中文摘要：

X射线自由电子激光器的使用，开启了X射线与物质相互作用领域研究的新时代。当光电离速率快于自电离速率时，X射线连续电离两个K壳层电子，形成空心原子（离子），这种特殊的过程只有在X射线自由电子激光器提供的超强、硬X射线作用下才能实现。硬X射线作用下空心原子的形成和占据数弛豫过程的研究，对非平衡原子和飞秒尺度原子分子动力学等领域具有十分重要的意义。本项目基于自洽的含时碰撞辐射模型，研究空心原子的形成和占据数弛豫过程，并解释物理机制。首先在速率方程中自洽地考虑自由电子温度和粒子占据数的演化，建立自洽的含时碰撞辐射模型。其次充分考虑主要的物理效应，获得精确的空心原子的能级、辐射跃迁和自电离速率等参数。最后基于自洽、完整的物理模型，准确模拟空心原子形成和弛豫过程，解释物理机制。本项目为模拟X射线与固体（等离子体）相互作用中原子和离子状态的演化过程提供理论工具。