Statistical models combined with the local plasma frequency approach applied to the atomic electron density are employed to study the photoionization cross-section for complex atoms. It is demonstrated that the Thomas–Fermi atom provides surprisingly good overall agreement even for complex outer-shell configurations, where quantum mechanical approaches that include electron correlations are exceedingly difficult. Quantum mechanical photoionization calculations are studied with respect to energy and nl quantum number for hydrogen-like and non-hydrogen-like atoms and ions. A generalized scaled photoionization model (GSPM) based on the simultaneous introduction of effective charges for non-H-like energies and scaling charges for the reduced energy scale allows the development of analytical formulas for all states nl. Explicit expressions for nl = 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f, and 5s are obtained. Application to H-like and non-H-like atoms and ions and to neutral atoms demonstrates the universality of the scaled analytical approach including inner-shell photoionization. Likewise, GSPM describes the near-threshold behavior and high-energy asymptotes well. Finally, we discuss the various models and the correspondence principle along with experimental data and with respect to a good compromise between generality and precision. The results are also relevant to large-scale integrated light–matter interaction simulations, e.g., X-ray free-electron laser interactions with matter or photoionization driven by a broadband radiation field such as Planckian radiation.

中文翻译：

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等离子体中的统计和量子光电离截面：包括内壳在内的任何配置的分析方法

统计模型与应用于原子电子密度的局部等离子体频率方法相结合，用于研究复杂原子的光电离截面。事实证明，即使对于复杂的外壳结构，Thomas-Fermi 原子也提供了令人惊讶的良好整体一致性，其中包括电子关联的量子力学方法非常困难。研究了关于类氢和非类氢原子和离子的能量和 nl 量子数的量子机械光电离计算。基于同时引入非 H 类能量的有效电荷和降低的能级的缩放电荷的广义缩放光电离模型 (GSPM) 允许开发所有状态 nl 的分析公式。nl = 1s 的显式表达式，得到2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、4f、5s。对类 H 和非类 H 原子和离子以及中性原子的应用证明了缩放分析方法的普遍性，包括内壳光电离。同样，GSPM 很好地描述了近阈值行为和高能渐近线。最后，我们讨论了各种模型和对应原理以及实验数据以及通用性和精度之间的良好折衷。结果还与大规模集成光-物质相互作用模拟有关，例如，X 射线自由电子激光与物质的相互作用或由宽带辐射场（如普朗克辐射）驱动的光电离。应用于类 H 和非类 H 原子和离子以及中性原子证明了缩放分析方法的普遍性，包括内壳光电离。同样，GSPM 很好地描述了近阈值行为和高能渐近线。最后，我们讨论了各种模型和对应原理以及实验数据以及通用性和精度之间的良好折衷。结果还与大规模集成光-物质相互作用模拟有关，例如，X 射线自由电子激光与物质的相互作用或由宽带辐射场（如普朗克辐射）驱动的光电离。应用于类 H 和非类 H 原子和离子以及中性原子证明了缩放分析方法的普遍性，包括内壳光电离。同样，GSPM 很好地描述了近阈值行为和高能渐近线。最后，我们讨论了各种模型和对应原理以及实验数据以及通用性和精度之间的良好折衷。结果还与大规模集成光-物质相互作用模拟有关，例如，X 射线自由电子激光与物质的相互作用或由宽带辐射场（如普朗克辐射）驱动的光电离。最后，我们讨论了各种模型和对应原理以及实验数据以及通用性和精度之间的良好折衷。结果还与大规模集成光-物质相互作用模拟有关，例如，X 射线自由电子激光与物质的相互作用或由宽带辐射场（如普朗克辐射）驱动的光电离。最后，我们讨论了各种模型和对应原理以及实验数据以及通用性和精度之间的良好折衷。结果还与大规模集成光-物质相互作用模拟有关，例如，X 射线自由电子激光与物质的相互作用或由宽带辐射场（如普朗克辐射）驱动的光电离。