Ion-Stark line broadening is a key density diagnostic for hot dense plasmas relevant to inertial fusion and astrophysics. It is caused by interactions of a radiating ion with nearby perturbing ions, whose electric microfields lead to changes in bound-bound transition energies. Ion-Stark broadening becomes increasingly difficult to compute for complex, many-electron ions with myriad transitions. In this paper, we propose a simplified approach to ion-Stark broadening based on self-consistent ion distributions and electronic structure from an average-atom model. We find that this approach reproduces the line shape predictions of one traditional method for high-n K-shell emission lines in aluminum ions with accuracy sufficient for density diagnostics in thermal plasmas with equal ion and electron temperatures. We expect that this approach can be extended to provide a reasonable picture of ion-Stark broadening in many-electron ions, enabling rapid calculations of line profiles in complex spectra.
イオン-シュタルク線幅広がりは、慣性核融合や天体物理学に関連する高温高密度プラズマにとって重要な密度診断手段である。これは、放射イオンと近傍の摂動イオンとの相互作用によって引き起こされ、その電子的微視的電場が束縛-束縛遷移エネルギーの変化をもたらす。イオン-シュタルク広がりは、無数の遷移を持つ複雑な多電子イオンに対して計算することがますます困難になる。本論文では、平均原子モデルからの自己無撞着なイオン分布と電子構造に基づく、イオン-シュタルク広がりへの簡略化されたアプローチを提案する。このアプローチは、イオン温度と電子温度が等しい熱平衡プラズマにおける密度診断に十分な精度で、アルミニウムイオンの高n K殻発光線に対する従来法の線形状予測を再現することがわかった。このアプローチは、多電子イオンにおけるイオン-シュタルク広がりの合理的な描像を提供するように拡張でき、複雑なスペクトルにおける線プロファイルの迅速な計算を可能にすると期待される。