Корреляционные эффекты в процессах множественной ионизации атомов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.02, доктор физико-математических наук Килин, Виктор Андреевич

• Килин, Виктор Андреевич
• доктор физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Килин, Виктор Андреевич

Оглавление.

Введение.

Глава 1. Методы и приближения современной теории атома.

1.1. Приближение Хартри-Фока в атомных расчетах.

1.2. Метод теории возмущений в атомных расчетах.

1.2.1. Выражения для вероятностей (сечений) безызлучательных и радиационных переходов.

1.2.2. Построение амплитуд переходов в формализме вторичного квантования.

1.2.3. Построение амплитуд переходов между состояниями определенного терма.

1.2.4. Приближенная оценка амплитуд и вероятностей многоэлектронных переходов.

1.2.4.1. Резонанс в непрерывном спектре.

1.2.4.2. Резонанс в дискретном спектре.

1.2.4.3. Приближение неортогональных орбиталей.

1.2.4.4. Приближение "встряски".

1.2.4.5. Заключительные замечания.

1.2.5. Расчет энергий состояний и переходов.

1.2.6. Оценка зависимости вероятности переходов от степени ионизации внешних оболочек.

1.3. Приближение случайных фаз с обменом (ПСФО) в атомных расчетах .39 ^ 1.3.1. Эффективный учет корреляционных взаимодействий высших порядков на основе ПСФО.

1.4. Схема методологического подхода.

1.5. Автоматизация вычислений с объектами квантовой теории углового момента.

1.6. Программный комплекс для расчета сечений двойной фотоионизации (ДФИ) атомов.

1.7. Выводы к главе.

Глава 2. Корреляционные Оже-эффекты.

2.1. Трехэлектронный Оже-эффект (ТЭО).

Ф 2.1.1. ТЭО-переходы со всплыванием вакансий.

2.1.1.1. Результаты исследования ТЭО-переходов в№.

2.1.1.2. Результаты исследования ТЭО-переходов в Аг.

2.1.2. ТЭО-переходы с "углублением" и "встречным движением" вакансий

2.1.2.1. "Углубление" вакансии в ТЭО-переходах.

2.1.2.2. "Встречное движение" вакансий в ТЭО-переходах.

2.1.3. Заключительные замечания.

2.2. Двойной Оже-эффект.

2.2.1. Основные положения теории.

2.2.2. Модельные приближения.

2.2.2.1. Резонанс в непрерывном спектре.

2.2.2.2. Резонанс в дискретном спектре.

2.2.2.3. Приближение "встряски".

2.2.3. Двойной Оже-распад ^-вакансии в Ne.

2.2.3.1. Результаты расчета переходов при /=0.

2.2.3.2. Оценка вероятности переходов при 1=1, 2.

2.2.4. Двойной Оже-распад 4^-вакансии в Кг.

2.2.4.1. Особенности и детали вычислений.

2.2.4.2. Основные результаты и заключительные замечания.

2.3. Сателлитные Оже-переходы.

2.3.1. Переходы 151[25]-+2л'-2[15] 2рл[2Р] ni в Ne.

2.3.2. Переходы 3d1 [2D]-+4sA4p2[4P, ZD] nl[LS\+q и

3dx\2D\->4p'\*S, 2P, 2D\ nl[LS}+q в Кг. ф 2.3.3. Обсуждение результатов и заключительные замечания.

2.4. Выводы к главе

Глава 3. Корреляционные автоионизационные эффекты.

3.1. Двойная автоионизация резонансно возбуяаденных состояний.

3.1.1. Основные положения теории.

3.1.2. Модельные приближения.

3.1.2.1. Приближение "встряски".

3.1.2.2. Резонанс в дискретном спектре.

3.1.2.3. Резонанс в непрерывном спектре.

3.1.3. Двойная автоионизация резонанса Кг I 3d1 5р ^Р].

3.1.3.1. Особенности и детали вычислений.

3.1.3.2. Переход 3d{5p[lP]-^4s'2[xS\+qx+qi.

