비이상 플라즈마 내에서의 복사 및 충돌 현상

Abstract

본 논문에서는 비이상 플라즈마 내에서의 원자물리적 상호 작용 중에서 복사 및 충돌 현상에 대하여 연구하였다. 비이상 플라즈마의 특성을 결정하는 가림 효과는 정적 가림 효과와 동적 가림 효과로 구분되며, 두 가림 효과의 모델을 통해서 복사 및 충돌현상에 대해 고려하였다. 복사과정에 대해서 제동복사를 연구하였고, 충돌현상에 대하여 이온화 과정과 산란과정에 대한 현상을 연구하였다. 본 논문의 2장에서는 정적 비이상 플라즈마 내에서의 두 전자 이탈에 대한 Wannier threshold law의 collective 효과와 플라즈마의 가림 효과에 대하여 연구하였다. 재규격화된 effective 전하는 target과의 거리의 중간 영역에서 비이상 collective 효과에 의해 전하가 감소하였다. 또한 비이상 플라즈마 매개변수와 Debye 길이가 증가함에 따라 screened threshold exponent가 증가하였다. 따라서 비이상 플라즈마 내에서 collective 효과보다 플라즈마의 가림 효과가 더 중요함을 알게 되었다. 본 논문이 제 3장에서는 비이상 플라즈마 내에서의 전자-이온 탄성 충돌에 대한 동적 가림 효과에 대하여 연구하였다. 플라즈마 내의 열에너지 증가에 따라 eikonal phase 및 eikonal 산란 단면적이 감소하였다. 또한 큰 영역의 충돌 매개 변수영역에서 eikonal phase에 대한 동적 가림 효과가 중요함을 알게 되었으며, 동적 가림 효과가 포함된 eikonal 산란단면적과 eikonal phase가 정적 가림 효과를 포함하였을 때보다 더 크다는 것을 규명하였다. 끝으로, 본 논문의 제 4장에서는 부분적으로 이온화된 고밀의 수소 플라즈마 내에서 낮은 에너지영역의 전자-원자 충돌에 의해 편광된 제동 복사 emission에 대한 양자적 효과에 대해서 연구하였다. 부분적으로 이온화된 고밀의 수소 플라즈마 내에서 양자적 효과는 편광된 제동 복사 emission에 강하게 작용함을 보였다. 또한 편광된 제동 복사 emission 산란단면적은 보어 반경 부근에서 최대치를 나타내었다. 따라서 편광된 제동 복사 emission의 가림 효과보다 양자적 효과가 더 중요함을 알게 되었다.; Radiation and Collision processes in the atomic processes are investigated in nonideal plasmas. The screened potential that determines the characteristics of the nonideal plasmas can be classified as the static screening effect and dynamic screening effect. Then the radiation and collision processes are considered by these potential models. For the radiation process, the bremsstrahlung process is investigated and for the collision processes, ionization and scattering processes are investigated by using the static and dynamic screening potentials. First, the collective and plasma screening effects on the Wannier universal threshold law for the double-electron escape into the continuum are investigated in static nonideal plasmas. The screened threshold exponent of the double-ionization cross-section for the double-electron is obtained by using the effective charge. It is found that the nonideal collective effect reduces the renormalized electron charge, especially in the intermediate distance region. It is also found that the screened Wannier exponent increases with increases of the nonideality plasma parameter and Debye length. In nonideal plasmas, the plasma screening effect is found to be more significant than the collective effect. Second, the dynamic screening effects on elastic electron-ion collisions are investigated in nonideal plasmas. The second-order eikonal method with the impact parameter analysis is employed to obtain the eikonal phase as a function of the impact parameter, collision energy, thermal energy, and Debye length. The result shows that the eikonal phase decreases with increasing the thermal energy. It is also found that the dynamic screening effects on the eikonal phase are more significant for large impact parameters. The total eikonal cross section is also found to be decreased with increasing the thermal energy. It is important to note that the eikonal cross section and the eikonal phase including the dynamic screening effects are found to be greater than those including the static screening effects. Third, the quantum effects on the polarization bremsstrahlung emission due to the low-energy electron-atom collisions are investigated in partially ionized dense hydrogen plasmas. The impact parameter analysis is employed to describe the motion of the projectile electron in order to investigate the variation of the bremsstrahlung emission spectrum as a function of the impact parameter, de Broglie wave length, Debye length, and radiation photon energy. The results show that the quantum effects strongly suppress the polarization bremsstrahlung emission. It is also found that the polarization bremsstrahlung emission cross section shows the maximum value at the position of the Bohr radius. It is interesting to note that the quantum effects are found to be more important than the screening effects in the polarization bremsstrahlung emission.