一类q变形广义相干叠加态的量子统计性质

研究了一类q变形广义相干态叠加态|ψ>=a|β>+be^iφ|βe^iδ>的量子统计性质，结果表明此种叠加态普遍存在压缩效应和光子反群聚效应.相干态间的位相差，叠加系数的位相差和广义相干态之间内积的幅值和位相的变化对迭加态的压缩效应和反群聚效应起着重要的作用. 关键词： q变形')" href="#">q变形 广义相干态 压缩效应 反群聚效应     

高温超导体霍尔电阻和霍尔角在涡旋玻璃相变附近的普适标度律及统一霍尔电阻方程

发现了一个钉扎效应影响霍尔电阻ρ_xy和霍尔角θ_H的普适标度律. 同时,根据纵向电阻ρ_xx的扩展幂律形式和对霍尔电导σ_xy的微观分析,给出了一个对有一次或多次霍尔反号的高温超导体都适用的霍尔电阻方程. 关键词： 高温超导体 涡旋玻璃相变 普适标度律 霍尔电阻方程     

基态O和D原子的低能弹性碰撞及OD（X2Π）自由基的准确解析势与分子常数

利用CCSD（T）理论及相关一致五重基aug-cc-pV5Z构建了OD（X²Π）自由基的相互作用势, 计算了这个自由基的光谱常数D₀, D_e, R_e, ω_e, ω_eχe及B_e, 其值分别为44574,46225?eV,009702 nm, 2724923,453534和100096 cm^-1, 均与实验结果相符很好. 利用这一相互作用势, 在绝热近似下通过数值求解双原子分子核运动的径向薛定谔方程, 找到了J=0时OD（X²Π）自由基存在的全部23个振动态, 完整地求出了每一振动态的振动能级、振动经典转折点、惯性转动常数和离心畸变常数, 其值与实验结果相当一致. 在10×10^-11—10×10^-3a.u.的能量范围内研究了基态O和D原子沿OD（X²Π）势能曲线的弹性碰撞, 计算了这一碰撞的总截面和各分波截面, 分析了各分波截面对总截面的不同贡献. 结果表明: 总截面的形状主要由s分波截面决定, 尽管直到l = 12的其他分波截面均有形状共振存在, 但由于其强度较弱, 大都湮没在较强的s分波截面中. 关键词： 弹性碰撞 总截面 形状共振 光谱常数     

激励介质中非线性化学波的格子Boltzmann模型

构造了用于非线性化学波的格子Boltzmann模型.通过设置无对流速度场,使用多重尺度和Chapman Enskog展开,得到了平衡态分布函数的各向同性解.算例考虑了用划痕起搏,在ε²尺度上给出了Selkov系统的模拟结果,再现了远离热力学平衡态的螺旋波结构的经典结果,并与传统数值方法及实验结果进行了比较.     

Cu1-xHxZr2(PO4)3中Cu2+的EPR谱和局域结构研究

本文采用Cu²⁺斜方对称电子顺磁共振（EPR）参量的高阶微扰公式计算了晶体Cu_1-xH_xZr₂（PO₄）₃中Cu²⁺的EPR参量（g因子和超精细结构常数A因子）．计算结果表明，晶体Cu_1-xH_xZr₂（PO₄）₃中[CuO₆]^10-基团的Cu-O键长分别为R_||≈0.241 nm，R_⊥≈0.215 nm，平面键角τ≈80.1°；由于对称性降低，中心金属离子基态²A_1g（θ）和²A_1g（ε）有一定程度混合，混合系数α≈0.995．所得EPR谱图的理论计算值与实验数据符合得很好．     

高阶Adams公式的系数

当k的值不大时(例如k≤4),诸系数γiγi^*,β_kρ,β_kρ^*易于手工计算。但对大的k值(例如k≥5),手工计算已非易事。利用著名的计算机代数软件:REDUCE^[a],我们可以很容易地计算出诸系数γi,γi^*,β_kρ,β_kρ^*。     

NFX(X=-1,0,+1)分子离子基态的结构与势能函数

用密度泛函理论的B3LYP方法,分别以6-311++g(df,3pd),6-311g(3d,3p)和6-311++g(3df,3pd)为基函数对NF分子、NF⁺和NF^-离子基态进行几何优化和频率计算,并进行单点能扫描计算.用最小二乘法拟合得到NF^X(X=-1,0,+1)分子离子基态的Murrell-Sorbie势能函数.利用得到的解析势能函数计算出的NF分子和NF⁺离子基态光谱常数(B_e,α_e,ω_e,ω_eχ_e)与实验值符合很好.首次得到NF^-离子基态的光谱常数(B_e,α_e,ω_e,ω_eχ_e)和力常数(f₂,f₃,f₄),为NF-离子基态的后期研究提供理论参考.     