• 3.1.3.3. Переход 3dl5p[lP]-^ 4s"14p"1[

3.1.3.4. Переход 3 dl5p[lP]^ 4sx4pl[*P]+qx+qi.

3.1.3.5. Суммарный электронный спектр.

3.1.4. Заключительные замечания.

3.2. Автоионизация двукратно возбужденных состояний.

3.2.1. Основные положения теории.

3.2.2. Модельные приближению!.

3.2.2.1. Резонанс в непрерывном спектре.

3.2.2.2. Приближение "встряски".

3.2.3. Результаты расчета автоионизационных переходов в Аг.

3.3. Выводы к главе.

Глава 4. Множественная фотоионизация.

4.1. Двойная фотоионизация (ДФИ).

4.1.1. Основные положения теории ДФИ атомов.

4.1.2. Выбор потенциала для расчета ВФ фотоэлектронов.

4.1.3. Особенности и детали вычислений.

4.1.4. Основные результаты расчета сечений ДФИ атома Ne с потенциалами и

4.1.4.1. ДФИ в состояния 2s°2p6[lS], 2sl2p5]^P\ и 2sl2p5[lP].

4.1.4.2. ДФИ в состояния 2sz2p4[lD], 2s22p4[3P] и 2s22p\lS\.

4.1.4.3. Полное абсолютное сечение ДФИ внешних оболочек Ne.

4.1.4.4. Дифференциальные сечения ДФИ внешних оболочекNe.

4.1.5. Метод потенциала для расчета сечений ДФИ.

4.1.5.1. Интегральная форма критерия.

4.1.5.2. Дифференциальная форма критерия.

4.1.5.3. Результаты расчета сечений ДФИ внешних оболочек Ne.

4.1.6. Заключительные замечания.

4.2. Тройная фотоионизация (ТФИ).

4.2.1. Основные положения теории.

4.2.2. Анализ энергетических уровней в Кг и возможных многоступенчатых траекторий ТФИ.

4.2.3. Оценка сечений ТФИ Кг в модели двухступенчатого перехода.

4.2.3.1. Сечения при со=90 эВ.

4.2.3.2. Сечения при а>=94 эВ.

4.2.3.3. Сечения при ш=100 эВ.

4.2.4. Заключительные замечания.

4.3. Выводы к главе.

Глава 5. Идентификация спектральных линий на основе изучения многоэлектронных процессов.

5.1. Краткое описание результатов экспериментов.

5.2. Корреляционные радиационные распады возбужденных ионных состояний.

5.2.1. Двухэлектронные радиационные переходы.

5.2.1.1. Основные положения теории.

5.2.1.2. Результаты расчета переходов в Кг.

5.2.1.3. Сравнительный анализ переходов и заключительные замечания.

5.3. Трехэлектронные радиационные переходы.

5.3.1. Основные положения теории.

5.3.2. Основные результаты для переходов в Кг.

5.4. Теоретическое обоснование идентификации линий во флуоресцентных спектрах Ar.

5.4.1. Предварительная идентификация флуоресцентных линий на основе анализа энергетических уровней в Кг.

5.4.2. Теоретический анализ каналов заселения флуоресцентных состояний Кг\\1Аръп1.

5.4.2.1. Безызлучательные каналы.

5.4.2.2. Комбинированные радиационно-безызлучательные каналы.

5.5. Выводы к главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Корреляционные эффекты в процессах множественной ионизации атомов»

В последние десятилетия в атомной физике, и не только в атомной, проявляется большой интерес к изучению многоэлектронных взаимодействий и их проявлений в различных физических процессах. Под многоэлектронными, или корреляционными принято понимать такие взаимодействия или процессы, которые не могут быть описаны в рамках современных одночастичных приближений или моделей. Строго говоря, многоэлектронные взаимодействия имеют место при всех физических процессах в многоэлектронных атомах или ионах. Однако проявление таких коллективных эффектов может быть различным, от пренебрежимо малого в одних случаях, до преобладающего - в других. Настоящая работа посвящена, в основном, теоретическому изучению таких коллективных процессов, в которых многоэлектронные взаимодействия играют доминирующую роль или даже целиком определяют некоторые физические характеристики атомов.

