Диссертация (1145426)
Текст из файла
ÑÀÍÊÒ - ÏÅÒÅÐÁÓÐÃÑÊÈÉ ÃÎÑÓÄÀÐÑÒÂÅÍÍÛÉ ÓÍÈÂÅÐÑÈÒÅÒÍà ïðàâàõ ðóêîïèñèÀÍÄÐÅÅ Îëåã Þðüåâè÷ÊÂÀÍÒÎÂÎÝËÅÊÒÐÎÄÈÍÀÌÈ×ÅÑÊÀß ÒÅÎÐÈß ÊÎÍÒÓÐÀÑÏÅÊÒÐÀËÜÍÎÉ ËÈÍÈÈ È Å ÏÐÈËÎÆÅÍÈß Ê ÈÇÓ×ÅÍÈÞÀÒÎÌÍÛÕ ÑÈÑÒÅÌ01.04.02 òåîðåòè÷åñêàÿ ôèçèêàÄÈÑÑÅÐÒÀÖÈßíà ñîèñêàíèå ó÷åíîé ñòåïåíèäîêòîðà ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóêÍàó÷íûé êîíñóëüòàíòäîêòîð ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê,ïðîôåññîð Ë.Í. ËÀÁÇÎÂÑÊÈÉÑàíêò-Ïåòåðáóðã 2018ÎãëàâëåíèåÂâåäåíèå51Ìåòîä êîíòóðà ëèíèè202Ýíåðãèè232.1Ìåòîä êîíòóðà ëèíèè äëÿ îäíîýëåêòðîííûõ èîíîâ .
. . . . . .252.1.1332.2Àäèàáàòè÷åñêàÿ S-ìàòðèöà . . . . . . . . . . . . . . . .Ìåòîä êîíòóðà ëèíèè äëÿ ìíîãîýëåêòðîííûõ èîíîâ. Ñëó÷àéíåâûðîæäåííûõ ñîñòîÿíèé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.3Ìåòîä êîíòóðà ëèíèè äëÿ ìíîãîýëåêòðîííûõ èîíîâ. Ñëó÷àéêâàçèâûðîæäåííûõ ñîñòîÿíèé341. . . . . . . . . . . . . . . . . .492.4Äâóõýëåêòðîííûå êîíôèãóðàöèè . . . . . . .
. . . . . . . . . .532.5Òð¼õýëåêòðîííûå êîíôèãóðàöèè . . . . . . . . . . . . . . . . .562.6Êâàçèâûðîæäåííûå óðîâíè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59Âåðîÿòíîñòè ïåðåõîäîâ703.1Îäíîýëåêòðîííûå èîíû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .723.2Äâóõýëåêòðîííûå èîíû: íóëåâîé ïîðÿäîê òåîðèè âîçìóùåíèé763.3Äâóõýëåêòðîííûå èîíû: ïåðâûé ïîðÿäîê òåîðèè âîçìóùåíèé3.4(îäíîôîòîííûé îáìåí) .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83Âû÷èñëåíèå âåðîÿòíîñòåé ïåðåõîäà . . . . . . . . . . . . . . . .9423.543.4.1Íåâûðîæäåííûå óðîâíè . . . . . . . . . . . . . . . . . .953.4.2Êâàçèâûðîæäåííûå óðîâíè . . . . . . . . . . . . . . . .973.4.3Ðàñ÷¼ò âåðîÿòíîñòåé ïåðåõîäîâ .
. . . . . . . . . . . . . 100Ðåçóëüòàòû ðàñ÷¼òîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103Ðåêîìáèíàöèÿ1134.1Ââåäåíèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1134.2Ðåêîìáèíàöèÿ ñ H-ïîäîáíûìè èîíàìè . . . . . . . . . . . . . . 1144.3Ðåêîìáèíàöèÿ ñ He-ïîäîáíûìè èîíàìè . . . . . . .
. . . . . . 1164.4Ïðèìåíåíèå ìåòîäà êîíòóðà ëèíèè . . . . . . . . . . . . . . . . 1174.5Ñå÷åíèå ðåêîìáèíàöèè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1224.6×èñëåííûå ìåòîäû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1304.7Ðåçóëüòàòû ðàñ÷¼òîâ ðåêîìáèíàöèè ýëåêòðîíîâ ñ H-ïîäîáíûìóðàíîì . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1344.7.14.8Âû÷èñëåíèå ñîáñòâåííîé ýíåðãèè . . . . . . . . . . . . . 138Ðåçóëüòàòûðàñ÷¼òîâðåêîìáèíàöèèýëåêòðîíîâñHe-ïîäîáíûìè èîíàìè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1535Èîíèçàöèÿ1705.1Îïèñàíèå ïîòåðè ýëåêòðîíîâ ìíîãîçàðÿäíûìè èîíàìè . . . . . 1735.2Ïîñòðîåíèå äâóõýëåêòðîííûõ ñîñòîÿíèé ÌÇÈ . . . . . . .
