铕原子能级跃迁分支比和振子强度的测量研究

【摘要】：遥远的星空是人类永无止境的向往，千百年来人类一直在探寻宇宙的奥秘。如今，科学工作者只能依靠采集光谱数据并对其进行分析来了解天体中元素的核合成过程（细分为慢中子过程、快中子过程和质子俘获过程），以此来确定宇宙的年龄、丰度等重要信息。想要对天体光谱数据进行分析，原子与离子的辐射参数是必不可少的。用辐射寿命结合跃迁分支比导出的振子强度是天体光谱中最基本的辐射参数之一。 随着近些年对化学特殊星（CP星）研究的不断深入，得知镧系元素在CP星中具有很高的元素丰度，这就需要更多更全面的镧系元素的原子与离子辐射参数来开展相关的天体光谱研究。另外，铕元素主要是通过核合成过程的快中子过程形成，因此铕元素是快中子演化研究的极好素材。本文在这样的背景下展开了对镧系元素铕原子能级跃迁分支比和振子强度的测量研究。同时，由于测量的上能级波长范围从27852.90cm-1到45106.83cm1的Eu I的辐射寿命，缺少相对应的跃迁分支比数据，无法得到对我们有直接应用价值的振子强度值。基于此，本文测量了相应波长范围的64条Eu I谱线的跃迁分支比，结合分支比与辐射寿命导出谱线的跃迁几率和振子强度。其中有56条谱线是首次报道的。 为了减小系统误差，利用高分辨率的光栅光谱仪、铕空心阴极灯(HCL)、光电倍增管(PMT)首先测量Ar能级谱线的跃迁分支比。并将测量结果与前人的测量值比较，来确保整套实验仪器调试到最佳位置。而且将测量Eu I谱线的部分实验结果与前人的数据结果进行对比，发现与文献中报道的结果符合的很好，证明实验结果是值得信赖的。同时仔细分析实验中产生的误差，所有数据的误差均在10%以内，这也表明本文实验结果具有较高的准确性。这些数据可直接应用于天体光谱分析当中，同时在等离子体物理核反应过程模拟以及原子结构理论等诸多领域中具有重要的科学价值。 【关键词】：Eu I 分支比 跃迁几率 振子强度
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O562
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 恒星的结构9-10
• 1.2 恒星光谱10-11
• 1.3 镧系元素11-12
• 1.4 镧系元素振子强度的测量12-14
• 第二章 理论分析与实验原理14-20
• 2.1 理论分析14-18
• 2.1.1 爱因斯坦 A B 系数14-15
• 2.1.2 自然辐射寿命和分支比15-17
• 2.1.3 振子强度17
• 2.1.4 超精细结构和同位素位移17-18
• 2.2 实验仪器原理介绍18-20
• 2.2.1 光源系统—空心阴极灯18
• 2.2.2 分光仪器—光栅光谱仪18-19
• 2.2.3 光电探测系统—光电倍增管19-20
• 第三章 光谱响应的标定及实验误差分析20-25
• 3.1 光谱响应标定20-22
• 3.2 分支比实验误差分析22-24
• 3.3 分支比的测量24-25
• 第四章 铕原子能级跃迁分支比和振子强度的测量研究25-36
• 4.1 引言25-26
• 4.2 铕原子分支比实验测量方法26
• 4.3 针对铕原子分支比测量的误差分析26-28
• 4.4 铕分支比误差计算28
• 4.5 氩离子能级跃迁的验证性测量28-30
• 4.6 结果与讨论30-35
• 4.7 本章小结35-36
• 第五章 总结与展望36-38
• 参考文献38-43
• 作者简历43-44
• 攻读学位期间发表的学术论文44-45
• 致谢45

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