Процессы возбуждения и ионизации, как вида возбуждения, многоэлектронных атомов и последующая трансформация возбужденных состояний не могут быть точно описаны в рамках существующей теории. Поэтому во многих случаях эти процессы вынужденно рассматриваются как последовательность более простых и трактуемых на одноэлектронном языке "элементарных" актов. В свою очередь, некоторые "элементарные" акты сами имеют существенно многоэлектронную природу, понимание которой требует выявления доминирующих физических факторов, ответственных за эти процессы.

К таковым многоэлектронным "элементарным" процессам, рассматриваемым в настоящей работе, относятся:

- трехэлектронный, или сдвоенный Оже-эффект;

- двойной Оже-эффект;

- сателлитные Оже-переходы;

- двойная автоионизация резонансно возбужденных состояний;

- автоионизация двукратно возбужденных состояний;

- двухэлектронные радиационные переходы;

- трехэлектронные радиационные переходы.

На основе изучения и расчета физических характеристик этих "элементарных" процессов проводится исследование таких сложных явлений как двойная и тройная ионизация атома одним фотоном, а также дается объяснение физической природы ряда новых структур, наблюдаемых в радиационных и электронных спектрах высокого разрешения. Проведенные исследования позволили также предсказать возможность обнаружения новых спектральных линий, связанных с такими нетривиальными процессами.

Актуальность темы. Информация об атомных спектрах, электронных и радиационных, широко используется для изучения внутренней структуры веществ и их физико-химических свойств. Совершенствование инструментальной базы и методик спектроскопических экспериментов, происшедшее в последние десятилетия, не только существенно повысило точность и достоверность получаемых результатов, но и позволило проводить качественно новые наблюдения. К таковым, в первую очередь, можно отнести эксперименты, в которых продукты некоторой реакции -ионы, излучаемые электроны или фотоны - регистрируются одновременно. Синхронное излучение атомом нескольких частиц является, как правило, следствием многоэлектронных процессов - переходов, в которых два и более атомных электрона одновременно меняют свои состояния. Возможны и многоэлектронные процессы, где излучается лишь одна частица. Обычно, вероятность тех и других процессов довольно мала. Поэтому требуются долговременные наблюдения и интенсивных пучки частиц для получения достоверных экспериментальных результатов, а интерпретация спектров многоэлектронной природы весьма затруднена.

До начала 1960 годов приближение Хартри-Фока (ХФ) в той или иной модификации давало вполне удовлетворительное согласие с имеющимися к тому времени экспериментальными данными. Интерпретация современных экспериментов высокого разрешения требует выхода за рамки приближения ХФ. Например, измеренные сечения фотоионизации субвалентных оболочек атомов благородных газов имеют выраженную резонансную структуру, особенно в области их порога ионизации, а не гладкий вид, как полагалось ранее и следовало из ХФ расчетов; обнаружены новые линии в электронных и радиационных спектрах, интерпретация которых возможна лишь при учете многоэлектронных эффектов; и пр. В ряде случаев более точные эксперименты последних лет выявили довольно значительные расхождения между полученными экспериментальными данными и теоретическими результатами, например, для между экспериментальными и теоретическими сечениями двойной внешних оболочек неона. К тому же, упомянутые теоретические сечения значительно различаются. В силу перечисленных причин задача усовершенствования теоретического описания и расчета многоэлектронных процессов в атомах является актуальной.

Цель работы. Основной целью настоящей работы является развитие теории многоэлектронных эффектов в атомах, ее применение к расчету физических характеристик конкретных многоэлектронных переходов в атомах и выявлению их основных механизмов.

