[PDF]    http://dx.doi.org/10.3952/lithjphys.47213

Open access article / Atviros prieigos straipsnis

Lith. J. Phys. 47, 151–161 (2007)


THEORETICAL INVESTIGATION OF ENERGY SPECTRA OF TUNGSTEN IONS W29+–W34+*
P. Bogdanovich and R. Karpuškienė
Institute of Theoretical Physics and Astronomy of Vilnius University, A. Goštauto 12, LT-01108 Vilnius, Lithuania
E-mail: karra@itpa.lt

Received 7 June 2007

Since 2007 the Institute of Theoretical Physics and Astronomy of Vilnius University participates in the international project on thermonuclear fusion investigation ITER. Tungsten is one of the constructional materials used to cover the inner walls of tokamaks. In the framework of ITER project the task of both theoretical and experimental research of spectral characteristics of various tungsten ions was posed. The ground configuration of the investigated ions W29+, W30+, W31+, W32+, W33+, W34+ is [Ni]4s24p64dN (here the number of d-electrons N is from 9 to 4).
Preliminary calculations of energy spectra of highly charged tungsten ions with filling 4d shell reveal that the task of obtaining the characteristics of resonant transitions with account of relativistic and correlation effects would not be very complicated, since only two excited configurations 4s24p54dN+1 and 4s24p64dN–14f are strongly interacting. The emission band of the resonant transitions intersects with multiple emission lines that correspond to the transitions from the excited configurations of the same parity as the ground one to the mentioned two configurations. It will be essentially more difficult to obtain the transition characteristics in this case, since the initial configurations form a group with a very large number of levels.
Keywords: tungsten, configuration interaction, highly charged ions
PACS: 31.15.Ar, 31.25.Eb, 31.25.Jf
*The report presented at the 37th Lithuanian National Physics Conference, 11–13 June 2007, Vilnius, Lithuania.


TEORINIS VOLFRAMO JONŲ W29+–W34+ ENERGIJOS SPEKTRŲ TYRIMAS
P. Bogdanovičius, R. Karpuškienė
VU Teorinės fizikos ir astronomijos institutas, Vilnius, Lietuva

Nuo 2007 m. Vilniaus universiteto Teorinės fizikos ir astronomijos institutas dalyvauja tarptautiniame termobranduolinės sintezės tyrimo projekte ITER. Šiame projekte iškelta užduotis ištirti volframo jonų W29+, W30+, W31+, W32+, W33+ ir W34+ energijos spektrus ir kitas spektrines charakteristikas. Tiriamų jonų pagrindinė konfigūracija yra [Ni]4s24p64dN, kur N (d elektronų skaičius) yra nuo 9 iki 4. Remiantis eksperimentiniais duomenimis, intensyviausią spinduliavimą atitinka rezonansiniai šuoliai iš sužadintų konfigūracijų 4s24p54dN+1 ir 4s24p64dN–14f į pagrindinę konfigūraciją.
Atlikti preliminarūs daugiakrūvių volframo jonų su besipildančiu 4d sluoksniu energijos spektrų skaičiavimai parodė, kad rezonansinių šuolių charakteristikų gavimas atsižvelgiant į reliatyvistinius ir koreliacinius efektus nebūtų labai sudėtingas, kadangi stipriai maišosi tik dvi sužadintos konfigūracijos. Rezonansinių šuolių emisijos juosta persikloja su gausiomis emisijos linijomis, kurias atitinka šuoliai iš aukščiau esančių sužadintų konfigūracijų į minėtas dvi sužadintas konfigūracijas. Šių šuolių charakteristikų gavimas bus iš esmės sudėtingesnis, nes pradinės konfigūracijos sudaro grupę su ypač daug lygmenų. Šių lygmenų energijos yra nedideliame intervale, ir tai sukelia itin didelius koreliacinius efektus, dėl kurių nagrinėjami lygmenys negali būti vienareikšmiškai priskirti konkrečiai konfigūracijai. Energetiškai artimų lygmenų tarpusavio sąveiką lemia pasirenkamas atitinkamų matricinių elementų skaičiavimo tikslumas, kuriam svarbiausia yra korektiškas atsižvelgimas į reliatyvistinius efektus nagrinėjamuose daugiakrūviuose jonuose. Taigi, kyla išvada, kad daugiakrūvių volframo jonų energijos spektrus ir šuolių charakteristikas reiktų skaičiuoti Dirako ir Foko arba kvazireliatyvistiniame artinyje.


References / Nuorodos


[1] C. Biedermann, R. Radtke, J.-L. Schwob, P. Mandelbaum, R. Doron, T. Fuchs, and G. Fußmann, EUV spectroscopy of highly charged tungsten ions relevant to hot plasmas, Phys. Scripta T92, 85 (2001),
http://dx.doi.org/10.1238/physica.topical.092a00085
[2] R. Radtke, C. Biedermann, J.L. Schwob, P. Mandelbaum, and R. Doron, Line and band emission from tungsten ions with charge 21+ to 45+ in the 45–70 Å range, Phys. Rev. A 64, 012720-1 (2001),
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.64.012720
[3] T. Pütterich, R. Neu, C. Biedermann, R. Radtke, and ASDEX Upgrade Team, Disentangling the emissions of highly ionized tungsten in the range 4–14 nm, J. Phys. B 38, 3071 (2005),
http://dx.doi.org/10.1088/0953-4075/38/16/017
[4] C. Froese Fischer, A general Hartree–Fock program, Comput. Phys. Commun. 43, 355 (1987),
http://dx.doi.org/10.1016/0010-4655(87)90053-1
[5] H.A. Bethe and E.E. Salpeter, Quantum Mechanics of One- and Two-Electron Atoms (Springer-Verlag, Berlin–Götingen–Heidelberg, 1957)
[6] Z. Rudzikas, Theoretical Atomic Spectroscopy (Cambridge University Press, 1997),
http://dx.doi.org/10.1017/CBO9780511524554
[7] G. Gaigalas, The library of subroutines for calculation of matrix elements of two-particle operators for many electron atoms, Lithuanian J. Phys. 42, 73 (2002)