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西北师范大学学报（自然科学版）

西北师范大学学报（自然科学版）

2026年02期

《西北师范大学学报：自然科学版》为全国综合科学技术类中文核心期刊，中国科技核心期刊。刊期双月，逢单月15日出版，国内外公开发行。办刊宗旨本刊的办刊宗旨为：促进科技发展，繁荣学术研究，为西北地区科学、文化、教育事业的发展服务。

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研究综述 | 西北师范大学原子结构光谱和碰撞研究四十年历程回顾与展望

研究综述 | 西北师范大学原子结构光谱和碰撞研究四十年历程回顾与展望

编者按：四十年砥砺前行，西北师范大学在原子结构光谱与碰撞研究领域，已形成运行高效、前景广阔的成熟学科体系。立足于全球科技飞速发展与团队新老交替的时代背景，回顾往昔、展望未来，不仅是对过去成就的总结，更是对学科交叉融合趋势下的深度思考。本期专刊汇聚相关成果，力求在经验传承中寻找突破口，持续推动该研究领域迈向新高度。 DOI： 10.16783/j.cnki.nwnuz.2026.02.001
研究综述 | 原子/离子电子碰撞激发与共振复合过程研究进展

研究综述 | 原子/离子电子碰撞激发与共振复合过程研究进展

摘要：电子与原子/离子的碰撞激发和共振复合是基本的原子碰撞过程，对其进行研究对理解等离子体辐射、光谱诊断以及电离平衡具有重要意义。围绕原子/离子电子碰撞激发和共振复合，本课题组基于全相对论扭曲波方法，发展了相应的计算程序，系统开展了电子与原子/离子碰撞激发和共振复合的理论研究。本文介绍我们的主要工作及研究进展，系统探讨电子关联、Breit相互作用、量子干涉以及等离子体屏蔽效应对碰撞截面以及辐射光极化性质的影响，讨论其在等离子体诊断中的潜在应用。最后，展望了当前理论计算面临的挑战与未来的发展方向，以期为相关理论与实验研究提供参考。
研究综述 | 高电荷态离子电子碰撞电离过程研究综述

研究综述 | 高电荷态离子电子碰撞电离过程研究综述

摘要：电子碰撞电离过程是基本的原子碰撞动力学过程之一，且广泛存在于各类等离子体中。研究电子碰撞电离过程有助于理解微观原子碰撞动力学，为相关研究领域提供原子数据支撑。本课题组发展了高电荷态离子电子碰撞单、双电离过程的理论研究方法，系统开展了与热核聚变相关钨离子以及与 EUV 光刻相关的锡离子的电子碰撞单电离过程，以及低 Z 离子双重电离过程，计算了电离截面和速率系数。分析了各电离通道的贡献和竞争规律，揭示了高电荷态离子单、双重电离机制。研究结果和理论模型为电子碰撞电离过程实验研究和天体物理、核聚变物理、武器物理以及相关工业领域提供了理论支撑。
研究综述 | 类碱金属离子极化率、魔幻波长和幻零波长的理论研究进展

研究综述 | 类碱金属离子极化率、魔幻波长和幻零波长的理论研究进展

摘要：极化率是描述外电场中原子的电子云偏离正常分布程度的物理量，它在原子光钟的研制、辐射光谱的精密测量、超冷原子和量子信息的计算等方面有着非常重要的应用。本课题组围绕与原子光钟相关的单价电子离子体系，发展了一套相对论组态相互作用模型势(RCICP)方法和程序，系统计算了类碱金属离子 Ca⁺ 、 Ba⁺ 、 Yb⁺ 离子的波函数、能级、矩阵元等基本结构参数，利用这些结构参数进一步计算了这些体系钟跃迁态的极化率。然后，详细研究了这些离子体系钟跃迁的魔幻波长（Magic wavelength)和幻零波长(Tune-out wavelength)，同时深入分析了魔幻波长与激光极化角度的变化关系，为相应的实验测量提供理论数据支持。文中对以上工作进行了系统综述，以期对相关研究提供参考。
研究综述 | 碰撞辐射模型在光谱模拟中的应用

