ELECTRON-IMPACT DOUBLE IONIZATION OF TUNGSTEN ATOMS AND IONS AT LOW IONIZATION STAGES
V. Jonauskas^a, S. Kučas^a, and R. Karazija^a,b
aInstitute of Theoretical Physics and Astronomy of Vilnius University, A. Goštauto 12, LT-01108, Vilnius, Lithuania
E-mail: jvaldas@itpa.lt, karazija@itpa.lt
^bVilnius Pedagogical University, Studentų 39, LT-08106, Vilnius, Lithuania

Received 20 October 2009; revised 11 December 2009; accepted 18 December 2009

The double ionization of neutral tungsten atoms and W²⁺, W⁴⁺, and W⁶⁺ ions by electron impact is investigated. The calculations are performed taking into account the Auger decay of single ionization states with inner vacancies in the 4d, 4f, 5s, 5p, and 5d shells as well as the direct double ionization using sudden perturbation model. The direct single ionization cross-section is obtained in relativistic distorted wave or binary-encounter-dipole approximations; the contribution from the indirect ionization by excitation-autoionization process is included too. It is shown that both processes – Auger decay of inner vacancy states and direct double ionization – play an important role in the double ionization process. The calculated cross-sections are compared with the experimental data.

Keywords: tungsten, electron-impact double ionization, Auger transitions, sudden perturbation

DVIKARTINĖ VOLFRAMO ATOMŲ IR PIRMŲJŲ JONŲ JONIZACIJA ELEKTRONŲ SMŪGIU
V. Jonauskas^a, S. Kučas^a, R. Karazija^a,b
aVilniaus universiteto Teorinės fizikos ir astronomijos institutas, Vilnius, Lietuva
^bVilniaus pedagoginis universitetas, Vilnius, Lietuva

Volframas, kaip labai atspari danga, naudojamas naujos kartos tokamako įrenginiuose, numatomas naudoti ir projektuojamame ITER tokamake. Tačiau net nedideli jo kiekiai, patekę nuo įrenginio sienelių į plazmą, sukelia nemažus radiacinius nuostolius, todėl yra svarbu ištirti įvairaus kartotinumo volframo jonų susidarymo galimybes. Iki šiol, sprendžiant balanso lygtis, nebūdavo atsižvelgiama į dvikartinę volframo atomų jonizaciją, jiems sąveikaujant su plazmos elektronais. Pateikiami pirmieji tokio proceso šiam elementui skerspjūvių teorinių skaičiavimų rezultatai.
Tiesioginės vienkartinės jonizacijos skerspjūvis buvo skaičiuotas reliatyvistiniu sutrikdytųjų bangų ir dvinario susidūrimo metodais, taip pat buvo atsižvelgta į dvipakopės jonizacijos, sukuriant sužadintus lygmenis, o po to vykstant jų autojonizacijai, indėlį. Po 4d, 4f, 5s ir 5p sluoksnių vienkartinės jonizacijos galimi Auger šuoliai, kurių metu atomo jonizacijos laipsnis padidėja vienetu ar dviem. Kadangi tokie šuoliai vyksta tarp energetiškai gretimų ar persiklojančių konfigūracijų, reikia atlikti detalius šuolių tarp lygmenų skaičiavimus; jie buvo vykdomi reliatyvistiniu konfigūracijų maišymosi artutinumu. Tiesioginė dvikartinė jonizacija buvo nagrinėjama kaip dvipakopis procesas: vienkartinė jonizacija elektronų smūgiu ir papildoma jonizacija dėl elektronų staigaus trikdžio. Auger šuolių ir staigios perturbacijos indėliai į dvigubos jonizacijos skerspiūvį gaunami panašios eilės, tačiau antrasis procesas vaidina mažesnį vaidmenį, ypač didesnio jonizacijos laipsnio jonuose. Apskaičiuoti skerspjūviai kokybiškai atitinka eksperimentinius duomenis.