强磁场中的逆康普顿散射

本文根据非相对论情形(B/B_(cr)《1,hv/m_eC~2《1)强磁场中的康普顿散射微分截面,讨论了强磁场中低频光子与相对论电子的逆康普顿散射,并给出了呈幂律分布的低频光子与呈幂律分布的相对论电子相互作用产生的逆康顿散射谱,这可以用来解释γ射线爆高达几百KeV的低频倒转谱。     

锥形飞秒强激光等离子体中Compton散射的能量转换

应用相对论性电子与多光子集团非弹性碰撞模型和经典相对论电动力学理论,分析、计算了锥形飞秒强激光等离子体中多光子非线性Compton散射的能量转换.发现等离子体中的耦合激光场会引起能量转换效率的振荡,而静电场会降低能量转换效率.当高能电子与光子发生双光子非线性Compton散射时,电子能获得最大的能量转换效率.     

光电效应和康普顿散射中光子和电子的相互作用

基于爱因斯坦的光子原理,应用能量,动量守恒定律和相对论效应,讨论了光电效应和康普顿散射中光子与电子相互作用的过程,揭示出二者的物理本质．     

BeO分子X~1Σ~+,a~3Π和b~3Σ~+电子态的光谱性质

使用内收缩多参考组态相互作用方法和相关一致基aug-cc-p Vn Z(n=Q,5)对Be O分子的光谱性质开展研究.计算了Be O分子X1Σ+,a3Π和b3Σ+态的势能曲线,并将3个态的能量外推至完全基组极限.对分子能量进行相对论效应及核价相关效应修正计算.相对论修正计算采用cc-p V5Z相对论收缩基,核价相关修正计算使用的基组是aug-cc-p CVQZ基.拟合能量修正的外推势能曲线,得到3个态的光谱常数(Te,Re,ωe,ωexe,Be,αe和De).这些结果与实验结果符合很好.详细讨论了基组、核价相关修正和相对论修正对Be O分子的能量及光谱常数的影响.通过求解双原子分子核运动的振-转Schrdinger方程,找到了J=0时Be O分子3个态的全部振动态及与每一振动态对应的振动能级和惯性转动常数等分子常数.它们与实验结果一致.     

氦原子基态相对论能量的理论计算

本文选取由指数形式函数的线性组合所构成的试探性径向波函数,对氦原子基态的非相对论能量进行变分计算,并在此基础上进一步考虑各种相对论效应,包括相对论质量修正、达尔文修正、电子与电子间的接触相互作用以及轨道-轨道相互作用等对其非相对论能量进行修正,所得结果与实验值相当接近.     

Dirac电子Landau能态的轴对称解

本文得到Dirac电子在均匀磁场中Landau能态的轴对称解,讨论了电子的运动特点,并证明了此解的非相对论近似就是能量与总角动量沿磁场分量的共同本征态。     

散射电子能量为500 eV 下氦原子（e，2e）反应中微分截面的研究

用3C模型和DS3C模型计算了散射电子能量为500 eV特殊几何条件下电子离化氦原子的三重微分散射截面，并把计算结果与实验结果进行了比较，系统研究了屏蔽效应和交换效应对截面的贡献。结果表明，末态屏蔽效应以及交换效应对三重微分散射截面的幅度和角分布均存在一定影响，并且当入射能较高时这种影响更加显著。     

静压下ZnSe/Zn1-xCdxSe应变异质结中电子的本征态

运用三角势近似且计入电子向势垒的隧穿,通过数值计算方法求解定态薛定谔方程,研究流体静压力影响下有限深势垒ZnSe/Zn1-xCdxSe应变异质结中电子的本征态问题,讨论了其基态、第一激发态和第二激发态本征能量及相应的各级本征函数,同时与无应变的情形进行了比较分析.数值计算结果表明,应变使电子的能级降低,能级间距减小,且导致波函数的隧穿几率增加.静压效应显著降低能级和能级间距.因此,讨论电子在应变型异质结构中的散射问题时,需要计入材料间由于晶格不匹配而产生的应变效应的影响.     

