类钠镍XVIII的相对论性原子结构与电子碰撞激发

《Radiation Physics and Chemistry》：Relativistic Atomic Structure and Electron-Impact Excitation of Na-Like Ni XVIII

　　摘要：在本研究中，我们利用相对论多配置狄拉克-福克方法对类钠Ni XVIII离子的原子结构进行了全面研究。我们计算了允许和禁止跃迁的激发能、跃迁波长、辐射跃迁概率、振子强度以及线强度。同时系统地研究了布赖特相互作用、量子电动力学修正以及电子相关效应，包括价层-价层相关和核-价层相关效应。为验证结果的准确性，我们还使用灵活原子代码和配置相互作用方法进行了独立计算。所计算的激发能与美国国家标准与技术研究院的现有数据高度一致。此外，我们还利用相对论配置相互作用方法计算了关键允许跃迁3s 2S1/2 → np 2P3/2, 1/2（n=3, 4）以及禁止跃迁np 2P1/2 → np 2P3/2（n=3和4）的碰撞强度。这些原子数据有望为等离子体诊断、天体物理光谱学以及实验室和聚变等离子体建模提供重要参考。

引言：在高电荷离子的精确原子数据在物理学多个领域都至关重要，包括天体物理学、激光物理学、等离子体物理学和碰撞物理学。这类数据在等离子体诊断以及惯性约束和磁约束聚变研究中有着广泛的应用。随着极端紫外线探测器、太阳和日球层观测站以及钱德拉X射线天文台等空间任务带来的高质量观测数据，人们对恒星和太阳日冕等天体的研究也日益深入。高电荷离子产生的谱线是确定等离子体中电子密度、温度、趋肤深度以及元素丰度等重要参数的强大工具。由于在高电压真空火花放电、托卡马克以及激光产生的等离子体环境中普遍存在，类钠高电荷离子受到了广泛关注。此外，类钠离子的发射线也被广泛用于高温托卡马克等离子体的诊断。在X射线激光建模中，类钠离子的谱线同样具有重要作用。

镍是宇宙中含量丰富的元素之一，其发射线在多种天体物理环境中都有被发现，包括星系团、超新星遗迹、黑洞X射线双星以及银河系中心。特别是在聚变等离子体中，以及太阳和各类太阳型恒星的谱线中，也观察到了类钠Ni XVIII离子的谱线。近年来，许多实验和理论研究致力于探讨高电荷离子的精细结构能级、跃迁概率、振子强度、线强度、波长以及碰撞强度等原子结构参数。在实验方面，有研究者利用NIST电子束装置测量了3-12纳米波长范围内类钠同电序元素的D1和D2跃迁；还有研究者通过束箔激发法测量了类钾Kr XXVI的3p 2P3/2能级的寿命。在理论方面，也有不少研究致力于计算不同同电序高电荷离子的原子结构和碰撞参数。