研究综述 | 碰撞辐射模型在光谱模拟中的应用

摘要：受控聚变等离子体温度极高，不便于直接进行温度测量，其光谱中包含着聚变等离子体的各种信息，如等离子体密度和温度。钨由于优良的物理化学性质而被选为聚变装置中的偏滤器和面壁材料。材料钨与等离子体相互作用产生钨离子，其辐射出的光谱可用来诊断聚变等离子体的参数。钨是重元素，相对论效应、电子关联效应、量子电动力学效应等都比较重要。因此对钨离子的精细结构能级、辐射跃迁性质研究可以为聚变等离子体状态诊断提供必要的原子参数，也可以为理解重元素高离化态离子中的相对论效应、电子关联和量子电动力学效应提供手段。本文综述了本课题组对钨离子精细结构能级、辐射跃迁性质以及碰撞辐射模型对钨离子光谱模拟的研究。
研究综述 | 原子过程中的极化与关联现象研究进展

研究综述 | 原子过程中的极化与关联现象研究进展

摘要：随着现代实验装置和技术的快速发展，天体物理和实验室等离子体中的原子过程及其衰变性质已成为目前国内外研究的热点问题之一．特征光谱以及 Auger 电子的角向关联和极化性质可以用于研究各种基本物理效应和相互作用，进而揭示原子碰撞动力学过程及其辐射和非辐射衰变性质．本文综述我们在密度矩阵理论框架下对特征光子和 Auger 电子的角向和极化性质的研究进展．特别地，揭示了 Breit 相互作用和超精细相互作用的重要性并提出了诊断光谱产生机制、分辨重叠能级分裂大小和次序以及提取同位素核参数等基础问题的光谱学方案．关键词：原子结构与光谱；原子碰撞动力学；特征光谱及 Auger 电子谱；极化与角向关联；密度矩阵理论
研究综述 | 激光等离子体的时空演化与光谱特性的实验研究进展

研究综述 | 激光等离子体的时空演化与光谱特性的实验研究进展

摘要：激光等离子体作为一种具有宽波段辐射、多电荷态离子共存、原子过程复杂等特征的物质状态，在极紫外光刻、短波光源、重离子加速器、高电荷态离子光频标及受控核聚变等领域具有广泛应用前景和重要研究价值。本文系统综述了课题组在激光等离子体的产生机制、时空演化规律、光谱特性及诊断技术研究方面的进展，重点分析了单元素、多元素及双脉冲激光等离子体的动力学演化特征与光谱辐射机制，总结了不同诊断方法在等离子体状态参数测量中的应用，并对该领域未来的研究方向与发展趋势进行了展望，以期为激光等离子体相关理论研究与实际应用提供参考。
研究综述 | 激光等离子体辐射流体力学程序 RHDLPP 及其在极紫外光刻光源中的应用

研究综述 | 激光等离子体辐射流体力学程序 RHDLPP 及其在极紫外光刻光源中的应用

摘要：辐射流体力学模拟是研究激光等离子体的关键手段，能够在统一框架下自洽刻画流体运动、辐射输运与原子过程的强耦合演化，并为实验现象解释与参数优化提供定量预测依据。本文总结了课题组近年来开发的激光等离子体辐射流体动力学程序 RHDLPP 的总体框架与核心功能模块，并系统展示其在激光等离子体极紫外光刻光源模拟中的应用。RHDLPP 以辐射流体动力学为主干，集成流体演化、热传导、激光传播与能量沉积、辐射输运、多物性状态方程与电离/辐射模型等模块，并与面向探测器观测几何的光谱后处理相结合，实现对等离子体时空演化及光谱等可观测量的自洽预测。在应用方面，本文给出了纳秒激光辐照固体锡(Sn)平面靶和液体 Sn 微滴靶产生等离子体的二维演化与 EUV 谱形模拟结果，讨论了温度、密度与光学厚效应对 13.5 nm 附近发射峰与自吸收特征的影响，定量评估了带内输出与角分布规律。此外，结合考虑表面张力的多相流模型，模拟了纳秒与皮秒预脉冲诱导的微滴形变过程，并在此基础上构建主脉冲作用于形变靶的耦合模拟流程，为预脉冲整形与靶形态优化，进而提升带内辐射性能提供了可计算的物理依据与方法学支撑。
研究综述 | LIBS 技术在壁画保护及中药材重金属筛查中的应用与仪器研发