原子质量的相对论效应和应用

应用相对论理论(Dirac)来计算 C、O、S、Se、Te、Sm和Pu原子的相对论和非相对论的电子状态和能量,比较相对论和非相对论的能量差别后得到：如果以 O 原子的相对论和非相对论能量差为1,则 S、Se、Sm和Pu原子的相对论和非相对论能量差分别为 17.5、479、6 781 和 46 166。就钚和氧相比,质量的相对论效应增加46 166倍。Pu的相对论的和非相对论的能量的差占总能量的 8.72 %,所以对重元素,应用相对论的计算是很必要的。     

关联效应对氖原子电子碰撞激发过程的影响

利用全相对论扭曲波方法,系统研究了各种碰撞能量时中性Ne原子基态2p6 1S0及亚稳态2p53s3P2到2p53l(l=s,p,d)精细能级的电子碰撞激发过程,并分析了电子关联效应对靶态能级、辐射跃迁几率及其电子碰撞激发截面的影响.结果表明,电子关联效应对低能区的碰撞激发截面的影响尤其显著,靶态计算中考虑更多来自高激发态的电子关联后,会导致低能区的碰撞激发截面降低,并在一定程度上消除了与实验测量结果的偏差.对于2p53s和2p53p激发态,本文在关联模型B下的计算结果与以往的实验和理论符合的比较好.但是,对于2p53d激发态,不同理论结果之间存在较大偏差需要实验和理论研究进一步检验.     

二次康普顿散射和产生双光子的康普顿散射

从康普顿散射的基本原理出发,基于能量、动量守恒定律和相对论效应,首先讨论了康普顿散射中的二次散射,得出波长的改变量不仅与散射角有关,还与入射光子的波长(频率)有关;其次讨论了产生双光子的康普顿散射,由于这种散射的复杂性,只选取了两种特殊情形来讨论,得出散射光子的频率不仅与两个散射光子的散射角有关,还与入射光子频率有关,单一频率的入射光子发生双光子散射后,散射光子波长的改变还可能是连续变化的;康普顿散射实验说明二次散射和双光子散射的发生是可能的。     

NaCl和KCl溶液康普顿散射的影响因素

自康普顿散射提出以来,其理论研究和应用研究一直是国内外的热点。基于NaCl和KCl溶液的康普顿散射,通过一定的近似处理,从理论上分析适合这两种溶液的康普顿散射光子数与溶液浓度之间的关系表达式;然后,通过康普顿散射实验验证康普顿散射的理论和实验研究。为了从更微观的角度来把握NaCl和KCl溶液康普顿散射的机理,笔者立足于密度泛函理论对NaCl与KCl溶液的电子结构作了深入分析,得出结论:除质量密度、散射衰减因子以及溶液的浓度外,电子数密度和电子受到的束缚也对康普顿散射光子数有影响,其中,电子数密度是影响NaCl与KCl溶液康普顿散射光子数的主要因素。     

基于Geant4模拟的康普顿散射研究

在暗物质直接探测实验当中,高能gamma射线是重要的本底来源之一.高能光子由于康普顿散射的原因会在高纯锗探测器中会产生低能本底. CDMSlite实验中发现低能区域的康普顿能谱存在康普顿台阶,脉冲近似(Impulse Approximation, IA)理论解释了台阶出现的原因是原子中电子处于束缚状态,它使用散射函数来描述电子的束缚效应.为了探究这些台阶与散射函数以及入射能量之间的关系,我们使用Geant4程序对康普顿散射中的康普顿台阶进行了研究.研究发现随着初始光子能量增高,K壳层与L壳层的康普顿台阶会变得越来越平缓,直至斜率趋近于零.     

