Skandium atomunun valans ve valans altı kısmı fotoiyonlaşma tesir kesitleri ve çok elektron korolasyonları /
Yazar: SİBEL TOKDEMİR
Danışman: PROF. DR. ZİKRİ ALTUN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Derece: Yüksek Lisans, 1995
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Fotoiyonlaşma = Photoionization ; Skandiyum = Scandium

Özet:
Bu tezde biz, periodik tablodaki 3d geçiş metallerinin ilk elemanı olan açık kabuklu scandium atomun yapısını araştırdık. Atomun harici bir elektromanyetik alanla olan etkileşmesini formüle ederken çok parçacık petürbasyon teorisini kullandık. Elektromanyetik alandaki uyarılmış elektronlar için potansiyel, uygun olarak seçilen etkin potansiyel yaklaşımlarından elde edildi. Bu araştırmada Scandium atomu için elde ettiğimiz cesaret verici sonuçların diğer 3d geçiş metalleri için yapılacak hem teorik nemde deneysel çalışmalara ışık tutacağını umuyoruz. Bu tez üç bölümden ibarettir. Şimdi teker teker bölümlerin kısaca içeriklerine göz atalım. Birinci bölümde, Scandium atomunun taban seviyesini kurmada kullanılan teoriden bahsettik. Taban seviyesindeki spin orbitalleri için kuplajlı integro diferansiyel denklemlerin elde edilmesinde ve çözülmesindeki kullanılan' metotları tartıştık. Atomun harici alanla etkileşmesinin sonucu meydana- gelen bağlı ve sürekli uyarılmaları temsil eden dalga fonksiyonlarını, etkileşim tasvirinde zamana bağlı pertürbasyon teorisini kullanarak elde ettik. Taban seviyesi korolasyonları, tek ve çift parçacık etkin potansiyel ve kolomb uyarılmalarını temsil eden Brueckner Golds tone diyagramlarını içermektedir. Bütün hesaplar hem uzunluk hemde hız ayarında yapılmıştır. Tezimizin ikinci bölümünde, taban seviyesinin toplam enerji hesaplarını, 3p, 3d, 4s altkabuklarınm iyonlaşma enerjilerini verezonans uyarılma enerjilerini tartıştık. Enerji hesapları özüyümlü çok konf igürasyonlu Hartree-Fock (MCHF)'da yapıldı. MCHF denklemleri kuplajlı non-lineer diferansiyel denklemler sistemidir ve bu denklemlere olan ihtiyaç radial fonksiyonlarda olabilecek küçük değişmelere karşın enerjinin kararlı olmasını istediğimizde ortaya çıkmaktadır. Aynı zamanda enerji karışım katsayı lar mdaki değişmelere göre de kararlı olmak zorundadır. Enerjiler için elde ettiğimiz MCHF sonuçları deney sonuçlarıyla karşılaştırıldığında sonuşların uyum içinde olduğu görüldü. Üçüncü bölümde, (Mg) 3p63d4s2(2D) taban seviyesinde bulunan Scandium atomunun 3p, 3d ve 4s altkabuklarının fotoiyonlaşma tesir kesitleri için elde ettiğimiz neticeler sunulmuştur. Bu neticeler elde edilirken açık kabuk etkileri titizlikle göz önünde bulundurulmuştur. Diğer taraftan 3p53d24s2(2P,2D, F), 3p64s2nf( np)(2F(2P)), 3p53d4s2nd(ns)(2P,2D,2F), 3p63d4snp(2P,2D,2F) autoiyonlaşma konfigürasyonlarından kaynaklanan rezonanslarıda 3p, 3d ve 4s fotoiyonlaşma son hail kanalları arasında oluşturduğumuz çok kuplajlı denklemler s is temininin çözümlerinden elde edildi. Bütün hesaplar hem uzunluk hemde hız ayarında yapıldı. Bu bölümün sonunda uzunluk ve hız ayarında hesaplanan tesir kesitleri için elde ettiğimiz sonuçları sunduk. Bu hesaplar LS kuplaj sisteminde 3p, 3d ve 4s altkabuklarından sürekli tek uyarılmaları temsil eden 32 farklı son durum için yapıldı. Birinci iyonlaşma eşik enerjisi civarında Scandium atomunun toplam tesir kesidindeki komplex yapı için baskın olan bozunum kanallarını analiz etmek ve belirlemek için, 3p ->3d rezonans bölgesinde, bütün 32 farklı tesir kesitlerinin ayrı ayrı grafiklerini çizdik. Ayrıca 2P, 2D ve 2Fkısmi tesir kesitlerinin toplamınında grafiğini çizdik. Farklı kanallardaki meydana gelen aynı rezonansların profilleri karşılaştırıldı ve yüksek hassasiyetle baskın olan bozunum kanalları belirlendi. Eşik enerjisi civarındaki toplam tesir kesidi daha önce yapılan ölçüm ve hesaplamalarla karşılaştırıldı. Yine bütün hesaplar hem uzunluk nemde hız ayarında yapıldı.