. . 1755.3Ïîòåðÿ ýëåêòðîíà â ñòîëêíîâåíèÿõ ñ ãîëûìè ÿäðàìè . . . . . 1805.4Ïîòåðÿ ýëåêòðîíà â ñòîëêíîâåíèÿõ ñ àòîìàìè5.5Ðåçóëüòàòû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184. . . . . . . . . 1835.5.1Ïîòåðÿ ýëåêòðîíà â ñèñòåìå ïîêîÿ ÌÇÈ . . . . . . . . . 1855.5.2Ïîòåðÿ ýëåêòðîíîâ äâèæóùèìèñÿ ÌÇÈ . . . . . . . . . 19135.5.3Ñðàâíåíèå ýôôåêòà ïîòåðè ýëåêòðîíîâ â ñòîëêíîâåíèÿõ ÌÇÈ ñ àòîìíûìè ÷àñòèöàìè ñ ýôôåêòîì ïîòåðèýëåêòðîíîâ ïðè ïîãëîùåíèè ôîòîíîâ . . . . . . . .
. . . 193Îñíîâíûå ðåçóëüòàòû è âûâîäû209Áëàãîäàðíîñòè212Ñïèñîê ëèòåðàòóðû2134ÂâåäåíèåÀêòóàëüíîñòü ðàáîòû ïîñëåäíèå ãîäû áûë äîñòèãíóò çíà÷èòåëüíûé ïðîãðåññ â ðàçâèòèè è óëó÷øåíèè êàê òåîðåòè÷åñêèõ òàê è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ìåòîäîâ èçó÷åíèÿ ñòðóêòóðû è äèíàìè÷åñêèõ ñâîéñòâ àòîìíûõ ñèñòåì ñ íåáîëüøèì ÷èñëîì ýëåêòðîíîâ.
Îêàçàëîñü, ÷òî èññëåäîâàíèå ýòèõ ñèñòåì, ïðåäîñòàâëÿåò óíèêàëüíûé èíñòðóìåíò äëÿ èññëåäîâàíèÿ ôóíäàìåíòàëüíûõ âçàèìîäåéñòâèé â îáëàñòè íèçêèõ ýíåðãèé. Áëàãîäàðÿ íåáîëüøîìó ÷èñëó ýëåêòðîíîâ, ìíîãîçàðÿäíûå èîíû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé îòíîñèòåëüíî ïðîñòóþ ñèñòåìó, ïîçâîëÿþùóþ òî÷íîå òåîðåòè÷åñêîå îïèñàíèå.
Ñâÿçàííûå ýëåêòðîíû äâèæóòñÿ âîâíåøíåì ýëåêòðîìàãíèòíîì ïîëå ÿäðà, êîòîðîå ìîæåò áûòü î÷åíü ñèëüíûìïðè áîëüøîì çàðÿäå ÿäðà. Åñëè ñóììàðíûé çàðÿä ýëåêòðîíîâ ìàë ïî ñðàâíåíèþ ñ çàðÿäîì ÿäðà, òî ýôôåêò ýêðàíèðîâàíèÿ òîæå ìàë.  ÷àñòíîñòè,â òÿæ¼ëûõ èîíàõ, òàêèõ êàê óðàí, ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ÿäðà ïðåâîñõîäèòïî ñèëå äðóãèå èñêóññòâåííûå ýëåêòðè÷åñêèå ïîëÿ, äîñòóïíûå â ëàáîðàòîðèÿõ. Ñîîòâåòñòâåííî, ìíîãîçàðÿäíûå èîíû ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïðèðîäíóþñèñòåìó äëÿ èçó÷åíèÿ êâàíòîâîé ýëåêòðîäèíàìèêè (ÊÝÄ) â î÷åíü ñèëüíûõâíåøíèõ ïîëÿõ.
