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Univ. Paris-Saclay
Apport des codes de physique atomique détaillée
Apport des codes de physique atomique détaillée

Figure 2 : émission d’un plasma de Xe10+ de température Te=30eV calculée par le code HULLAC - influence de l’interaction de configuration

Pour aller au-delà du formalisme atomique de type potentiel central auto-cohérent, nous avons utilisé le code de potentiel paramétré relativiste HULLAC, développé par Bar-Shalom et ses collaborateurs [7]. Ce code permet de prendre en compte l'interaction de configurations, particulièrement sensible pour les transitions dn = 0 (comme 4p – 4d ou 4d – 4f). Il permet de décrire les états doublement excités. Il se présente sous la forme d'une suite de modules, et détermine pour chaque niveau détaillé énergie, fonction d'onde, probabilités de transition radiative lié-lié et d’autoionisation, et si nécessaire sections efficaces d'ionisation collisionnelle, d'excitation collisionnelle et de photoionisation. Un effet particulièrement important dans la spectroscopie des ions (illustré par la figure 2) est l’interaction de configurations (IC) : ainsi, un des processus importants dans Xe10+ est associé à la transition entre configurations 4s2 4p6 4d6 (le cœur dont les couches n = 1, 2 et 3 sont complètes est omis) et 4s2 4d5 4f ; or cette transition n’est décrite correctement que si on considère que l’état excité est mélangé aux configurations 4p5 4d6 et 4p6 4d5 np notamment. Un tel effet déplace les niveaux d’une bande centrée autour de 120 Å vers 100–110 Å et ici rétrécit cette bande. Dans certains cas, il peut aussi rendre autorisées des transitions dipolaires électriques qui ne seraient pas permises dans une description mono configuration à un seul électron actif. On notera cependant que toutes les raies ioniques ne sont pas également affectées par l’IC : le groupe de raies 4d–5p autour de 135 Å est peu déplacé lorsqu’on inclut l’IC.

 

Il est possible à partir des énergies et probabilités de transition calculées par le code HULLAC de déterminer l’émission d’un plasma : un exemple de résultat est donné par la figure 3 et comparé à une mesure effectué dans notre laboratoire. Plusieurs hypothèses ont été nécessaires pour obtenir ce spectre. D’abord, on suppose que les populations de chaque ion et, pour un ion donné, de chaque niveau obéissent à la répartition donnée par l’équilibre thermodynamique local, c’est-à-dire par l’équation de Saha-Boltzmann. Ensuite, on suppose le milieu émissif homogène et à une dimension, la diffusion du rayonnement étant ici négligée. Dans ces conditions on montre que l’intensité spectrale émise obéit à une loi simple (loi de Kirchhoff) qui redonne la formule de Planck pour le corps noir à la limite d’un milieu optiquement épais. Cette limite de Planck apparaît comme l’enveloppe de la courbe détaillée jaune de la figure 2.

Référence
[7] A. Bar-Shalom, M. Klapisch, and J. Oreg, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 71, 169 (2001).

 
Apport des codes de physique atomique détaillée

Figure 3. Calcul par le code HULLAC de l’émission d’un plasma de xenon de densité 0,01 g/cm3 et de température 26 eV comparé à un spectre expérimental obtenu à Saclay par M. Schmidt et al [6].

#692 - Màj : 01/08/2011

 

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