等离子体屏蔽效应对离子取出时间影响的实验研究

离子取出时间是原子法激光同位素分离（ＡＶＬＩＳ）过程中决定离子取出效率的关键参数之一，它主要受着等离子体屏蔽效应的影响。文中报告了这方面的实验研究结果。在阐述了等离子体屏蔽效应及存在条件的基础上，通过进行静电场（平行平板电场）收集铯（Ｃｓ）等离子体中铯离子的实验，发现在１０~９－１０~（１１）ｍ~（－３）等离子体密度范围内，离子取出时间与等离子体密度、收集场电压均是几何关系，即。     

核物理与等离子体物理学科研究进展

1 理论物理 1．1 等离子体物理 深入开展了激光等离子体相互作用理论研究。为了模拟和研究激光与大尺度黑腔等离子体相互作用问题，分析了激光入射场、散射波场和离子声波的传播的耦合关系，考虑动力学效应，提出了描述自聚焦、受激散射非线性演化的耦合模型，完成流体程序的物理方案；研究了SRS时空演化机制，发现一些新物理现象；对超强激光与超高密度等离子体作用问题进行模拟，研究了高能电子、单能离子产生的新特征。     

超冷等离子体演化早期的离子温度与库仑耦合强度

利用开发的磁光阱-离子速度成像装置，实验测量超冷等离子体的离子温度与库仑耦合参数。同时利用带电粒子追踪数值方法模拟超冷等离子体的早期演化过程。实验和模拟结果表明：在超冷等离子体演化早期，无序诱导加热机制导致离子温度快速上升，而库仑耦合强度下降至2.5。进一步研究还发现：在离子非平衡演化阶段，等离子体膨胀速度会快速接近并超过离子热速度，因此离子达到局域热平衡之后的库仑耦合参数会高于测量值。     

C60团簇与稠密等离子体相互作用的数值模拟

采用球壳层模型研究了C60团簇与稠密等离子体的相互作用．假定离子团中离子之间的位置矢量的取向是随机的，在线性化的伏拉索夫一泊松理论框架下，借助于经典的等离子体介电函数，推导出C60离子团簇的自能和阻止本领的解析表达式．通过数值求解离子团半径变化的运动方程，研究了团簇的库仑爆炸过程，并讨论了入射速度、等离子体密度和电子温度对自能、阻止本领和库仑爆炸的影响．结果发现自能中的尾流效应降低了C60团簇离子的库仑爆炸速度，甚至可以稳定C60团簇的结构．     

含温有界原子模型下电子与离子碰撞激发和电离截面的理论研究

采用扭曲波玻恩交换近似方法，在自由原子模型下计算了电子与离子碰撞激发、电离截面，计算值与实验一致；在含温有界平均原子模型下，系统研究了不同温度、密度等离子体中离子的电子碰撞直接电离截面，发现由于温度、密度效应导致离子的能级漂移，引起等离子体中离子的碰撞电离截面比自由原子情形发生较大变化. 关键词： 平均原子模型 扭曲波波恩交换近似 电离截面     

等离子体填充波纹波导中低频模式特性分析

采用等离子体流体模型和线性场理论，导出了在强引导磁场下，一无限薄环形等离子体加载 波纹波导中电磁波传播的色散关系.数值计算并分析了在不同的等离子体填充密度下，低频 等离子体模式的色散特性和行波管的小信号增益.研究发现，低频等离子体模式可与相对论 电子束发生同步互作用使高频信号放大.同时，在无限薄环形等离子体填充条件下，波纹波 导中的低频等离子体模式严格满足Floquet定理所要求的周期性，其上截止频率不再受到等 离子体频率的限制，当密度较大时，等离子体模式还可与TM模式发生耦合. 关键词： 等离子体 波纹波导 色散关系 增益     

