高温超导圆柱中心孔在脉冲磁化过程中的效应分析

脉冲磁化自热是影响俘获磁场的重要因素,在超导体中开孔是降低自热的一种有效方法。通过求解基本的超导电磁场和温度场耦合方程,研究了三种频率外磁场作用下,有无中心孔两种情形下外磁场变化过程中超导体中磁场和温度场的变化,结果表明中心孔对于磁场的影响很小,对于温度的影响和超导体中自热引起的温度的最大值的位置有关。     

辅助永磁体磁化方式对单畴GdBCO超导块材捕获磁场分布及其磁悬浮力的影响

通过对方形永磁体和方形辅助永磁体在液氮温度下对GdBCO超导体磁化后超导磁悬浮力的测量, 研究了两种组态中方形辅助永磁体对超导体的磁化方式对单畴GdBCO超导块材磁场分布及其磁悬浮力的影响. 结果发现, 方形辅助永磁体的下表面和超导体上表面保持在同一个水平面上, 磁化进程中方形辅助永磁体在GdBCO超导体上表面水平面内沿直径方向的位置x从–15 mm增加到+15 mm时, 超导磁悬浮力大小与超导体的磁化方式有着密切关系(以Z=0.1 mm为例): 1) 当方形辅助永磁体N极垂直向上且场冷后去掉辅助永磁体时, 超导体最大磁悬浮力先从16.7 N增大到23.1 N, 再减小到16.6 N; 2) 当方形辅助永磁体N极垂直向下且场冷后去掉辅助永磁体时, 超导体最大磁悬浮力先从17.7 N减小到7 N, 再增加到17.6 N; 3) 两种组态中最大磁悬浮力不相等, 而且与零场冷下的最大磁悬浮力(17.1 N)也不同. 这些结果说明: 只有通过科学合理地设计超导体和永磁体的组合方式, 才能获得较高的磁场强度, 有效地提高超导体的磁悬浮力特性, 该结果对促进超导体的应用具有重要的指导意义. 关键词： 单畴GdBCO 永磁体 捕获磁场 磁悬浮力     

London磁场的物理机制研究

超导体在旋转过程中会在其内部产生磁场,称为London磁场.目前,包括London理论和G-L理论在内的多种理论都对London磁场的产生机理进行了解释.从本质上,这些理论解释大多认为旋转超导体最外层超导电子运动滞后并由此出现净余电流,而London磁场则是由旋转超导体表面的净余电流产生的.然而,关于旋转超导体最外层超导电子运动滞后的原因,目前仍没有明确的理论解释.本文通过对旋转系中带电粒子,以及旋转超导体中超导电子的贝里相位进行了理论分析,结果表明旋转状态下超导电子的贝里曲率与London磁场具有相同的表达形式,表明London磁场可视为A-B效应的逆效应,也即基于贝里相位的一种宏观量子效应.     

磁场致冷综述

本文综述了获得极低温的磁场致冷的物理思想和基本原理，包括顺磁盐绝热去磁致冷、核顺磁体绝热去磁致冷、超导体绝热磁化致冷、合金绝热去磁致冷和其它致冷，并估计了磁场致冷获得低温值的下限．     

高温超导块脉冲磁化实验研究与理论模拟

通过磁化熔融织构超导块材俘获远高于常规永磁体的磁场,可以用于磁分离、制作电机等,如何磁化是其中关键技术问题之一.脉冲磁化目前被认为是最有前景的超导块材的磁化方式之一.我们通过霍尔元件测量脉冲磁化过程中超导块材表面磁场的变化,并运用磁通蠕动流动模型和幂指数模型分别描述脉冲磁化过程,理论与实验相比较,结果表明磁通蠕动流动模型能够更好地描述脉冲磁化,热量的产生、局域的温升直接关系到俘获磁场的大小,通过合理的铁轭设置和利用多脉冲磁化技术有助于提高最终的磁化效果.     

激光驱动的冲击波自生磁场以及外加磁场的冲击波放大研究

冲击波是天体物理观测中常见的现象, 其对粒子的加速被认为是高能宇宙射线的来源. 宇宙中冲击波周围往往存在很强的磁场, 但人们对于此类强磁场的产生放大过程的理解并不充分. 本文利用二维粒子模拟程序研究了激光与磁化或者非磁化等离子体相互作用产生的冲击波现象, 给出了冲击波波前处磁场的产生放大特性. 研究发现, 作用过程中的自生磁场可以储存能量, 从而进一步加速电子; 当存在外加磁场时, 由冲击波加速的电子和离子的能量都比同条件下非磁化等离子体的能量高; 而且外加磁场藉由冲击波放大倍数则与其值有极大关系. 与天文观测中推断的磁场与背景磁场相比放大千倍这一研究结果的比较可以看出, 天体冲击波周围磁场放大主要是由局域内生磁场导致的.     

交变磁场作用下高温超导体温度变化研究

高温超导体在交变的磁场作用下,由于磁通的运动引起能量损耗,损耗的能量一部分通过超导体表面传递到冷却剂中,另一部分将使得超导体的温度升高。文中用数值的方法研究了外加磁场速度在0.0005T/s—5T/s变化情况下超导体的温度变化;当外磁场的速度由小到大变化时,超导板的状态会发生从稳定→不稳定(磁通跳跃)→稳定的变化;慢变磁场作用下超导体的温度在接近冷却剂温度的温区作微幅的周期性变化,当外加磁场速度比较大时,超导体发生磁通跳跃,温度也呈跳跃性变化,进一步加大外磁场速度,磁通和温度呈准周期的振荡型变化,而且振荡幅值随外磁场速度的增加逐渐减小,最后振荡消失,超导体在更高的温区稳定运行,温度呈周期性变化。     

脉冲磁场处理对碳纳米管掺杂MgB2线材临界电流密度的影响

对碳纳米管(CNT)掺杂MgB2超导体磁场处理后的行为进行了研究. 结果表明,CNT掺杂MgB2超导体经5T脉冲磁场处理后临界电流密度Jc(H)在低磁场下提高了2-3倍,高场下提高一个数量级以上,扫描电镜结果显示CNT沿着处理磁场方向规则排列并且成为MgB2基体的形核中心和高效的磁通钉扎中心.     