Для ее достижения были сформулированы следующие основные задачи:

- разработка единого подхода к построению теории сложных атомных процессов по теории возмущений в формализме вторичного квантования и квантовой теории углового момента и его применение к расчету энергий, вероятностей, сечений переходов на основе имеющегося и вновь разработанного программного обеспечения;

- проведение поисковых исследований, направленных на выявление качественно новых многоэлектронных эффектов, и построение их теории ;

- проведение расчетов физических характеристик многоэлектронных процессов в атомах для теоретического обоснования наблюдаемых линий и структур в электронных и радиационных спектрах атомов благородных газов;

- анализ применяемых подходов к расчету сечений двойной фотоионизации атомов с целью разработки метода, устраняющего имеющиеся расхождения с экспериментальными данными за счет адекватного учета корреляционных взаимодействий высших порядков ТВ; разработка программного обеспечения этого метода и проведение расчета сечений двойной фотоионизации внешних оболочек атомов благородных газов.

Научная новизна. На основе разработанного подхода впервые построена теория перечисленных выше корреляционных процессов, выраженная в виде строгих (в рамках низшего неисчезающего порядка ТВ) и приближенных формул для амплитуд и вероятностей переходов и формулируемых правил отбора.

Впервые предсказаны и теоретически описаны специфичные трехэлектронные Оже-переходы с "углублением" и "встречным движением" вакансий, двухэлектронные дипольные переходы вида тр я/—ят пу? и трехэлектронные дипольные переходы вида пи"2 я/—► кр'2 п'Г.

Впервые получены значения физических характеристик - квантовые числа состояний, энергии, вероятности, сечения - для перечисленных выше корреляционных процессов в атомах Ые, Аг и Кг (или существенно уточнены имеющиеся в литературе). Выявлены на качественном и описаны на количественном уровне модельные физические механизмы этих процессов. Обоснована расчетом физических характеристик возможность экспериментального наблюдения предсказанных переходов.

Впервые дано теоретическое описание экспериментально наблюдаемого эффекта заселения и последующего флуоресцентного распада возбужденных состояний двукратных ионов при облучении атомов фотонами с энергией автоионизирующих резонансов нейтрального атома, подтвержденное численными расчетами сечений заселения и распада состояний типа Кг\\\ Ар"ъп1 при хорошем согласии рассчитанных величин и экспериментальных данных. Установлена иерархия (временная и вероятностная) корреляционных физических процессов, ответственных за такого вида двукратную ионизацию Кг с возбуждением третьего электрона на дискретный уровень при энергиях фотовозбуждения в диапазоне 90 - 100 эВ.

Впервые построены компонентные, канальные и полные сечения (дифференциальные и абсолютные) двойной фотоионизации (ДФИ) внешних оболочек Ые с учетом широкого спектра фотоэлектронных компонент (е^ег) при использовании ХФ потенциалов и Определены области энергии, где потенциалы и дают удовлетворительное согласие рассчитанных сечений с экспериментальными данными. В результате анализа относительного положения Р^'^-сечений и экспериментальных данных сформулирована идея нового метода построения сечений ДФИ.

Разработан новый однопараметрический метод построения сечений ДФИ. Для определения значений параметра, ответственного за степень экранировки поля иона-остатка фотоэлектронами, сформулирован физически обоснованный вариационный критерий минимума разности форм сечений. В рамках нового метода построены сечения ДФИ внешних оболочек Ые и впервые достигнуто равенство форм длины скорости, указывающее на эффективный учет корреляций высших порядков, подобных учитываемым в приближении случайных фаз с обменом.

Достоверность полученных результатов обусловлена физической и математической корректностью поставленных задач, корректным применением общепринятых методов аналитических и численных расчетов, физической обоснованностью сделанных допущений. В основе представленных теоретических результатов лежат известные методы - нестационарная многочастичная ТВ в формализме вторичного квантования, квантовая теория углового момента - и приближения - Хартри-Фока, случайных фаз с обменом, связи, "замороженного остова" (атомного или ионного). Расчет физических характеристик выполнен на основе признанного в мире пакета программ АТОМ [1] и вошедших в него авторских программ [2-5] при тщательном подборе параметров вычислений, соответствующем специфике решаемых задач.

