[发明专利]基于第一性原理的X射线汤姆逊散射谱模拟方法

权利要求书

1.基于第一性原理的X射线汤姆逊散射谱模拟方法，其包括如下步骤：

步骤S1，通过第一性原理分子动力学，模拟特定电子和离子温度密度下的温稠密物质的离子状态，以此获得一系列平衡态离子构型；再根据有限温度密度泛函理论，对所述平衡态离子构型进行模拟，得到温稠密物质的X射线汤姆逊散射谱的弹性部分的总积分强度S₁(q)；

步骤S2，对所述平衡态离子构型开展关于有限温度密度泛函理论的模拟，获得相应的基态波函数；根据所述基态波函数，开展含时密度泛函理论微扰公式计算，得到不同平衡态离子构型对应的电子响应函数χ(q,q',ω)；再根据所述电子响应函数χ(q,q',ω)，得到温稠密物质的X射线汤姆逊散射谱的非弹性部分的总强度S₂(q,ω)；

步骤S3，根据所述X射线汤姆逊散射谱的弹性部分的总积分强度S₁(q)和非弹性部分的总强度S₂(q,ω)，得到所述温稠密物质的X射线汤姆逊散射谱的完整总强度S(q,ω)。

2.如权利要求1所述的基于第一性原理的X射线汤姆逊散射谱模拟方法，其特征在于：

在所述步骤S1中，根据有限温度密度泛函理论，对所述平衡态离子构型进行模拟，得到温稠密物质的X射线汤姆逊散射谱的弹性部分的总强度S₁(q,ω)，包括：

对平衡态离子构型进行分析处理，得到相应的离子静态结构因子S_ii(q)；基于有限温度密度泛函理论的模拟，获得部分平衡态离子构型的原子形状因子N(q)和部分电离的束缚态电子引起的弹性X射线散射强度根据所述离子静态结构因子S_ii(q)和所述原子形状因子N(q)，获得由电子密度的空间涨落引起的弹性X射线散射强度

根据所述电子密度的空间涨落引起的弹性X射线散射强度和部分电离引起的弹性X射线散射强度得到温稠密物质的X射线汤姆逊散射谱的弹性部分的总积分强度S₁(q)，即

3.如权利要求2所述的基于第一性原理的X射线汤姆逊散射谱模拟方法，其特征在于：

在所述步骤S1中，根据所述离子静态结构因子S_ii(q)和所述原子形状因子N(q)，获得由电子密度的空间涨落引起的弹性X射线散射强度包括：

利用下面公式(1)，根据所述离子静态结构因子S_ii(q)和所述原子形状因子N(q)，获得由电子密度的空间涨落引起的弹性X射线散射强度

在上述公式(1)中，N_i表示离子数。

4.如权利要求3所述的基于第一性原理的X射线汤姆逊散射谱模拟方法，其特征在于：

在所述步骤S1中，还包括：

利用下面公式(2)，得到所述原子形状因子N(q)，

N(q)＝ρ_e(q)/ρ_i(q)    (2)

在上述公式(2)中，ρ_e(q)表示电子密度ρ_e(r)的傅里叶变换；ρ_i(q)表示离子密度ρ_i(r)的傅里叶变换；表示求取系综平均运算；上述公式(2)的含义为N(q)等于电子密度ρ_e(r)的傅里叶变换ρ_e(q)除以离子密度ρ_i(r)的傅里叶变换ρ_i(q)的系综平均；

利用下面公式(3)，得到所述离子静态结构因子S_ii(q)，

S_ii(q)＝|ρ_i(q)|²/N_i    (3)

在上述公式(3)中，ρ_i(q)表示离子密度ρ_i(r)的傅里叶变换；||表示求取模运算；表示求取系综平均运算；N_i表示离子数。