

192. Mandelshtam S.L., Urnov A.M., and Zhitnik I.A., Space Res., V.4, No 7, P. 87-89, 1984.

193. Kania D.R., and Jones L.A., Phys. Rev. Lett., V.53, P.166, 1984.

194. Kania D.R., and Jones L.A., ibid, V.55, P.1993, 1985.

195. Schneider R.R., Lee M.J., Gullicson R.L., et al., "Characteristics of charged particle beams produced by a plasma focus" in Proc. of the Fourth Int. Workshop on Plasma Focus and Z-pinch Research, P. 108, Warsaw, Poland, 1985.

196. Noll R., Lebert R., Ruel F., and Herzinger G., "Suprathermal IR-emission and bidirectional electron beams at the plasma focus", in Proc. of the Fourth Int. Workshop on Plasma Focus and Z-pinch Research, P. 120, 1985.

197. Von Goeller S., Stevens J., Stodiek W., Bernabet S., Bitter M., Chu T.K., Hill K.W., Hillis D., Hooke W., Jobes F., Lenner G., Meservey E., Motley R., Sauthoff N., Sesnic S., and Tenney F., Report PPPL-2010, Princeton, USA, 1983.

198. Krutov V.V., Korneev V.V., Mandelshtam S.L., Urnov A.M., and Zhitnik I.A., Preprint FIAN No 133, 1981.

199. Akita K., Tanaka K., Watanabe T., Solar phys., V.86, P. 101-105, 1983.

200. Urnov A.M. Topical Review: Solar Spectroscopy in the Russian Space Programme; Past Results and Future Prospects, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys., V.28, P.l-10, 1995.

201. Rosmej F.B., JQSRT, V.51, P.319, 1994.

202. Haug E., Solar Phys., V.61, P. 129-42, 1979.

203. Haug E., Solar phys., V.71, P.77-89, 1981.

204. Shlyaptseva A.S., Urnov A.M., and Vinogradov A.V., 1981, Preprint FIAN No 193, Moscow, Russia.

205. Inal M.K., and Dubau J., J. Phys. B: Atom. Mol. Phys., V.20, P.4221, 1987.

206. Inal M.K., and Dubau J., ibid, V.22, P.3329, 1989.

207. Mitroy J., Phys. Rev. A, V.37, P.649, 1988.

208. Mitroy J., and Norcross D.W., Phys. Rev. A, V.37, P.3755, 1988.

209. Zhang H.L., Sampson D.H., and Clark R.E.H., Phys. Rev. A, V.41, P.198, 1990.

210. Henderson J.R., Beiersdorfer P., Bennet C.L., et al. Phys. Rev. Lett., V.65, P.705, 1990.

211. Beiersdorfer P., Vogel D.A., Reed K.J., et al., Phys. Rev. A, V.53, N 6, P.3974, 1996.

212. Dubau J., Garbuzov Y., and Urnov A., Physica Scripta, V.49, P.39, 1994.

213. Beiersdorfer P., Slyaptseva A.S., Mancini R.C., and Neil P., Rev. SC. Instrum., V.68(l), P.1095, 1997.

214. Веретенников В.А., Гурий A.E., Долгов A.H. и др. Письма в ЖЭТФ, V.47, С.29, 1987.

215. Kieffer J.С., Matte J.P., Pepin Н., Phys. Rev. Lett., V.68, P.480, 1989.

216. Fujimoto Т., Sahara H., Kawachi Т., Phys. Rev. E, V.544, P.53, 1996.

217. Fujimoto Т., Koike F., Sakimoto K., Research Report NIFS-DATA-16, Nagoya 464-01, Japan, 1992.

218. Fujimoto Т., Sahara H., Csanak et al., Research Report NIFS-DATA-38, Nagoya 464-01, Japan, 1996.

219. Fineschi S., and Degl'Innocenti E.L., Aph. J. 392, P.337, 1992.

220. Jacobs V.L., and Filuk A.B., Laser and Particle Beams 13(2), P.303, 1995.

221. Dubau J., Inal M.K., and Urnov A.M., Physica Scripta, V. T65, P.179-182, 1996.

222. Горяев Ф.Ф., Дюбо Ж., Урнов A.M., Препринт ФИАН No 39, 2003.

223. Горяев Ф.Ф., Дюбо Ж., Урнов A.M., Краткие сообщения по физике ФИАН, No 10, С.37, 2003.