线状钛激光等离子体的光谱特性

通过研究线状激光等离子体的轴向光谱，辨认和归类了一些高离化态钛离子的谱线，并发现钛等离子与表层氧化物离子体的相互作用导致轴向发射光谱强度变化的现象。     

高能离子在稠密等离子体中的传输和能量沉积

用相对论福克-普朗克方程对高能离子在稠密氘氚等离子体中的碰撞动力学进行了研究，用球谐函数来展开方程的解：格林函数，然后简明地求出了不同能量质子和α粒子在等离子体中的停止时间、减速距离、纵向弥散距离和横向偏转距离.与以前研究离子在等离子体中运动的方法相比，没有假设高能离子在等离子体中损失能量远远小于入射离子能量，求解了纵向弥散距离；并且可以求解横向偏转距离.这些计算对实验上用高能离子加热冷的稠密等离子体，然后进行科学研究具有指导作用，并且可以用来研究快点火的可能性. 关键词： 高能离子 福克-普朗克方程     

弱相对论等离子体横向扰动下的离子声孤波

在低阶近似下，得到了描述无磁场相对论热离子等离子体的KP(Kadomtsev-Petviashvilli) 方程.研究表明，相对论热离子等离子中的非线性离子声孤波在高阶横向拢动下是稳定的， 且在相对论热离子等离子体中仅存在压缩型孤波. 关键词： 离子等离子体 孤波 声波 约化摄动法     

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应用电子和多光子集团非弹性碰撞模型和冷等离子体模型，研究了飞秒强激光与线性等离子体发生多光子非线性Compton散射时，散射激光与入射激光形成的飞秒耦合激光场对线性等离子体层中光场和电子密度分布的影响。研究发现，在耦合激光的有质动力作用下，电子密度分布和离子密度分布比Compton散射前的偏离更加严重，电子密度的变化比离子密度的变化更快，产生的静电场更强。即使耦合激光场非常弱，电子的运动仍表现出相对论效应，仍有静电场存在。     

Discharge Characteristics of Microwave Plasma in Ethanol Solution

An apparatus was designed for generating plasma in ethanol solution. The plasma was generated on the top of the electrode by applying microwave radiation of 2.45 GHz. The results showed that ignition power decreased with increasing temperature of ethanol solution. However, ignition power increased with increasing pressure and point electrode radius of curvature. Plasma and bubbles were generated periodically in the same manner. The electron temperature of the plasma increased with increasing power, while it decreased with increasing pressure. (© 2015 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

六方氮化硼层间气泡制备与压强研究

六方氮化硼(h-BN)具有六角网状晶格结构和高化学机械稳定性,可以用来封装气体并长期保持稳定,适合用作新型信息器件及微纳机电器件的衬底材料,具有巨大的应用前景.近期,科研人员发现氢原子可以无损穿透多层h-BN,在层间形成气泡,可用作微纳机电器件.本文研究了氢等离子体处理时间对h-BN气泡尺寸的影响.发现随着处理时间的延长,气泡尺寸整体变大且分布密集程度会降低.原子力显微镜的测量发现所制备的h-BN气泡具有相似的形貌特征,该特征与h-BN的杨氏模量和层间范德瓦耳斯作用相关.此外,发现微米尺寸气泡的内部压强约为1—2 MPa,纳米尺寸气泡的内部压强可达到GPa量级.     

Combined effect of acoustic cavitation and pulsed discharge plasma on wastewater treatment efficiency in a circulating reactor: A case study of Rhodamine B

The present study investigates the wastewater treatment performance of an acoustic cavitation assisted plasma (ACAP) process in a circulating reactor using Rhodamine B (RhB) as a model water pollution. The concept of this process was proposed by the authors recently for a batch type rector. The measurements revealed that combining the ultrasound irradiation with pulsed discharge plasma allows the RhB degradation efficiency to be drastically increased as compared with the plasma-alone case. This effect is especially significant at higher values of solution electrical conductivity examined in a range of 20 ~ 400 μS/cm. Acidic conditions and larger flow rates of solution were found to be favorable for the degradation efficiency. The effect of flow rate was also analyzed through numerical simulation. The results indicated that the mass transfer of RhB to the plasma-cavitation zone is one of the controlling parameters influencing the degradation performance. Behavior of bubbles and pulse discharge frequency were examined using a high-speed video camera. Relatively large bubbles were found to favor the plasma pulse generation and propagation when move near the high-voltage electrode. On the whole, the results of this study suggest that the ACAP process has the potential to synergistically extend the application area of underwater plasma in both research and industry.     

