类氖离子P5+、S6+和Cl7+的光吸收与共振结构：一种相对论性构型相互作用方法

《Journal of Electrocardiology》：Photoabsorption and Resonance Structure in Ne-like P5+, S6+ and Cl7+ Ions: A Relativistic Configuration Interaction Approach

本研究基于相对论性配置相互作用（RCI）方法，利用Flexible原子代码（FAC）计算了Ne-like P??、S??和Cl??离子中1s22s22p?(2S?/?) → np(1P?)等电偶极（E1）跃迁的完整数据集，包括电离极限、共振位置、跃迁速率和振子强度。通过与实验数据和NIST数据库对比，验证了计算结果的可靠性，这些数据对天体物理等离子体中X射线光电吸收建模和高分辨率光谱诊断具有重要价值。

　　

G.A. Alna'washi|O. Abu-Haija|S.M. Hamasha

约旦哈希姆大学理学院物理系，邮政信箱330127，Zarqa 13133

摘要

本文报告了Ne类（P⁵⁺、S⁶⁺和Cl⁷⁺）离子从基态2s² 2p⁶ (¹S₀)到激发态（主要为1s² 2p⁶ (²S_1/2) np (¹P¹)、1s² 2s² 2p⁶ (²S_{1/2) np (¹P¹)以及2s² 2p⁵ (²P^{3/2, 1/2}) ns和nd态）的电偶极（E1）跃迁的完全数据集，包括电离极限、共振位置、跃迁率和振子强度。这些数据是通过在Flexible Atomic Code（FAC）中实现的相对论性构型相互作用（RCI）方法计算得出的。本文还提供了关于P⁵⁺、S⁶⁺和Cl⁷⁺离子K壳层激发（1s² 2p⁶ (²S1/2) np）的新综合数据集。本文中报告的一些计算原子数据与现有文献数据和NIST数据库进行了比较，总体上吻合良好。这些数据对于理解原子光谱和电离动力学至关重要，有助于准确模拟天体物理等离子体中的X射线光吸收，并提高高分辨率观测中的光谱诊断能力。}

引言

可靠的原子数据在研究天体物理等离子体中起着关键作用，因为它可以详细解释光谱线并确定行星状星云和H II区域中的元素丰度。原子数据中的误差可能会引入相当大的不确定性，从而影响关键元素测量的准确性[1]、[2]。Ne类离子的等电子序列因其闭合壳层电子构型而在原子研究、等离子体科学和天体物理学研究中具有重要意义。已经进行了大量的实验[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]和理论[10]、[11]、[12]、[13]、[14]、[15]研究，以了解这些离子，因为它们对于实验室等离子体研究和宇宙观测都是基础性的。在这些研究中，I. Sakho[15]在单位核电荷筛选常数（SCUNC）框架内研究了从Z = 11（Na⁺）到Z = 17（Cl⁷⁺）的Ne类离子的内壳层光吸收。此外，还报告了这些离子从基态1s² 2s² 2p⁶ (¹S₀)到激发态1s² 2p⁶ (²S_{1/2) np (¹P¹)的共振能量、波长和量子缺陷以及阈值限制。然而，所研究的共振是在LS、jj和JK耦合方案下分析的。Goyal等人[10]的类似研究关注了从Z = 19（K⁹⁺）到Z = 26（Fe¹⁶⁺）的高电荷Ne类离子的2s⁶ np (¹P¹)系列。Nrisimhamurty等人[14]使用时变Dirac–Hartree–Fock（DHF）方法探讨了Ne类离子等电子序列中几个成员的2s → np共振，导致自电离。他们的研究报告了中性Ne以及包括P⁵⁺在内的几个Ne类离子的1s² 2s² 2p⁵ (²P^{3/2, 1/2})和1s² 2p⁶ (²S1/2)的共振能量、线宽以及能量限制。 在我们最近的工作中，我们对中性Ne和Ne类Na⁺离子的光吸收进行了理论研究[16]，随后扩展到了Ne类Mg²⁺、Al³⁺和Si⁴⁺离子[17]。作为这些工作的延续，本研究专注于提供Ne类P⁵⁺、S⁶⁺和Cl⁷⁺离子的光吸收过程的原子数据，包括第一个详细的K壳层（1s）光吸收共振数据集。我们使用Flexible Atomic Code（FAC）中的相对论性构型相互作用（RCI）方法[18]，计算了1s² 2p⁶ (²S^1/2) np (¹P¹)、1s² 2s² 2p⁶ (²S^1/2) np (¹P¹)、2s² 2p⁵ (²P^{3/2, 1/2}) ns和2s² 2p⁵ (²P^{3/2, 1/2}) nd Rydberg系列的阈值限制、共振能量、振子强度和跃迁率。FAC代码中RCI方法的准确性得到了先前基准研究[18]、[19]、[20]的结果与实验数据之间强一致性的支持。量子缺陷也是使用修订后的Rydberg公式[21]计算的。然而，当前的原子数据库和建模框架缺乏这些离子1s激发态的精细结构信息。因此，我们的计算提供了重要的原子数据，可以显著提高X射线光吸收建模的准确性，无论是对于光电离等离子体还是碰撞电离等离子体（如活动星系核和超新星遗迹中的等离子体）。实验上，捕获低至中等Z值离子（如P⁵⁺、S⁶⁺和Cl⁷⁺）的K壳层跃迁仍然具有挑战性。这需要使用高分辨率和可调的软X射线源，如同步加速器或自由电子激光器，但这些资源的可用性有限。此外，产生具有所需电荷态纯度和强度的稳定离子束也存在技术挑战，但对获得可靠的光谱测量至关重要。}

理论

本研究采用FAC中实现的RCI方法来高精度计算原子性质。虽然这种方法的基础方面已在之前的研究中得到广泛描述（详见参考文献[18]），但我们下面简要总结了关键的理论点。

理论基础始于Dirac-Coulomb哈密顿量：

$H=\sum _{i=1}^N{H}_D\left(i\right)+\sum _{i<j}^N\frac{1}{r_{\mathrm{ij}}}$ 这为N电子系统提供了基本描述。

计算程序

本研究基于使用FAC代码进行的RCI计算，全面研究了Ne类P⁵⁺、S⁶⁺和Cl⁷⁺离子的光吸收过程。我们的分析重点是从基态2s² 2p⁶ (¹S₀)到各种Rydberg系列的E1跃迁，包括2s → np、1s → np、2p → ns和2p → nd跃迁。生成的光谱数据包括与共振能量、量子缺陷、跃迁率等相关的详细信息。

结论

使用FAC代码进行了RCI理论计算，研究了Ne类P⁵⁺、S⁶⁺和Cl⁷⁺离子从基态到2s → np和1s → np、2p → ns以及2p → nd跃迁的光吸收。结果包括阈值限制、共振能量、量子缺陷、跃迁率和振子强度的表格。我们的计算得出了指定状态的精确内壳层阈值能量。对外壳层和内壳层共振系列的分析表明...

资助

本研究未获得任何资助。

CRediT作者贡献声明

alnawashi Ghassan A：概念化、数据管理、形式分析、研究、资源提供、初稿撰写、审阅与编辑。 Hamasha S. M.：概念化、撰写、审阅与编辑。 O. Abu-Haija：数据管理、撰写、审阅与编辑。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。