Достоверность защищаемых научных положений общетеоретического и вычислительного характера обосновывается их непротиворечивостью фундаментальным законам физики и подтверждается сопоставлением рассчитанных характеристик и экспериментальных данных.

Научная и практическая ценность. Полученная в работе совокупность результатов и их анализ позволил выявить новые формы проявлений корреляционных взаимодействий в атомах и необходимость их учета при описании процессов множественного возбуждения и ионизации многоэлектронных атомов. Проявление таких взаимодействий вполне возможно молекулах, кластерах, кристаллических структурах и в других многоатомных образованиях. На основе рассчитанных значений физических характеристик безызлучательных и радиационных переходов проведена идентификация новых наблюдаемых линий в спектрах. Разработанное программное обеспечение [2-5] вошло в общепризнанный и доступный пакет программ АТОМ [1]. Методология построения теории многоэлектронных процессов в атомах может быть включена, как самостоятельный курс, в образовательные программы магистерской подготовки по направлениям теоретической физики.

Результаты работы использованы при выполнении госбюджетных и хоздоговорных НИР в Томском политехническом университете, выполнении международных проектов в кооперации с университетами гг. Кайзерслаутерн и Гиссен, Фритц-Хабер институтом, Берлин, ФРГ. Исследования поддержаны грантами Университеты России, РФФИ, ДААД, Немецкого исследовательского общества.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Разработан методологический подход к построению теории многоэлектронных переходов в атомах между состояниями сложных электронных конфигураций, включающий:

- методику построения аналитических выражений для амплитуд, вероятностей и энергий переходов с учетом корреляционных взаимодействий по теории возмущений (ТВ) в формализме вторичного квантования и квантовой теории углового момента;

- методику получения приближенных формул для количественной оценки вероятности процессов;

- комплекс программ для аналитических и численных расчетов характеристик переходов указанных видов.

2. Развита теория многоэлектронных корреляционных процессов трехэлектронного и двойного Оже-эффектов, сателлитных Оже-переходов, двойной автоионизации возбужденных состояний, автоионизации двукратно возбужденных состояний, двойной и тройной фотоионизации, а также впервые предсказанных трехэлектронных Оже-переходов с "углублением" и "встречным А движением" вакансий, дипольных двухэлектронных >гт"1т/>"2 и трехэлектронных Ш5"2 п1—> кр'2 п'Г переходов, - выраженная в виде строгих (в рамках низшего неисчезающего порядка ТВ) и приближенных формул для амплитуд и вероятностей переходов и формулируемых правил отбора. Получены значения физических характеристик — квантовые числа состояний, энергии, вероятности, сечения - для перечисленных в п.2 корреляционных процессов в атомах Ие, Аг и Кг. Выявлены на качественном и описаны на количественном уровне модельные физические механизмы этих процессов. Обоснована расчетом физических характеристик возможность экспериментального наблюдения предсказанных переходов п.2. Развита теория экспериментально наблюдаемого эффекта заселения и последующего флуоресцентного распада возбужденных состояний двукратных ионов при облучении атомов фотонами с энергией автоионизирующих резонансов нейтрального атома, подтвержденная численными расчетами сечений заселения и распада состояний типа ХгШ 4р'ъп1 при хорошем согласии рассчитанных величин и экспериментальных данных. Установлена иерархия (временная и вероятностная) корреляционных физических процессов, ответственных за такого вида двукратную ионизацию Кг с возбуждением третьего электрона на дискретный уровень в зависимости от энергии фотовозбуждения.

Построены компонентные, канальные, полные дифференциальные и абсолютные сечения двойной фотоионизации (ДФИ) в формах длины и скорости для внешних оболочек Ие с использованием ХФ потенциалов и

Установлен характер положения Р^'^-и Р^"2)-сечений ДФИ в форме длины и скорости относительно друг друга и экспериментальных данных в зависимости от энергии ионизирующих фотонов, на основании чего определены области энергий, где применение упомянутых потенциалов приводит к удовлетворительному согласию с экспериментальными данными. Разработан однопараметрический метод построения сечений ДФИ. Сформулирован вариационный критерий (в интегральном и дифференциальном виде) минимума разности сечений формы длины и формы скорости для определения значений параметра. Выявлен физический смысл параметра q в ХФ потенциале У^'4^ как величины, регулирующей экранировку поля иона-остатка фотоэлектронами. Показана выполнимость сформулированного критерия и найдены решения д=#т]п вариационной задачи посредством численного итерационного решения вариационного уравнения.