224. Берестецкий В.В., Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Релятивистская квантовая теория. М.: Наука, Т.1, 1986.

225. Ахиезер А.И., Берестецкий В.Б. Квантовая электроника. М.: Изд-во АН СССР, 1959.

226. Inal М.К., Dubai J., Preprint Observatory of Medon. Paris, 1988.

227. Mohr P.J., in: Beam Foil Spectroscopy, Atomic Structure and Lifetimes (Edited by I.A. Sellin and D.J. Pegg) (Plenum Press, New York), p. 97, 1976.

228. Bethe H.A. and Salpeter E.E., Quantum Mechanics of One- and Two-Electron Atoms (Berlin: Springer-Verlag), 1957.

229. Гуляев P.A., Атмосфера спокойного Солнца. В сборнике ВИНИТИ, Т.25, С.3-98, Москва, 1984.

230. Иванов-Холодный Г.С., Коротковолновое излучение Солнца и строение солнечной атмосферы. В сборнике ВИНИТИ, Т.26, С.4-79, Москва, 1987.

231. Иванов-Холодный Г.С., Нусинов A.A., Коротковолновое излучение Солнца и его воздействие на верхнюю атмосферу и ионосферу. В сборнике ВИНИТИ, Т.26, С.80-154, Москва, 1987.

232. Житник И.А., Кузин С.В., Ораевский В.Н., Перцов A.A., Собельман И.И., Урнов A.M., Письма в АЖ, Т.24, No 12, С.943-950, 1998.

233. Zhitnik I.A., Bugaenko О.I., Ignatyev А.Р., Krutov V.V., Kuzin S.V., Mitrofanov A.V., Oparin S.N., Pertsov A.A., Siemzin V.A., Stepanov A.I., and Urnov A.M., Mon. Not. RAS, V.338, P.67-71, 2003.

234. Zhitnik I.A., Kuzin S.V., Bugaenko O.I., Ignatiev A.P., Krutov V.V., Lisin D., Mitrofanov A.V., Oparin S.N., Pertsov A.A., Siemzin V.A., and Urnov A.M., Adv.Space Res., V.32, P.2573-2577, 2003.

235. Zhitnik I., Afanas'ev A., Kuzin S., Bugaenko O., Ignatiev A., Krutov V.; Mitrofanov A., Oparin S., Pertsov A., Siemzin V., Sukhodrev N., and Urnov A., Adv. Space Res., V.32, P.473-477, 2003.

236. Житник И.А., Кузин C.B., Собельман И.И., Игнатьев A.A., Митрофанов A.B., Опарин С.Н., Перцов A.A., Слемзин В.А., Суходрев

237. H.К., Урнов A.M., Богачев С.А., Астрономический вестник, Т.39, No6, С.495-506, 2005.

238. Житник И.А., Кузин С.В., Урнов A.M., Богачев С.А., Горяев Ф.Ф., Шестов С.В., Астрономический вестник, Т.40, No 2, С.1-11, 2006.

239. Богачев С.А., Кузин С.В., Житник И.А., Урнов A.M., Гречнев В.В., Астрономический вестник, Т.39, No 6, С. 571-576, 2006.

240. Бейгман И.Л., Боженков С.А., Житник И.А., Кузин С.В., Толстихина И.Ю., Урнов A.M., Письма в АЖ, Т.31, No 1, С.1-20, 2005.

241. Grineva Yu.I., Karev V.l., Korneev V.V., Krutov V.V., Mandelstam S.L., Safronova U.I., Urnov A.M., Vainshtein L.A., Vasilyev B.N., and Zhitnik

242. A., Space Research, Academic-Verlag, Berlin, V.XIV, P. 453-458, 1974.

243. Grineva Yu.I., Karev V.l., Korneev V.V., Krutov V.V., Mandelstam S.L., Safronova U.I., Urnov A.M., Vainshtein L.A., and Zhitnik I.A., Space Research, Academic-Verlag, Berlin, V.XV, P.637, 1975.

244. Aglitsky Ye.V., Boiko V.A., Faenov A.Ya., Korneev V.V., Mandelstam S.L., Pikuz S.A., Safronova U.I., Sylwester J., Urnov A.M., Vainshtein L.A., and Zhitnik I.A., Solar Phys., V.56, P.375, 1978.

245. Boiko V.A., Chugunov A.Yu., Ivanova T.G., Faenov A.Ya., Holin I.V., Pikuz S.A., Safronova U.I., Urnov A.M., Vainshtein L.A., and Zhitnik I.A., Mon. Not. R. Astron. Soc., V.185, P.305, 1978.

