A Green's Function Approach to the Shift of Spectral Lines in Dense Plasmas

Authors


Abstract

Variations of the spectral lines in high dense ion plasmas with temperature and pressure may be characterized by the broadening as well as by the shift of spectral lines. For dense hydrogen- and alkali-plasmas (free carrier density larger than 1016/cm3) one of the possible mechanisms responsible for line profiles is considered to be the Coulomb interaction with free charged carriers. Using thermodynamic Green's functions, a systematic approach to the theory of spectral lines starting from the complex dielectric function is outlined. The line shift is derived from a perturbative treatment of the two-particle Green's function in the surrounding plasma. The shift of several lines proportional to the carrier density is evaluated as a function of the temperature and compared with experimental results.

Abstract

Eine Berechnung der Verschiebung von Spektrallinien dichter Plasmen mittels Greenscher Funktionen

Änderungen im Linienspektrum hochdichter Ionenplasmen mit Temperatur und Druck können durch eine Verbreiterung sowie durch eine Verschiebung der Spektrallinien beschrieben werden. Für dichte Wasserstoff- und Alkaliplasmen (Dichte der freien Ladungsträger größer als 1016/cm3) wird als ein möglicher Mechanismus für die Änderung im Linienprofil die Coulombwechselwirkung mit freien Ladungsträgern betrachtet. Ein systematischer Zugang zur Theorie von Spektrallinien ausgehend von der komplexen dielektrischen Funktion und unter Verwendung thermodynamischer Greenscher Funktionen wird benutzt. Die Linienverschiebung wird aus einer störungstheoretischen Behandlung der Greenschen Funktion zweier Teilchen in einem Plasma abgeleitet. Die Verschiebung verschiedener Spektrallinien, die proportional zur Dichte der freien Ladungsträger ist, wird in Abhängigkeit von der Temperatur ausgewertet und mit experimentellen Werten verglichen.

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