Abstract:
In this thesis, we have investigated the atomic structure of scandium atom which belongs to the 3d - transition metal atoms period in the periodic table. We have used many body perturbation theory in formulating the interaction of the atom with the external electromagnetic field. The potentials for the excited electrons in the electromagnetic field are derived by using suitable effective potential approximations. We hope that the encouraging results obtained from this investigation for scandium atom will further stimulate both theoretical and experimental studies of other 3d-transition metal atoms. Thesis contains three chapters contents of which are outlined in the following paragraphs. In part I we outlined the theory used in constructing the ground state of the atom. Methods used in obtaining and solving the coupled integro differential equations for the spin orbitals in the ground state is discussed. Wave functions representing bound and continuous excitations of the atom as a result of its interacting with the radiation field are obtained using time-dependent perturbation theory in the interaction picture. The ground state correlations are included using the Brueckner-Goldstone diagrams representing one and two particle effective-potential and coulomb excitations. All calculations are done in both length and velocity guages.In part II of the thesis, calculations of the total energy of the ground state, the ionization energies of 3p, 3d and 4s subshells and the excitation energies of the resonances are discussed. Energy calculations are done in self consistent multiconfiguration Hartree-Fock (MCHF). The MCHF equations are the system of coupled, non- linear differantial equations that arise when we require the energy to be stationary wiht respect to variations in the radial functions. At the same time the energy must also be stationary with respect to variations in the mixing coefficients: this leads to a system of secular equations. The MCHF results for the energies are compared with measurements. As far as we know this is the first extensive theoretical calculation dealing with the effects of the resonance excitations eminating from the 3p subshell on the cross section of scandium. In part III, we present a detailed calculation for the photoionization cross section of the 3p, 3d and 4s subshells of neutral scandium in the (Mg)3p 3d4s ( D) ground state. Whith emphasis on open-shell effects, resonance structure due to 3p53d24s2{2P, 2D, 2F), 3p64s2nf(np)(2F(2P)), 3p53d4s2nd(ns) (2P, 2D, 2F), 3p63d4snp(2P, D, F) autoionizing configurations are calculated solving a set of coupled equations formed among the final states representing the single photoionizations of the 3p, 3d and 4s subshells. The effects of the ground state correlations (GSC) on the cross sections are included by adding all first order Brueckner-Goldstone diagrams contaning all possible single and double virtual electron excitations to the dipole matrix elements used in the coupled equations. The stronginter and intra channel interactions among the final states are included to infinite order by the coupled equations. All calculations are done in both length and velocity guages. At the end of this chapter we present results for the continuum matrix elements and cross sections in both length and velocity gueges for all 32 different final states representing the single continuum excitations of the 3p, 3d and 4s subshells in LS coupling. In order to analyse and identify the dominant decay channels for the resonance configurations responsible for the complex structure in the total cross section of scandium near the first ionization threshold and within the 3p -> 3d resonance region we present separate plots for all 32 partial cross sections. We also presented plots for the total P, D, and 2F partial cross sections. The profiles of the same resonances occuring in different channels are compared and the dominant decay channels are identified with high accuracy. The near threshold total cross section is compared with previous measurements and calculations. All calculations are done in both length and velocity guages.