用并行計算機模擬二維氫團簇的光電離.pdf

1、隨著超短超強激光技術的發(fā)展，團簇與超短超強激光的相互作用一直是近些年來的研究熱點之一。作為介于原子分子與固體之間的特殊物質形態(tài)，原子和分子團簇的特殊性質使得激光能量能夠非常有效的轉化到離子與電子中，導致一些奇特的現(xiàn)象如高價態(tài)、高能量離子以及強X射線的產生等，該研究具有重要的研究意義和潛在的應用價值。數(shù)值模擬一直是研究強激光與團簇相互作用的常用工具之一，但限于計算規(guī)模的限制，普通的計算機無法滿足對大尺度、高維度團簇模型研究的需要，因此，采

2、用并行計算機與相應并行算法的研究工作就變得尤為迫切。
　　 本文利用自行搭建的并行計算機集群系統(tǒng)和相應的并行算法，對二維氫原子團簇進行了強光電離過程的并行數(shù)值模擬研究。在實驗方面，對飛行時間質譜實驗系統(tǒng)進行了初步的設計和改進。論文具體內容包括：
　　 在理論方面，建立了團簇的二維經典粒子動力學模型，采用PIC算法模擬了氫原子團簇的強光電離過程。在算法上分別用牛頓方程和相對論方程求解質子和電子的運動，以獲得強光作用所產生的

3、正離子的動能分布。具體研究了不同密度的團簇和不同光強的激光脈沖相互作用過程，數(shù)值結果表明：團簇的正離子動能分布曲線呈高斯分布并隨著團簇的密度以及光強的大小而變化。表現(xiàn)為，隨著團簇密度的增大，庫侖爆炸后產生的離子動能隨之增大；離子最大動能隨激光光強增加而增大，當光強增大到一定值時，最大動能將出現(xiàn)飽和。這些結果與他人的實驗結果相一致。在此基礎上，引入弛豫時間參數(shù)有效處理粒子間的碰撞過程，在簡化計算量的同時，使得模擬結果更為符合已有的實驗結果