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原子数据库模块 (等离子体光谱特性和电离动力学)
发布日期:2017-09-16

关键词:Z-pinch、等离子体光谱特性、电离动力学、高光度星、钱德拉光谱、

                天体物理等离子体、卫星吸收谱、Xe、Sn、EUV、深紫外光刻、恒星风、

 

一、软件简介

ATBASE原子物理数据模块利用原子结构和模型程序代码(包括:Hartree-Fock, Dirac-Fock, 组态相互作用和失真波代码)创建高级原子数据、模拟等离子体光谱特性和电离动力学。ATBASE原子数据库被广泛应用于实验室和天体物理等离子体光谱分析,ATBASE数据利用Prism等离子体应用程序(SPECT3D, PrismSPECT, HELIOS-CR, PROPACEOS)来模拟LTE和non-LTE等离子体电离动力学和精细光谱特性。

 

二、ATBASE案例

生成完整低Z元素的原子数据库,并在碰撞-辐射光谱分析代码中使用。

计算指定的原子数据库于研究特定元素或离子的详细原子过程和光谱特性

生成原子数据用于政府实验室或大学进行基础等离子体物理研究

生成原子数据用于商业应用,例如:Xe和Sn原子数据用于极紫外光刻研究。

 

三、数据库模型功能概述:

对于任何原子元素的所有离子,ATBASE生成一套完整的原子数据,包括:

*   原子能级及振子强度:使用Hartree-Fock和组态相互作用(configuration interaction)模型计算;如果需要,基于实验的能级和辐射数据也可以利用。

*   光电离截面:来自Hartree-Fock计算的截面被价电子层和内壳层跃迁利用,辐射复合率系数通过光电离截面计算获得。

*   电子碰撞激发和电离截面: 进行失真波(DW)计算,产生截面和速率系数

*   自电离速率:进行组态相互作用(CI)计算生成自电离速率

*   双电子复合(DR)速率系数:对于双电子复合有关的K壳层光谱(类Li离子或更高Z离子),电子俘获率通过自电离速率和精细平衡关系进行计算。对于更低电离级,双电子复合总速率系数基于半经验模型。

 

四、软件界面

                         Mg+ Al 吸收谱.                                                                    氙气发射谱    

   

               Al Ka 卫星吸收普                                                 氩气发射谱

 

五、应用领域

ATBASE数据库被大量用于各种等离子体物理研究,包括:

*   模拟激光等离子体的光谱特性和电离动力学;

*   在激光和大电流Z-pinch实验中分析辐射加热材料的光谱;

*   高能离子或非麦克斯韦电子分布的等离子体电离动力学和光谱特性;

*   强离子束加热材料的内壳层Kα发射谱结构;

*   分析来自高光度星体的高分辨率钱德拉光谱;

*   恒星风电离结构以及其在UV、EUV和X-ray波段的辐射特性;

 

六、Atomic Model Builder

AtomicModelBuilder是一个基础工具,向用户提供便捷方式创建自己的原子模型,它允许用户:

*   从ATBASE原子数据库中选择碰撞-辐射软件(SPECT3D, PrismSPECT, HELIOS-CR, PROPACEOS)中的原子能级。

*   Collapse the atomic energy levels from the database into bundled levels (or superconfigurations) for use in the computation of atomic level populations spectra

 

In general, atomic databases such as ATBASE can contain a very large number of atomic energy levels that are populated and depopulated through a variety of collisional and radiative processes. The purpose of collapsing atomic levels into superconfigurations is to significantly reduce required computational time and memory for collisional-radiative calculations. Motivation for this can be seen by viewing anexample of collapsing levels.

 

Parameters for atomic models are contained in an atomic model files, which are used in several Prism applications. Each atomic model file holds parameters for a single atomic element.

 

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