7. Методом п.6 построены сечения ДФИ внешних оболочек Ne. Установлено существенное сближение форм сечений при наложении критерия интегрального вида и их совпадение - для критерия дифференциального вида, на основании чего указано, что разработанный параметрический метод эффективно учитывает класс корреляций высших порядков, подобный учитываемому в приближении случайных фаз с обменом. Отклонение построенных Р^'^-сечений от измеренных не превосходит погрешности эксперимента.

Совокупность полученных результатов и положений, выносимых на защиту, можно квалифицировать как решение важных научных задач в области теории многоэлектронных эффектов в применении к процессам кратной фотоионизациии и автоионизации атомов.

Личный вклад автора. Все основные теоретические результаты, представленные в диссертации, получены автором лично. Автором сформулированы цель и задачи исследования; разработана концепция методологического подхода к построению теории многоэлектронных процессов в атомах; построена теория и выполнен расчет физических характеристик перечисленных выше многоэлектронных переходов; предсказаны многоэлектронные переходы новых типов; сформулирована идея и разработан новый метода расчета сечений ДФИ атомов; теоретически обоснована идентификация новых наблюдаемых линий; разработан ряд алгоритмов и программ для автоматизации расчетов многоэлектронных переходов; проанализированы и обобщены представленные в диссертации материалы. Экспериментальная часть исследований цитируемых авторских работ выполнена немецкими коллегами при участии автора в планировании и обсуждении результатов экспериментов.

Апробация работы. Основные результаты и положения работы докладывались и обсуждались на национальных и международных конференциях и семинарах:

Всесоюзный семинар по автоионизационным явлениям в атомах {Москва,

1986),

Всесоюзная школа-семинар по рентгеновским и электронным спектрам и химической связи {Одесса, 1986),

Всесоюзная конференция по методам расчета энергетической структуры и физических свойств кристаллов {Киев, 1987),

Всесоюзная конференция по теории атомов и атомной спектроскопии {Минск, 1983; Рига, 1984; Ужгород, 1985; Тбилиси, 1988; Томск, 1989; Суздаль, 1991),

Международная конференция по вакуумному ультрафиолету, 1С VUV {Париж, Франция, 1992),

Европейская конференция по атомной и молекулярной физике, ЕСАМР {Рига, Латвия, 1992; Сиена, Италия, 1998),

Всегерманская конференция по атомной физике, масс-спекггрометрии, молекулярной физике и квантовой оптике {Берлин, Германия, 1993),

Всероссийский съезд по спектроскопии {Москва, 1995),

Международная школа-семинар по автоионизационным явлениям в атомах {Дубна, 1995),

Международная конференция по электронным и атомным столкновениям {Вена, Австрия, 1997),

XVI Конференция "Фундаментальная Атомная Спектроскопия" {Москва, 1998), II Международная конференция KORUS по фундаментальным наукам и технологиям {Томск, 1998),

Международная конференция по атомной спектроскопии, EGAS {Уппсала, Швеция, 1990; Каен, Франция, 1993; Барселона, Испания, 1994; Грац, Австрия, 1996; Марсель, Франция, 1999).

Структура диссертации определена в соответствие с целью и задачами исследования и состоит из введения, 5 глав и заключения. Работа изложена на 258 страницах машинописного текста, включая 83 рисунка, 33 таблицы и библиографию из 264 наименований.