246. Korneev V.V., Krutov V.V., Mandelstam S.L., Urnov A.M., Zhitnik I.A., Kononov A.Ya., Sylwester В., Sylwester J., Solar Phys., V.63, P.319-327, 1979.

247. Житник И.А., Кононов Э.Я., Корнеев В.В., Крутов В.В., Мандельштам С.Л., Урнов А.М, УФН, Т.128., вып.4, 1979.

248. Sylwester В., Sylwester J., Korneev V.V., Krutov V.V., Mandelstam S.L., Urnov A.M., Zhitnik I.A., Golts E.Ya., Kononov A.Ya., and Sydelnikov V.V., Solar Phys., V.63, P.329-335, 1979.

249. Korneev V.V., Krutov V.V., Mandelstam S.L., Sylwester В., Tindo I.P., Urnov A.M., Valnicek В., and Zhitnik I.A. Solar Phys., V.68, P.381-389,1980.

250. Korneev V.V., Zhitnik I.A., Mandelstam S.L., and Urnov A.M., V.68, P.391-392, 1980.

251. Siarkowsky M., Sylwester J., Bromboszcz G., Krutov V.V., Korneev V.V., Karev V.V., Lomkova V.M., Oparin S.N., Urnov A.M., Zhitnik I.A., and Vasha S., Solar Phys. V.73, P.105-119, 1981.

252. Siarkowsky M., Sylwester J., Bromboszcz G., Korneev V.V., Mandelstam S.L., Oparin S.N., Urnov A.M., Zhitnik I.A., Solar Phys., V81, P.63-68,1981.

253. Bromboszcz G., Siarkowsky M., Sylwester J., Korneev V.V., Mandelstam S.L., Oparin S.N., Urnov A.M., Zhitnik I.A., Solar Phys., V.83, P.243-255, 1981.

254. Мандельштам С.Л., Житник И.А., Тиндо И.П., Урнов A.M., Вестник АН СССР, Т.9, С.48-56, 1985.

255. Житник И.А., Мандельштам С.Л., Тиндо И.П., Урнов A.M., УФН, Т.145, вып.З, С.530-532, 1985.

256. Peter Th., Ragozin E.N., Urnov A.M., Uskov D.B., and Rust D.M., Astrophys. J., V.351, No 1, Part 1, P.317-333, 1990.

257. Urnov A.M., and Zhitnik I.A. Studies of X-ray flares by project CORONAS "Flare physics in solar activity maximum 22", Springer-Verlag (Ed. W.Beigbbock), 1990.

258. Sobelman I., Zhitnik I., Valnicek В., et al. (19 co-athors including Urnov A.M.), Adv. Space Res., V.ll, No 1, R99-107, 1991.

259. Zhitnik I.A., Kuzin S.V., Urnov A.M., Keenan F.P., and Pmfield D.J., Mon. Not. RAS, V.308, P.228, 1999.

260. Собельман И.И., Житник И.А., Вальничек Б. и др. (26 соавторов, включая Урнова A.M.), Письма в АЖ, т. 16, No 4, 1990.