低能康普顿散射模拟模型在高纯锗探测器中的研究

国际上CDEX、CDMSlite等实验组,在开展直接暗物质探测实验中,发现高能光子本底的来源之一.高能光子在高纯锗探测器中会产生低能本底,这些本底来自于康普顿散射的影响.分析发现低能本底的结构有台阶出现,这与经典理论预测的结果相悖.这是由于原子中电子处于束缚状态,并具有一定的动量,因此康普顿散射在低能部分受到影响.现在已经有低能康普顿散射理论Impulse Approximation(IA)考虑到电子的这些效应,并且应用到模拟实验软件Geant4中. IA理论框架下的模拟模型有三个:Liermore模型、Penelope模型和Monash模型.我们发现三个模型在keV能级以下能谱有康普顿台阶出现,与经典康普顿能谱相比有明显减少.经过计算,在k壳层的台阶高度比例分别为95.92%、92.87%和96.68%,这与只考虑束缚效应而计算出的93.73%不同.三个模型keV能级以下时有大约10%的差异.     

基于GAGG闪烁体探测器康普顿相机角分辨率误差来源分析

基于Geant4模拟平台搭建了一个由2层6×6位置灵敏的cerium-doped gadolinium aluminum gallium garnet (GAGG(Ce))闪烁体探测器阵列组成的康普顿相机;从理论上分析了探测器的几何因素、能量分辨率和材料多普勒效应对康普顿相机角分辨率的影响;散射角为5°~90°时,角分辨率<10°．模拟条件:采集了仅考虑几何因素、能量分辨率与多普勒效应,以及综合考虑这3种误差来源等情况的符合数据,并用滤波反投影算法进行图像重建．当2层探测器距离为6.0~16.0 cm时,几何因素是影响角分辨率的主要误差来源,能量分辨率次之,多普勒效应贡献最小．      

TeV耀变体的高能伽玛射线辐射研究

基于双幂率电子谱,考虑了源内极端相对论性电子的逆康普顿散射过程和源外极端相对论性质子与背景光子相互作用(pγ相互作用)对高能伽玛射线辐射能谱的贡献。结合Fermi-LAT最新的观测结果,假定一个合理的电子谱和质子谱,将模型应用于TeV耀变体PKS 2155-304宁静态下的多波段辐射能谱。研究结果表明,上述过程能产生PKS 2155-304宁静态下的多波段辐射能谱,且pγ相互作用产生的次级辐射对高能伽玛射线能谱有明显的贡献。     

Compton散射下介电系数对一维等离子体光子晶体色散的影响

利用多光子非线性Compton散射模型,对Compton散射下介电系数关于等离子体光子晶体色散的影响进行了研究.提出了将Compton散射光作为影响介质层介电系数的新机制,给出了一维等离子体光子晶体色散关系式,并进行了数值模拟.结果表明:与散射前相比,介电系数εm=1时不出现禁带;当εm<3时,随εm增大,第一级禁带宽度先缓慢增大再达到最大值,最后缓慢减小,第二级禁带宽度先缓慢增大后趋于饱和值0.69,较散射前减小了0.03,两级禁带的εm临界值为5.4,较散射前减小了0.6,当εm<5.4时,第一级禁带宽度明显大于第二级,较散射前减小了0.04;当εm>5.4时,第二级禁带宽度反而大于第一级,二者差值比散射前明显减小,截止频率和第二级禁带边缘频率均向低频方向较快地移动,且第二级禁带边缘频率变化幅度明显大于截止频率.     

色散缓变全内反射光子晶体中孤子传输的等价增益

从非线性薛定谔方程出发,导出了Compton散射下全内反射光子晶体光纤中色散缓变管理孤子脉冲传输的准非线性薛定谔方程.数值模拟结果显示:耦合光能使孤子脉冲比散射前有更大的压缩效应,更剧烈振荡效应,更严重的偏离孤子形态效应.为保持孤子形态传输,应尽量避免Compton散射发生.