Заключение диссертации по теме «Теоретическая физика», Килин, Виктор Андреевич

Основные результаты и выводы

Исследования, проведенные в настоящей работе, позволяют сформулировать следующие выводы:

1. Разработан методологический подход к построению теории многоэлектронных переходов в атомах между состояниями сложных электронных конфигураций, включающий:

- методику построения аналитических выражений для амплитуд, вероятностей и энергий переходов с учетом корреляционных взаимодействий по теории возмущений в формализме вторичного квантования и квантовой теории углового момента;

- методику эффективного учета корреляционных взаимодействий высших порядков;

- методику получения приближенных формул для количественной оценки вероятности процессов, способствующих выявлению физических механизмов многоэлектронных переходов;

- разработанный оригинальный комплекс программ для аналитических и численных расчетов характеристик переходов указанных видов.

В подходе применяются известные теоретические методы и приближения, набор и оптимальное взаимное согласование которых обусловлены спецификой и классом решаемых задач современной теоретической атомной физики.

2. В рамках разработанного методологического подхода построена теория следующих многоэлектронных корреляционных процессов:

- трехэлектронного Оже-эффекта;

- двойного Оже-эффекта;

- сателлитных Оже-переходов;

- двойной автоионизации возбужденных состояний;

- автоионизации двукратно возбужденных состояний;

- двухэлектронных радиационных переходов;

- трехэлектронных радиационных переходов;

- двойной фотоионизации;

- тройной фотоионизации, выраженная в виде строгих (в рамках низшего неисчезающего порядка ТВ) и приближенных формул для амплитуд и вероятностей переходов и формулируемых правил отбора.

3. Предсказаны и теоретически описаны:

- трехэлектронные Оже-переходы, в которых реализуются нетривиальные механизмы "углубления" и "встречного движения" вакансий. Показано, что энергия таких переходов существенно меньше, а вероятность -существенно больше соответствующих параметров традиционно рассматриваемых переходов со "всплыванием вакансий". Существование переходов с "углублением" и "встречным движением" вакансий подтверждено экспериментально.

•5 1 л

- двухэлектронные дипольные переходы вида тр" п1—>ту" тр~, в которых реализуется корреляционный механизм "углубления" вакансии (соответствующие линии наблюдаются экспериментально).

- трехэлектронные дипольные переходы вида гш"2 п1—> кр"2 п1\ в которых непосредственное участие возбужденного электрона разрешает близкие по энергии запрещенные переходы вида пи"2 гй-^кр'1 п'Г или пи"2—>кр~2.

4. На основе построенной теории получены значения физических характеристик -квантовые числа состояний, энергии, вероятности, сечения — для перечисленных в п.2 корреляционных процессов в атомах Ые, Аг и Кг. Выявлены на качественном и описаны на количественном уровне модельные физические механизмы этих процессов. Обоснована расчетом физических характеристик возможность экспериментального наблюдения предсказанных переходов п.З. Показана значимость учета корреляционных взаимодействий для корректного качественного и количественного описания многоэлектронных процессов в атомах.

5. Дано теоретическое описание экспериментально наблюдаемого эффекта заселения и последующего флуоресцентного распада возбужденных состояний двукратных ионов при облучении атомов фотонами с энергией автоионизирующих резонансов нейтрального атома, подтвержденное численными расчетами сечений заселения и распада состояний типа Кг\\\ Ар'ъп1 при хорошем согласии рассчитанных величин и экспериментальных данных. Установлена иерархия (временная и вероятностная) корреляционных физических процессов, ответственных за такого вида двукратную ионизацию Кг с возбуждением третьего электрона на дискретный уровень при энергиях фотовозбуждения в диапазоне 90 - 100 эВ.

6. Впервые построены полные и канальные дифференциальные и абсолютные сечения двойной фотоионизации внешних оболочек Ые с учетом широкого спектра фотоэлектронных компонент (е\,ерассчитанные с использованием ХФ потенциалов и

7. Построены с использованием ХФ потенциалов и компонентные, канальные, полные дифференциальные и абсолютные сечения двойной фотоионизации (ДФИ) внешних оболочек Ые при учете обоснованно широкого спектра фотоэлектронных компонент (еье2). Установлен характер положения и ^л"2)-сечений ДФИ в форме длины и скорости относительно друг друга и экспериментальных данных в зависимости от энергии ионизирующих фотонов. А именно - Р^'^-сечения практически вдвое больше ^Л"2)-сечений в области их максимумов; сечения в форме скорости расположены между сечениями в форме длины; все вычисленные сечения лишь качественно соответствуют экспериментальными данным. Определены области удовлетворительной применимости упомянутых потенциалов.