Aq++H碰撞中的电荷转移

利用CTMC方法计算C^q+,N^q+,O^q+与H原子的碰撞过程的截面.入射粒子的能量范围为10~250keV/amu,离子为部分电离和完全电离的离子.给出了十二个耦合的Hamilton运动方程.用六个伪随机数确定粒子的轨道. A^q+离子和作用电子的势为模型势,其他两个势为纯库仑势。在计算中,需要2000个以上的轨道.引入约化变量σ_tr=σ_tr/q,E=E/q^1/2,得到了q标度的俘获截面,这些截面数据都集中在一条曲线附近.计算结果与其他理论计算结果作了比较,它们符合得很好.     

周期力调制噪声驱动下单模激光系统的多重随机共振

在周期力调制噪声驱动下单模激光系统的光强方程中加入调幅波, 用线性化近似方法计算了系统的光强关联函数和输出信噪比, 并对信噪比进行数值计算和分析, 发现低频调制频率Ω、高频载波频率ω和周期力频率Ω_λ对系统的输出信噪比有很大的影响. 具体表现为信噪比R 随低频调制频率Ω 的变化过程中出现了多重随机共振和极强的单峰共振, 当Ω << ω 时, 系统出现的是多峰共振, 且随着Ω_λ 增加, 共振峰间的距离增大, 峰值位置不变; 当Ω → ω 时, 输出信噪比R迅速增大, 而Ω_λ 的影响被削弱甚至可以忽略, 多峰共振消失; 当Ω = ω 时, 系统出现了极强的单峰共振. 此外, 信噪比随周期力频率的变化呈现振幅减小的多重随机共振, 而随载流频率的变化出现单峰随机共振.     

虚阴极产生微波的一些基本特性

用Vlasov-Poisson方程对相对论电子束在单板、双板间的传播过程进行了数值模拟,给出了单板模型空间电荷积累最大的位置,不同位置上的电流J、电子数密度n、电场E的振荡频率随入射电子数密度n₀、入射速度v₀的变化关系,双板模型空间电荷积累最大的位置,J、n、E的振荡频率随入射流J₀及两板间距离的变化关系。虚阴极位置的数值结果与稳态理论给出的结果相近,它的振荡频率符合经验公式(1~√2π)ω_peb。单板时入射电子数密度按速度服从高斯分布,能散△E_n/E_n < 10%时的数值结果给出与单能情况基本相同的结论。     

毫米波自由电子激光的数值模拟和实验的比较

从波导管毫米波自由电子激光器的设计要求出发,根据Livermore实验室FRED程序的物理思想,编制了空间三维的数值模拟程序(WAGFEL)。为了检验程序的可靠程度,结合ELF装置的实际参数,进行了数值模拟并和实验结果进行了比较。结果表明,把Wiggler磁场B_w增大300 Gs后,WAGFEL程序的模拟结果和Livermore实验室的实验结果基本符合。模拟使用的全部参数,除B_w增大300Gs外,都是ELF的实际参数。模拟时峰值磁场B_w=4050Gs,实验测量峰值磁场B_w=3720Gs,相差在8％左右。WAGFEL程序可以用来从事毫米波自由电子激光器的设计以及基本物理问题的研究。     

3维并行全电磁粒子模拟软件UNIPIC-3D

介绍了自行研制的3维并行全电磁粒子模拟软件UNIPIC-3D。在该软件中,电磁场量用二阶精度的时域有限差分方法迭代,粒子用相对论牛顿-洛仑兹力方程推进。该软件拥有复杂器件的几何建模和网格自动剖分的功能,具有模拟相对论返波管、虚阴极振荡器、磁绝缘线振荡器等高功率微波器件的能力。且该软件具有强大的后处理功能,可以显示电场、磁场、电流、电压、功率、频谱、粒子相空间等。在高性能并行计算机上对软件的并行效率进行了测试。通过与2.5维UNIPIC软件的结果进行比较,验证了UNIPIC-3D软件的正确性。     

磁绝缘线振荡器阴极释气电离粒子模拟

阴极释气电离产生的击穿现象是限制磁绝缘线振荡器(MILO)工作性能的一个可能因素,也是限制其重频运行的主要障碍。利用三维全电磁粒子模拟程序对高功率微波器件MILO中阴极释气电离现象的物理建模技术以及实现三维自洽运算所需的粒子模拟技术进行了分析研究。对不同相对释气率的情况进行了模拟计算,模拟计算结果表明,当释气率超过一定阈值时,电离导致的等离子体会使微波输出功率迅速下降。     

3维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE

 介绍了自主编制的3维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE的基本情况。该程序具备对多种典型高功率微波源器件的3维模拟能力,可以在数百乃至上千个CPU上稳定运行。该程序使用时域有限差分(FDTD)方法更新计算电磁场,采用Buneman-Boris算法更新粒子运动状态,运用质点网格法（PIC）处理粒子与电磁场的耦合关系,最后利用Boris方法求解泊松方程对电场散度进行修正,以确保计算精度。该程序初步具备复杂几何结构建模能力,可以对典型高功率微波器件中常见的一些复杂结构,如任意边界形状的轴对称几何体、正交投影面几何体,慢波结构、耦合孔洞、金属线和曲面薄膜等进行几何建模。该程序将理想导体边界、外加波边界、粒子发射与吸收边界及完全匹配层边界等物理边界应用于几何边界上,实现了数值计算的封闭求解。最后以算例的形式,介绍了使用NEPTUNE程序对磁绝缘线振荡器、相对论返波管、虚阴极振荡器及相对论速调管等典型高功率微波源器件进行的模拟计算情况,验证了模拟计算结果的可靠性,同时给出了并行效率的分布情况。     