261. Bonelle С., Senemaund G., Senemaund С. et al., Solar Phys., V.29, P.341, 1973.

262. Parkinson J.H., Nature Phys. Sei., V.236, P.68-70, 1972.

263. Pye J.P., Evans K.D., Hutcheon R.J. et al., Astron. к Asrophys., V.65, P.123, 1978.

264. Mckenzie D.L., Landecker P.B., Astrophys. J., V.259, P.319-328, 1982.

265. Faucher P., Lourgue M., Steenman-Clark L., Volonte S., Astron. and Astrophys., V.118, P.147, 1983.

266. Swartz M., Kastner S., Rothe E., Neupert W., J.Phys. B: Atom, and Mol. Phys., V.4, P.1747, 1971.

267. Phillips K.J.H., Leibacher J.W., Wolfson C.J. et al., Astrophys. J., V.256, N 2, P.774-787, 1982.

268. Kopp R.A., Pneuman G.W., Solar Phys. V.50, P.85-98, 1976.

269. Malinovsky M., and Kastner S.O., A&A, V.181, P.1009, 1973.

270. Behring W.E., Cohen L., Feldman U., and Doschek G., Astrophys. J., V.203, P.521., 1976.

271. Brosius J.W., Davilla J.M., Thomas R.J., Asdtrophys. J., V.106, P.143, 1996.

272. Brooks D.H., Fishbacher G.A., Fludra A. et al, A&A, V.347, P.277, 1999.

273. Thomas R.,J., and Neupert W.M., Astrophys. J., V.91, P.461, 1994.

274. Brosius J.W., Davilla J.M., Thomas R.J., Asdtrophys. J., V.119, P.255, 1998.

275. Dere K.P., Astrophys. J., V.129, P.31, 1978.

276. Aschwanden M.J., Physics of the solar corona, Springer, PRAXIS, 2006.

277. Holman G.D., Sui L., Schwartz R.A. et al., Astrophys. J., V.595, P.L97-L101, 2003.

278. Feldman U., Phillips K.J.H., Astron.& Astrophys., V.304, P.563, 1995.

279. Feldman U., Doschek G.A., Mariska J.T. et al., Astrophys. J., V.450, P.441, 1995

280. Yuda S., Hiei E., Takahashi M., et al., Publ. Astron. Soc. Japan, V.49, P.115-121, 1997.

281. McTiernan J.M., Amer. Geophys. Union, abstract № SH13A-1133, 2004.

282. McTiernan J.M., Fisher G.H., Li P., Astrophys. J., V.514, No 1, P.472-483, 1999.

283. Lin R.P., Dennis B.R., Benz A.O., Eds., The Reuven Ramaty High-Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI), Kluwer Academic Publisher, Dordrecht/Boston/London, 2003.

284. Kuzin S.V., Zhitnik I.A., Pertsov A.A. et al., J. X-Ray Sei. and Technology, V.7, P.233-247, 1997.

285. White S.M., Thomas R.J., Schwartz R.A., Solar Phys., V.227, No2, P.231-248, 2005.

286. Jacimiec J., Fludra A., Sylwester J. et al., Adv. Space Res., V.40, No7, P.203-207, 1984.

287. Antonucci E., Ренато M., Astrophys. J., V.451, P.402, 1995.

288. Saint-Hilaire P., Benz A.O., Solar Phys., V.210, P.287-306, 2002.

289. Masuda S., Yohkoh 10th Anniv. Meeting (Ed. Martens P.C.H., Cauffman D., Published by Elsevier Science in the COSPAR Colloquia Series), P.351, 2002.

290. Богачев С.А., Сомов Б.В., Масуда С., Письма в Астрой, жури., Т.24, No8, С.631, 1998.

291. Somov B.V., Kosugi Т., Bogachev S.A. et al., Adv. Space Res., V.35, NolO, P.1690, 2005.

292. Koshelev K.N. and Pereira N.R., J. Appl. Phys., V. 69, P.21, 1990.

293. Vikhrev V.V., Ivanov V.V., and Koshelev K.N., Sov. J. Plasma Phys., V.8, P.688, 1982.

294. Schulz A., Hebach M., Kunze H.-J., Rosmej F.B., and Waiden F., J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf., V.51, P.341, 1994.

295. WelchT.J., and Clothiaux E.J., J. Appl. Phys., V.45, P.3825, 1974.

296. Beier R., Bauchmann C., and Burhenn R., J. Phys. D, V.14, P.643, 1983.

297. Waiden F., Kunze H.-J., Petoyan A., Urnov A., and Dubau J., Phys. Rev. E, V.59, No 3, P.3562-3570, 1999.

298. Bhalla C.P., Gabriel A.H., and Presnyakov L.P., Mon. Not. RAS, V.172, P.359, 1975.

299. Ильюхии A.A., Перегудов Г.В., Рагозин E.H., Квантовая электроника, Т.4, С.607, 1977.

300. Бойко В.А., Данилычев В.А., Пикуз С.А. и др., ЖТФ, Т.49, С.189, 1979.

301. Hill K.W., von Goeler S., Bitter M. et al., Phys. Rev. A, V.19, P.17, 1979.

302. Бейгман И.JI., Вайнштейн Л.А., Урнов A.M., Препринт No 28, 1971.

303. Бейгман И.Л., Урнов A.M., Чичков Б.Н., Препринт ФИАН No 76, 1981.

304. Faenov A.Ya. , Abdallah J., Clark R.E.H. et al., Proc. of SPIE-97, V.3157, P.10, 1997.

305. Урнов A.M., Дюбо Ж., Фаенов А. и др., Письма в ЖЭТФ, Т.67, вып.7, С.467-472, 1998.

