托克马克等离子体研究及其天文应用

• 作 者: 狄龙
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 托克马克 等离子体 局域热动平衡模型 原子数据库 天文应用

天文学是一门古老的学科，自古人们便对浩瀚星空充满向往，而现代天文学更是突飞猛进，各种大型望远镜以及不同种类的卫星使人们对宇宙及其各种天体都有了全新的认识。另一方面，随着各种技术的不断提高，人们也开始在实验室来模拟各种遥不可及的天文现象，通过各种技术手段来研究天文问题，比如通过托克马克或电子束离子阱装置来研究天文中观测到的各种光谱，利用激光装置产生的高能量、高密度等离子体来研究宇宙中黑洞周围观测到的各种现象等等。本文对托克马克等装置的发展历史和应用做了简单介绍，对高温、低密度等离子体以及高能量、高密度等离子体的实验室研究和天文应用做了阐述。　　
由于托克马克装置产生的等离子体密度比较低，温度较高，与星冕中的等离子体环境非常接近，所以研究托克马克的光谱对于星冕的研究是非常有意义的，我们对等离子体所的HT-7装置观测的软X射线光谱和光学光谱做了分析，证认了大部分谱线，对软X射线波段观测到的电子密度敏感的谱线做了研究，并将其与天文观测和星冕等离子体密度诊断做了比较，对光学波段观测的光谱做了温度诊断的分析。　　
对于研究各种等离子体光谱的模型，本文主要介绍了局域热动平衡模型、碰撞辐射模型，对光电离等离子体模型也做了简短介绍，这些模型的核心问题是建立包括各种微观过程的速率方程，并给出有物理意义的解，而光学厚等离子体还需要考虑等离子体本身的辐射和吸收，光电离等离子体则需要考虑外加辐射场和等离子体本身的相互作用，即需要求解辐射转移方程。　　
由于天文观测提供了大量光谱，对于这些光谱的研究需要各种原子数据，尽管目前已经存在各种原子数据库，但对于实际科研工作中的需要而言还存在一些不足，因此本文对原子数据的计算做了简单介绍，并对NeⅦ的原子数据做了详细描述。