高温超导体在对称和不对称外磁场中的悬浮力计算

在理想无限长直高温超导 -永磁导轨系统中 ,由于导轨磁场分布的不均匀性 ,超导体运动过程中所处外磁场有对称及不对称分布两种情况。原 Prigozhin模型假设超导体各向同性 ,但 YBCO高温超导体存在明显的各向异性。改进Prigozhin模型增加了原模型中的约束条件 ,考虑了这种各向异性。在对称外磁场中改进 Prigozhin模型的计算结果和原Prizhogin模型相同 ,因为原模型在对称外磁场中自然满足超导体各向异性。在不对称外磁场中计算结果和实验结果吻合较好 ,而原模型计算结果和实验结果差别较大。所以改进模型考虑了各向异性 ,适用于对称和不对称外磁场 ,能得到更准确的计算结果。     

氢里德堡原子在磁场中的双脉冲谱

考虑完全相同的两束激光脉冲与原子相互作用的过程,研究氢里德堡波包在磁场中随时间的演化.结果显示了波包的运动与闭合轨道密切相关.讨论了双脉冲的相位参数以及脉冲宽度对谱的影响.     

Laser short pulse heating: Influence of pulse intensity on temperature and stress fields

Laser short-pulse heating of gold surface is considered and the influence of laser pulse intensity on the temperature and stress fields is investigated. Laser step input pulses with different pulse lengths and the same energy content are employed in the simulations. The electron kinetic theory approach employing thermomechanical coupling is introduced to model the non-equilibrium energy transport in the electron and lattice sub-systems. Thermal stress development in the lattice sub-system and temperature rise in the lattice and electron sub-systems are computed. It is found that electron temperature rises rapidly while lattice site temperature rise is gradual in the early heating period, which is more pronounced for high intensity pulses. Thermal stress component in the axial direction is compressive and its magnitude is considerably less than the yielding limit of the substrate material.     

Inverse estimation of the pulse parameters of a time-varying laser pulse to obtain desired temperature at the material surface

A proper selection of the pulse parameters is essential to achieve desired temperature at the material surface. This leads to obtain the required metallurgical changes in the surface vicinity when a time-varying laser pulse is used in a heating process such as surface modification. In this paper, the conjugate gradient method (CGM) for parameter estimation is successfully applied to estimate the unknown laser pulse parameters for those purposes during laser heating process. The determination of the pulse parameters is treated as a one-dimensional, transient, non-linear inverse heat conduction problem (IHCP). Based on a sensitivity analysis, the inverse problem is solved as an optimization problem comparing a desired temperature at the surface and a calculated one where the objective function is minimized by CGM. The method has been applied to a test case of a heating process on steel, appropriate pulse parameters and desired temperature distribution can also be returned.     

激光脉冲波形对烧蚀Si靶表面温度的影响

利用双温方程对激光烧蚀Si靶的过程进行了数值模拟,并结合合适的初始条件和边界条件,研究了在飞秒、皮秒激光作用下,脉冲波形(矩形、梯形、三角形和高斯形)对Si靶表面载流子和晶格温度分布的影响。结果表明:激光功率密度是影响载流子温升的主要因素,矩形脉冲激光烧蚀Si靶表面载流子的峰值温度最高,而高斯分布的脉冲引起靶面载流子峰值温度最低。可见,激光脉冲波形对Si靶表面载流子的温度分布具有重要影响。所得结果可为制备高质量的薄膜提供理论依据。     

Femtosecond pulse propagation in temperature controlled gas-filled hollow fiber

We propose in this paper a novel technique of controlling spectrum expansion of intense femtosecond pulses in argon gas by temperature. The simulation demonstrated that the temperature gradient gas-filled hollow fiber allows more incident pulse energy and therefore more spectra broadening. This scheme has the similar effect as differential pumping, while avoiding the disadvantages of gas flowing through the fiber.     

单脉冲BOXCARS技术在瞬态燃烧场测温中的应用

 用单脉冲交叉相干反斯托克斯喇曼散射技术测量了两种不同固体燃剂的瞬态燃烧场的温度。对燃烧场进行了优化，给出了在燃烧场中取得的部分典型单脉冲CARS光谱及其理论拟合结果，得到了燃烧场的温度及其随高度的分布；稳定燃烧时两种燃剂燃烧场的温度基本保持不变，平均值分别为2 260，2 090K；测量了实验的纵向空间分辨率。结果表明，BOXCARS技术能较好地完成复杂的瞬态燃烧场温度的测量工作。     

矩形激光脉冲辐照下金属板材料温度分布研究

从光子与声子相互作用机理出发,导出金属材料能量吸收速率.利用格林函数和有限积分变换法求出有热源情况下的热传导方程的解析解,讨论了材料性质、板厚度对板内温度分布的影响.结果表明:矩形激光脉冲辐照下金属板材料温度分布具有波动特征,板厚度和板材料性质对温度波动频率有重要影响. 关键词： 激光辐照 能量吸收速率 温度分布 金属板材料