8. Разработан неэмпирический однопараметрический метод построения сечений ДФИ, практически равных в форме длины и скорости независимо от энергии ионизирующего излучения. Сформулирован физически обоснованный вариационный (по параметру д в ХФ потенциале критерий минимума разности форм сечений в интегральном и дифференциальном виде. Выявлен физический смысл параметра д как величины, регулирующей экранировку поля иона-остатка фотоэлектронами.

9. Итерационным построением Р^'^-сечений ДФИ внешних оболочек ТУе показана выполнимость сформулированного критерия и найдены решения #=<7тт вариационной задачи для каждой компоненты сечения. Установлено существенное сближение форм сечений при наложении критерия интегрального вида и их практическое равенство для критерия дифференциального вида. На основании достигнутого равенства предположено, но не показано строго, что в разработанном методе эффективно учитывается класс корреляций высших порядков, подобный учитываемому в приближении случайных фаз с обменом при расчете сечений однократной ФИ. Отклонение построенных ^Л"^-сечений от экспериментальных не превосходит 20% в области наихудшего согласия.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Килин, Виктор Андреевич, 2004 год

1. Амусья М.Я., Чернышева J1.B. Автоматизированная система исследования структуры атомов. - JL: Наука, 1983. - 180 с.

2. Чернышева JI.B., Амусъя М.Я., Килин В.А., Ли И.С. Система математического обеспечения атомных расчетов "ATOM": XV. Программа вычисления вероятности сдвоенного Оже-распада // Препринт ЛФТИ. 944. - Л., 1985. - 26 с.

3. Чернышева Л.В., Амусья М.Я., Килин В.А., Ли И.С., Колесникова А.Н. Программа вычисления вероятности однофотонного распада двухдырочных состояний // Препринт ЛФТИ, Ленинград. 1986.

4. Лазарев Д.А., Лазарев Дм.А., Килин В.А., Зеличенко В.М. Автоматизация работы с объектами квантовой теории углового момента // Вестник ТГПУ. — 1998.-№6-С. 34^10.

5. Д.А. Лазарев, Дм.А. Лазарев, В.А. Килин, В.М. Зеличенко. Работа с объектами квантовой теории углового момента в автоматическом режиме // Тез. докл. ФАС-XVI, 1998. С. 29-30.

6. Amusia M.Ya. Atomic Photoeffect // Plenum, New York. - 1990.

7. Амусья М.Я. Атомный фотоэффект. M.: Наука, 1987. - 272 с.

8. Амусья М.Я. Проявления коллективного поведения электронных оболочек в процессе фотоионизации // Препринт ЛФТИ 480. - Л. -1975. - 36 с.

9. Амусья М.Я. Перестройка наружных атомных оболочек и ионизация внутренних / Препринт ЛФТИ 526. - Л., 1977. - 40 с.

10. Чернышева Л.В., Амусья М.Я., Черепков H.A. Программы вычисления сечений фотоионизации атомов с учетом корреляций в одном и двух переходах /Препринт ЛФТИ 459. - Л., 1974. - 60 с.

11. Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров. М.: Наука, 1977. - 319 с.

12. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Квантовая механика Ш. Нерелятивистская теория, -3-е изд., перераб. и доп. М.: Наука. - 1974. - 752 с.

13. Реймс С. Теория многоэлектронных систем. М.: Мир, 1976. - 333 с.

14. Займан Дж. Современная квантовая теория. М.: Мир, 1971. - 288 с.

15. Маттук Р. Фейнмановские диаграммы в проблеме многих тел. М.: Мир, 1969.16.19,20