306. Briand J.-P., de Billy L., Charles P. et al., Phys. Rev. Lett., V.65, P.159, 1990.

307. McPherson A., Thompson B.D., Borisov A.B. et al., Nature V.370, P.631, 1994.

308. Gauthier J.-C., Gemdre J.-P., Audebert P. et al., Phys. Rev. E, V.52, P.2963, 1995.

309. Briand J.-P., Giardmo G., Borsoni G. et al., Phys. Rev. A, V.54, P.4136,1996.

310. Ninomiya S., Yamazaki Y., Koike F. et al., Phys. Rev. Lett. V.78, P.4557,1997.

311. Briand J.-P., Schneider D., Bardm S. et al., Phys. Rev. A, V.55, P.3947, 1997.

312. Aglitsky Y., Seely J., Pawley C. et al., Phys. Plasmas V.3, P.9, 1996.

313. Blum K., Density Matrix Theory and Applications (Plenum, New York), 1981.

314. Novick R., Space Sei. Rev., V.18, R389, 1975.

315. Beier R., and Kunze H.-J., Z. Phys. A, V.285, P.347, 1978.

316. Antsiferov F.S., Koshelev K.N., Kramida E.A., and Panin A.M., J. Phys. D, V.22, P.1073, 1989.

317. Erber Ch.K., Herzog O.H., Schulz A., et al., Plasma Sources Sei. Technol., V. 5, P.436, 1996.

318. Vikhrev V.V., Ivanov V.V., and Rozanova G.A., Nucl. Fusion, V.33, P.311, 1993.

319. Allen J. W., and Dupree A.K., Astrophys.J., V.155, P.27, 1969.

320. Jordan C., Mon.Not.RAS, V.142, P.501, 1969; V.148, P.17, 1970.

321. Burgess A. and Summers H.P., Astrophys.J., V.157, P.1007, 1969.

322. Landini M. and Monsignori Fossi C., A&A.Suppl., V.7, P.291, 1972.

323. Summers H.P., Mon.Not.RAS, V.158, P.255, 1972; V.169, P.663 and Appleton Laboratory Report IM 367, 1974.

324. Nussbaumer H. and Storey P.J., Astr. Astrophys., V.44, P.321, 1975.

325. Jacobs V.L., Davis J., Kepple P.C. and Blaha M., Astrophys. J., V.211, P.605, 1977; V.215, P.690, 1977; J. Quant. Spectr. Rad. Transfer, V.17, P.139, 1977.

326. Vernazza J.E. and Raymond J.C., Astrophys. J., V.228, L89, 1979.

327. Seaton M.J., Planet. Space Sei., V.12, P.55, 1964.

328. Burgess A., Astrophys. J., V.141, P.1588, 1965.

329. U.I. Safronova , A.M. Urnov, and Vainstein L.A., Preprint FIAN No 212, 1978.

330. Шевелько А.П., Квантовая электроника, Т.4, С.2013, 1977.

331. Мазинг М.А., Шевелько А.П., Препринт No 155, 1980.

332. Lotz W., Z. Physik, V.206, P.205, 1976.

333. Gell-Mann M., and Low F., Phys. Rev., V.84, P.350, 1951.

334. Сафронова У.И., Иванова A.H., Толмачев В.В. Литовский физический сборник, No 7, С.303, 1967.

335. Гурчумелия А.Д., Сафронова У.И. Современные методы квантовой механики многих тел и теория атома // Тбилиси: Изд. Тбилисского университета, 1983.

336. Браун М.А., Гурчумелия А.Д., Сафронова У.И. Релятивистская теория атомов // М.: "Наука", 1984.

337. Аглицкий Е.В., Сафронова У.И. Спектроскопия автоионизационных состояний атомных систем // М.: Энергоатомиздат, 1985.

338. Ivanova Е.Р. and Safronova U.I., J. Phys.B, V.8, P. 1591, 1975.

339. Климчицкая Г. Л., Сафронова У. И., Лабзовский Л. Н. , Препринт ИСАИ No 7, 1974.

340. Bethe Н.А. and Salpeter Е.Е., Quantum Mechanics of One- and Two-Electron Atoms (Berlin: Springer), 1957.

341. Cohen M. and Dalgarno A., Proc. Roy. Soc. 275, p.492, 1963.

342. Safronova U.I., Opt. Spectrosc., V.28, P.1050, 1970.