耦合腔慢波结构冷测特性的计算方法

 对几种用3维MAFIA仿真软件以及利用其准周期边界条件和后处理模块计算耦合腔行波管慢波结构的色散和耦合阻抗等冷测特性的方法进行了讨论,另外还对两种阻抗＿总阻抗和Pierce耦合阻抗的定义进行了充分讨论。考虑到休斯结构耦合腔行波管的电子是与耦合腔慢波结构的负一次谐波发生作用和耦合阻抗应该是电子注截面上的平均值等,指出总阻抗和Pierce耦合阻抗之间相差一个因子,考虑了这个修正因子之后,其结果将更接近实际情况。用这些方法计算耦合腔行波管的冷测特性,得到了与实验冷测值十分接近的结果。     

X波段高功率高增益多注相对论速调管放大器设计

针对器件工程应用中的高功率高增益需求，设计了工作在X波段的高功率高增益多注相对论速调管放大器，建立了带输入、输出波导结构的三维整管模型。设计双边对称耦合孔输入腔结构，降低了输入波导对输入腔间隙电场均匀性的影响以抑制非均匀干扰模式；设计采用多腔多间隙群聚结构，降低了输入微波功率的需求，提高了器件放大增益；并且分析设计了多间隙扩展互作用微波提取结构，提高了器件的功率转换效率以及降低输出结构表面电场强度。通过优化设计，粒子模拟仿真实现X波段多注相对论速调管放大器输出微波功率达到3.2 GW，器件放大增益约为60 dB，功率转换效率约为40%。器件验证实验在电子束电压550 kV，电流5.1 kA的情况下，输出功率为0.99 GW，放大增益约为53 dB，转换效率约为35%。     

同轴型变阻抗线传输特性的电磁场与电路仿真比较

利用CST微波工作室软件对新一代Z箍缩驱动装置中变阻抗传输线部分进行了三维电磁场仿真,建立了同轴型指数线模型,在外导体内半径保持100mm不变、输入端特性阻抗0.203Ω、输出端特性阻抗2.16Ω、输入角频率14×106 rad/s的半正弦脉冲TEM波的情况下,发现传输过程中会产生少量非TEM模,线的尺寸变化越剧烈,产生的非TEM模能量越多。在传输线足够长的情况下,电磁场仿真得到的电压传输效率与电路仿真结果相差不到1%,因此可以用电路仿真结果代替电磁场仿真。     

基于网格片的氧碘化学激光器多块并行数值模拟

为实现氧碘化学激光器(COIL)喷管流场大规模数值模拟,采用VICON程序中的基本方程与数值算法,应用JASMIN框架中的基本数据结构——网格片,以及多块结构网格拼接并行算法,发展了三维多块COIL并行模拟程序。数值实验结果展示了该并行模拟程序的正确性及可扩展性,并在2048个处理器核上模拟450万网格单元算例,加速比超过420。     

L波段双阶梯阴极磁绝缘线振荡器的粒子模拟与实验研究

对L波段双阶梯阴极磁绝缘线振荡器(MILO)进行了粒子模拟,在输入电压710 kV,电流56.6kA条件下,得到微波输出功率为4.8 GW,微波频率1.22 GHz。根据模拟结果设计MILO实验装置并开展实验研究,介绍了测试方法与测试系统,并对辐射微波功率、频率和模式进行了测量。在二极管电压740 kV,电流61 kA条件下,测得辐射微波功率为3.57 GW,微波脉宽46 ns,微波频率1.23 GHz,功率转换效率8%,辐射微波模式为TM01模。     

强流环形电子束在同轴永磁Halbach结构磁路中传输的初步分析

利用有限元程序SUPERFISH计算求解了同轴永磁Halbach结构磁路的磁场, 并推导出该磁场位形磁感应强度各分量的近似表达式. 利用流体模型分析了作用在电子束上的力并导出了改进马丢方程形式的径向力平衡方程, 给出了平衡条件; 利用2.5维全电磁粒子模拟程序研究了强流环形电子束在该周期系统中传输的物理过程. 计算得出强流相对论电子束的稳定传输与电子束电流, 电子束厚度, 磁场强度, 电子束入射角度等因素有关. 分析认为利用同轴永磁Halbach结构磁路导引数KA的环形电子束, 并使之稳定传输是可能的. 同时该磁场聚焦形式也为Ubitron中的束--波相互作用提供了一个作用机制.