Íàèáîëåå òî÷íîå è ñòðîãîå òåîðåòè÷åñêîå îïèñàíèå ìíîãîçàðÿäíûõ èîíîâ ðàçðàáîòàíî â ðàìêàõ ÊÝÄ.  òÿæåëûõ ìíîãîçàðÿäíûõèîíàõ âñå îáû÷íûå ÊÝÄ ýôôåêòû çíà÷èòåëüíî óñèëèâàþòñÿ è ìîãóò çàìåòíî ïðåâûøàòü ýêñïåðèìåíòàëüíóþ òî÷íîñòü. Äëÿ òåîðåòè÷åñêîãî îïèñà5íèÿ ìíîãîçàðÿäíûõ èîíîâ èñïîëüçóåòñÿ ðÿä ìåòîäîâ; âñå îíè îñíîâàíû íàÊÝÄ òåîðèè âîçìóùåíèé. Òåîðåòè÷åñêîå è ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâàíèåìíîãîçàðÿäíûõ èîíîâ ïîñòîÿííî òðåáóþò äàëüíåéøåå ðàçâèòèå è óòî÷íåíèåÊÝÄ ìåòîäîâ, èñïîëüçóåìûõ â ðàñ÷¼òàõ, âìåñòå ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè òåñòàìèè îöåíêàìè òî÷íîñòè èñïîëüçóåìûõ ïðèáëèæåíèé. Ïðèìåíåíèå ðàçëè÷íûõÊÝÄ ìåòîäîâ äëÿ âû÷èñëåíèÿ îïðåäåë¼ííûõ ýôôåêòîâ ìîæåò ñòàòü äîâîëüíî ñëîæíûì, è, ñîîòâåòñòâåííî, ïîÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìîñòü ëèáî ðàçðàáàòûâàòü íîâûå òåõíèêè â ðàìêàõ ñóùåñòâóþùèõ ìåòîäîâ, ëèáî ðàçðàáàòûâàòüàëüòåðíàòèâíûå ïîäõîäû.
Ìåòîä, ðàçâèòèþ êîòîðîãî ïîñâÿùåíà íàñòîÿùàÿäèññåðòàöèÿ, íàèáîëåå òåñíî ñâÿçàí ñ òåîðèåé êîíòóðà ñïåêòðàëüíîé ëèíèèâ ÊÝÄ.Öåëü ðàáîòûÎñíîâíîé öåëüþ äàííîé ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ ðàçðàáîòêà ìåòîäà (ìåòîäà êîíòóðà ëèíèè) äëÿ îïèñàíèÿ ñòðóêòóðû è äèíàìè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìíîãîçàðÿäíûõèîíîâ â ðàìêàõ ÊÝÄ.Òî÷íûå âû÷èñëåíèÿ ñâîéñòâ ìíîãîçàðÿäíûõ èîíîâ íåîáõîäèìî ïðîâîäèòüâ ðàìêàõ ÊÝÄ.
Ìåòîäû ðàñ÷¼òà ñâîéñòâ ìíîãîçàðÿäíûõ èîíîâ îñíîâûâàþòñÿíà ÊÝÄ òåîðèè âîçìóùåíèé è ñâîäÿòñÿ ê âû÷èñëåíèþ ðàçëè÷íûõ ïîïðàâîê.Äëÿ âû÷èñëåíèÿ ðàçëè÷íûõ ÊÝÄ ïîïðàâîê íåîáõîäèìî ðàçâèòèå ñîîòâåòñòâóþùèõ ìåòîäîâ. Óæå âî âòîðîì ïîðÿäêå òåîðèè âîçìóùåíèé ïîïðàâêèê ýíåðãèè âûâîäÿòñÿ íåòðèâèàëüíûì îáðàçîì.
Îñîáîå âíèìàíèå íàäî óäåëÿòü âû÷èñëåíèþ ïðèâîäèìûõ ÷àñòåé ôåéíìàíîâñêèõ ãðàôèêîâ, âêëàäàìññûëî÷íûõ ñîñòîÿíèé. Îòíîñèòåëüíî áîëüøîé âêëàä äàþò ïðèâîäèìûå ÷àñòè ïîïðàâîê â òðåòüåì ïîðÿäêå òåîðèè âîçìóùåíèé. Ïðèìåíåíèå ìåòîäàêîíòóðà ëèíèè ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü âûðàæåíèÿ äëÿ ðàçëè÷íûõ ïîïðàâîê â6âèäå, ïðèãîäíîì äëÿ ÷èñëåííîãî ðàñ÷¼òà. ñëó÷àå êâàçèâûðîæäåííûõ óðîâíåé äëÿ âû÷èñëåíèÿ ïîïðàâîê ê ýíåðãèè íåîáõîäèìî ðàçâèâàòü êâàçèâûðîæäåííóþ òåîðèþ âîçìóùåíèé. Ýòî áûëî ñäåëàíî â ðàìêàõ ìåòîäà êîíòóðà ëèíèè.  ÷àñòíîñòè, ïðè ðàñ÷¼òàõ ó÷èòûâàëèñü âêëàäû áðåéòîâñêèõ øèðèí è, ãäå íåîáõîäèìî, âêëàäû îæå-øèðèí.