研究综述 | LIBS 技术在壁画保护及中药材重金属筛查中的应用与仪器研发

摘要：激光诱导击穿光谱(LIBS)技术因其快速、原位、微损及多元素同时分析等优势，已成为物质元素分析领域的研究热点。近年来，该技术在复杂基体样品的分析中展现出巨大潜力。文中综述了本课题组在LIBS技术3个前沿领域的研究进展：在文化遗产保护领域，重点介绍在敦煌壁画颜料种类识别、颗粒度评估及层位分析中LIBS测量的方法研究，探讨结合光谱匹配算法与机器学习模型在解决矿物颜料识别中的优势；在中药材重金属超标筛查中的应用，系统阐述LIBS技术结合化学计量学与机器学习方法在中药材产地溯源、重金属及微量元素定量分析中的研究，并对不同定量分析模型的性能进行比较；在分析仪器研发领域，总结了面向野外和现场快速检测需求的便携式、手持式及流水线式LIBS分析仪器的设计与研制进展，探讨了仪器小型化、自动化和智能化的发展趋势。
研究简报 | 类硼120Sn45+ 和 132Xe49+ 离子朗德 g 因子的理论研究

研究简报 | 类硼120Sn45+ 和 132Xe49+ 离子朗德 g 因子的理论研究

摘要：利用相对论多组态 BF Dirac-Hartree-Fock(MCDHF) 方法计算了高电荷态 ¹²⁰Sn⁴⁵⁺ 和 ¹³²Xe⁴⁹⁺ 离子 2s²2p²P_1/2 和 2P_3/2 态的波函数、本征能量和朗德 g 因子。详细讨论了电子关联、量子电动力学(QED)、自能(SE)、真空极化(VP)和核反冲效应对朗德 g 因子的影响。最后得到 Sn⁴⁵⁺ 离子 2s²2p²P_1/2 态的 g 因子值为 0.644798，与目前最精确的实验测量结果 0.6447038265(4) 具有很好的一致性，相对误差约为 9.4×10^-5 。 Sn⁴⁵⁺ 离子 2s²2p²P_3/2 态的朗德 g 因子为 1.317904， Xe⁴⁹⁺ 离子 2s²2p²P_1/2 和 ²P_3/2 态的 g 因子分别为 0.640923 和 1.315048，理论预测精度也在 10^-5 量级。
研究简报 | Ar 5+ 离子光电离的相对论 R-矩阵理论研究

研究简报 | Ar 5+ 离子光电离的相对论 R-矩阵理论研究

摘要：利用多组态 Dirac-Hartree-Fock 方法和相对论 R-矩阵理论研究了类铝 Ar⁵⁺ 离子基态 1s²2s²2p⁶3s²3p²P_1/2 的直接和共振光电离过程，探究了直接和共振电离限，分析识别了共振结构和可能的共振通道。利用基于 R-矩阵理论的 DARC 程序包计算了 Ar⁵⁺ 离子基态的光电离截面，得到了直接和共振电离限；通过寻找突出的共振能量位置，分析和描述了里德堡级数的共振结构。研究发现，识别出的共振峰与 1s²2s²2p⁶3s3lnl'(l=p,d) 有关。这项工作有望填补 Ar⁵⁺ 离子光电离研究的空白，并与其他可用的 Ar 离子的光电离数据一起有助于各种天体物理和实验室等离子体以及热核聚变等离子体的诊断和模拟。

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目录

研究综述 | 西北师范大学原子结构光谱和碰撞研究四十年历程回顾与展望

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研究综述 | 原子/离子电子碰撞激发与共振复合过程研究进展

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研究综述 | 高电荷态离子电子碰撞电离过程研究综述

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研究综述 | 类碱金属离子极化率、魔幻波长和幻零波长的理论研究进展

研究综述 | 类碱金属离子极化率、魔幻波长和幻零波长的理论研究进展

研究综述 | 碰撞辐射模型在光谱模拟中的应用

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研究综述 | 原子过程中的极化与关联现象研究进展

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研究综述 | 激光等离子体的时空演化与光谱特性的实验研究进展

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研究综述 | 激光等离子体辐射流体力学程序 RHDLPP 及其在极紫外光刻光源中的应用

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研究综述 | LIBS 技术在壁画保护及中药材重金属筛查中的应用与仪器研发

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研究简报 | 类硼120Sn45+ 和 132Xe49+ 离子朗德 g 因子的理论研究

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