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1、Sn等离子体辐射不透明度随温度的变化第27卷第2期2007年6月核聚变与等离子体物理NuclearFusionandPlasmaPhysicsVb1.27.NO.2June2007文章编号:0254-6086(2007)02-01l3Sn等离子体辐射不透明度随温度的变化闫安英,包兴明,姜明(1.西南民族大学电气信息工程学院,成都610041;2.四川理212学院物理系,自贡643OOO)摘要:利用SHML模型计算了密度为p=lg.cm-,温度为150eV,200eV,250eV,300eV,400eV的sn等离子体的随光子能量变化的辐射不透明度及Ros
2、seland平均不透明度.分析了不透明度随光子能量变化曲线的吸收峰值(不透明度峰值)与能级跃迁的对应关系.还将sn的Rosseland平均不透明度与DCA/UTA及STA模型计算结果作了比较,吻合较好.关键词:能级分裂的屏蔽氢模型;等离子体;辐射不透明度;Rosseland平均不透明度中图分类号:O521文献标识码:A1引言辐射不透明度是决定辐射物质传输特性的一个重要物理量,它对研究恒星的结构和演化起着重要的作用,也是性约束聚变(ICF),X射线激光等的重要参数之一.计算等离子体辐射不透明度方法有很多种,如UTA模型【¨,STA模型【,DAT模型[31
3、,DCA/UTA模型】,AA模型[61,SHML模型】等.其中,细致谱项类模型UTA和STA,DAT,DCA等模型计算的不透明度较细致,但它们的计算量都特别大,很难在实验室及工程设计中J决速调试参数.Hartree—Fock-Slater的平均原子(AA)模型【4'虽然快捷,但由于未处理各电离态问跃迁产生的不可分辨谱,故结果很不理想.另一平均原子模型,即SI--IML模型是经过多次改进后考虑角量子数能级分裂的屏蔽氢离子模型,用它计算不透明度不仅快捷且结果较好[8,.本文利用SHML模型计算密度为P=Ig.cm..,温度为150,200,250,300,
4、350,400eV的sn等离子体的随光子能量变化的辐射不透明度及Rosseland平均不透明度.分析了不透明度随光子能量变化曲线的吸收峰值(不透明度峰值)与能级跃迁的对应关系.还将sn的Rosseland平均不透明度与DCA/UT及STA模型计算结果作了比较.2计算方法2.1SI-IML模型的参数计算】由SHML模型可知,等离子体中平均离子在,l壳层的能量为E,考虑能级分裂在次壳N(n,D的能量为,考虑能级下移后得到(单位为keY)为:E—nl=E,+△,(1)En一J∑S一qnmS)+鸟1~721XlO-3)(2)=(9.805x10-3)j-o-5
5、?92[?十)屏蔽电荷为:z=z一∑(1一)+∑鸟∑n-Ip,-/肼l=0'(4)平均离子占有数为:=平均离化度为:收稿日期:2006-1l6;修订日期:2006-12—25基金项目:西南民族大学自然科学基金(06NY003)作者简介:闰安英(1965一),女,河北怀安人,硕士,副教授,从事等离子体研究和教学工作.ll4核聚变与等离子体物理第27卷Z.=Z-∑n/2.2不透明度的计算.】(6)式中,B为Plank黑体辐射亮度;为随频率变化的不透明度;为平均不透明度.在一定温度范尉内,辐射不透明度(总吸收系数)由束缚一束缚,束缚一自由,自由一自由以及散
6、射四种吸收过程决定.基于以上的计算参数,它们各自计算如下.束缚一束缚吸收系数(单位为cm2-g)为:(1,):—66-02,_.,,(1,)(7)式中,.为振子强度;,为线性因子.1max(/,l)AEL一一3—×)2[-一)(8)线性宽度由自然展宽,,多普勒展宽.,精细结构展宽.,Stark展宽,和碰撞展宽.共同决定.束缚一自由吸收系数(单位为cm2-g)为:.(I,)=.,(.,一J,J,Q￡×[)2+21+1≯(10)自由一自由吸收系数(单位为cm2-g)为:78【…,散射吸收系数为:td's=0.4ZAo(12)总吸收系数为:)+xp(.-(1
7、3)2.3Rosseland平均不透明度的计算o】当物质与辐射场处于局部热动平衡(LTE)时,可用Rosseland平均不透明度描述辐射在物质中的传输.平均不透明度为:1一1/OT)dV/3T)dv(15)3计算结果用以上述方法分别计算了密度为P=Ig?cm,温度为200,300,400eV的sn等离子体的的辐射不透明度及Rosseland平均不透明度.{lo2,1童=篓?≥兰110光子能量/keV110光子能量/keV110光子能量/keV图l~Jp=lg?cm-的sn在不同温度下的辐射不透明度a——T=200eV;b——T=300eV;c——T=4
8、00eV.图1是密度为P:lg.ClTI的sn等离子体分别在T=200eV,T=300eV,T