Ìåòîä êîíòóðà ëèíèè áûë îáîáù¼í äëÿ âû÷èñëåíèÿ âåðîÿòíîñòåé ïåðåõîäà â ìíîãîçàðÿäíûõ èîíàõ, ïðè ýòîì ó÷èòûâàëñÿ âêëàä âñåãî ñïåêòðàóðàâíåíèÿ Äèðàêà, âêëþ÷àÿ îòðèöàòåëüíî ÷àñòîòíûå ñîñòîÿíèÿ è ýôôåêòçàïàçäûâàíèÿ. Äëÿ âû÷èñëåíèÿ âåðîÿòíîñòåé ïåðåõîäà ìåæäó êâàçèâûðîæäåííûìè óðîâíÿìè, íåîáõîäèìî áûëî ïðèìåíÿòü êâàçèâûðîæäåííóþ òåîðèþâîçìóùåíèé.Ïðè èññëåäîâàíèè ïðîöåññà äèýëåêòðîííîé ðåêîìáèíàöèè ýëåêòðîíîâ ñH-ïîäîáíûìè èîíàìè ìåòîä êîíòóðà ëèíèè, èçíà÷àëüíî ñôîðìóëèðîâàííûéòîëüêî äëÿ îïèñàíèÿ ñâÿçàííûõ ñîñòîÿíèé, íåîáõîäèìî áûëî îáîáùèòü íàñëó÷àé ïðèñóòñòâèÿ ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ â íà÷àëüíîì ñîñòîÿíèè ñèñòåìû.Äëÿ îïèñàíèÿ ýòèõ àâòîèîíèçàöèîííûõ ñîñòîÿíèé, îòâåòñòâåííûõ çà ïðîöåññ äèýëåêòðîííîé ðåêîìáèíàöèè, íàäî áûëî ïðèìåíÿòü êâàçèâûðîæäåííóþ òåîðèþ âîçìóùåíèé.Ïðè èññëåäîâàíèè ïðîöåññà ðåêîìáèíàöèè ýëåêòðîíîâ ñ He-ïîäîáíûìèèîíàìè è ðàññìîòðåíèè ðåçîíàíñíîãî êàíàëà, äèýëåêòðîííîé ðåêîìáèíàöèè,íåîáõîäèìî òî÷íî îïèñûâàòü òð¼õýëåêòðîííûå àâòîèîíèçàöèîííûå ñîñòîÿíèÿ, îòâåòñòâåííûå çà ïðîöåññ äèýëåêòðîííîé ðåêîìáèíàöèè.
 ðàáîòå áûëîîáíàðóæåíî, ÷òî äëÿ òð¼õýëåêòðîííûõ àâòîèîíèçàöèîííûõ ñîñòîÿíèé âàæíóþ ðîëü èãðàþò áðåéòîâñêèå øèðèíû. Äëÿ èõ ó÷¼òà ìåòîä êîíòóðà ëèíèèáûë îáîáù¼í íà ñëó÷àé êâàçèâûðîæäåííûõ òð¼õýëåêòðîííûõ ñîñòîÿíèé.Ïðè èññëåäîâàíèè ïðîöåññà ïîòåðè ýëåêòðîíà ìíîãîçàðÿäíûìè èîíàìè7â ñòîëêíîâåíèÿõ ñ àòîìíûìè ÷àñòèöàìè îñîáûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðåçîíàíñíûé ïîäêàíàë ýòîãî ïðîöåññà.  ýòîì ðåçîíàíñíîì ïîäêàíàëåïîòåðÿ ýëåêòðîíîâ èä¼ò ÷åðåç âîçáóæäåíèå èîíà â îäíî èç àâòîèîíèçàöèîííûõ ñîñòîÿíèé è ïîñëåäóþùèé îæå-ðàñïàä ýòîãî ñîñòîÿíèÿ.
Ïðè òåîðåòè÷åñêîì îïèñàíèè ýòîãî ïðîöåññà âîçíèêàþò äâå ñëîæíîñòè. Âî-ïåðâûõ,ýòî íåîáõîäèìîñòü òî÷íîãî ó÷¼òà îæå-øèðèí äëÿ àâòîèîíèçàöèîííûõ ñîñòîÿíèé, êîòîðûå, êàê ïðàâèëî, ÿâëÿþòñÿ êâàçèâûðîæäåííûìè ñîñòîÿíèÿìè,è èõ îïèñàíèå òðåáóåò êâàçèâûðîæäåííîé òåîðèè âîçìóùåíèé. Âî-âòîðûõ,îïèñàíèå îáðàçîâàíèÿ àâòîèîíèçàöèîííûõ ñîñòîÿíèé â ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ ìíîãîçàðÿäíîãî èîíà ñ àòîìíîé ÷àñòèöåé, ðàññìàòðèâàåìîãî êàêâîçìóùåíèå, òðåáóåò ó÷¼òà êàê ïåðâîãî, òàê è âòîðîãî ïîðÿäêîâ òåîðèè âîçìóùåíèé. Äëÿ òåîðåòè÷åñêîãî èññëåäîâàíèÿ òàêîãî ïðîöåññà â ðàìêàõ ÊÝÄíåîáõîäèìî ðàçâèòèå ñîîòâåòñòâóþùèõ ìåòîäîâ.Îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ, âûíîñèìûå íà çàùèòó1.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