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采用另加偏压的单阴极弧氦放电直线等离子体装置对氦等离子体的基本特性进行了研究.对氦轴向输运规律做了描述并与光谱测量数据做了定性地比较.实验结果表明,氦等离子体的电子温度与电子密度均随放电电流、约束磁场的增加而增加.氦原子与氦离子的辐射光谱随放电电流、偏压、磁场的变化规律进行了测量分析,同时氦离子对钨靶积分辐照效应进行了观察.这些结果不但提供了氦等离子体的基本特性,对于研究氦离子与面向等离子材料相互作用导致产生气泡、肿胀、脆化损伤等的评估,特别是对将来伴有(n,α)反应时具有一定的参考价值.     

级联弧放电氦等离子体特性研究

采用另加偏压的单阴极弧氦放电直线等离子体装置对氦等离子体的基本特性进行了研究。对氦轴向输运规律做了描述并与光谱测量数据做了定性地比较。实验结果表明,氦等离子体的电子温度与电子密度均随放电电流、约束磁场的增加而增加。氦原子与氦离子的辐射光谱随放电电流、偏压、磁场的变化规律进行了测量分析,同时氦离子对钨靶积分辐照效应进行了观察。这些结果不但提供了氦等离子体的基本特性,对于研究氦离子与面向等离子材料相互作用导致产生气泡、肿胀、脆化损伤等的评估,特别是对将来伴有(n, α)反应时具有一定的参考价值。     

等离子体处理的聚丙烯和聚乙烯的粘合体

采用射频辉光放电等离子体和介质阻挡放电等离子体对聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）进行处理后,使用聚氨酯进行粘接,并测试了混合粘合体的剪切强度。介质阻挡放电功率是100 W时,等离子体处理对混合粘合体的剪切强度无影响。介质阻挡放电的功率为200 W、处理时间20 s时,等离子体处理效果最佳,剪切强度为1.58 MPa,是未处理的混合粘合体的14.36倍。介质阻挡放电的功率是300 W时,样品在10 s内就被击穿。射频辉光放电等离子体中,使用空气处理后最大剪切强度为1.60 MPa（100 W,3 min）,使用氮气处理后的最大剪切强度为1.57 MPa（200 W,3 min）。通过扫描电镜（SEM）对等离子体处理前后的PP表面形貌观察,发现未处理样品的表面比较平滑,而经等离子体放电处理后的样品表面变得疏松,出现了大量泡状物质,表面粗糙程度提高。     

等离子体电解氧化过程中单个稳态微放电的热效应研究

详细回顾了有关等离子体电解氧化过程中单个稳态微放电热效应研究的现状；提出了处理过程中电解液/基体界面上离散气泡类型和数量上的变化造成了微放电外观的演化.基于微放电的圆柱形通道模型，并借鉴点热源的传热公式，估算了发生在通道内部及放电衰退过程中毗邻膜层的温度场，为膜层中存在的物相种类(MgAl₂O₄，Mg₂SiO₄等)及晶态类型提供了初步的理论分析. 关键词： 等离子体电解氧化 镁合金 微放电 热效应     

Experimental study on high-energy surface arc plasma excitation control of cylindrical detached shock wave

In this study, an electrical parameter test system and a high-speed Schlieren system are used to study the control of a cylindrical detached shock wave through high-energy surface arc plasma excitation. The results show that, when plasma excitation is not applied, the bow shockwave angle around the cylinder is 52°. After the plasma excitation is applied, the arc discharge releases a large amount of heat within a short time, generating a shockwave and a control gas bulb (CGB). As a result, the bow shockwave angle first decreases and then increases, the pressure ratio before and after the shockwave decreases, and the intensity of the bow shockwave weakens. At t = 280 μs, the bow shockwave angle is reduced to a minimum of 46°. The effective interference time of high-energy surface arc plasma excitation on a cylindrical detached shockwave is 820 μs. A high temperature is used to control the heating effect of the bubbles, which will increase the local sound velocity near the wall, reduce the local Mach number, cause the sound velocity to move online, and eventually push the bow shockwave away from the cylinder. Concurrently, heating will accelerate the gas flow, reduce the pressure, and cause the mass flow in the unit flow area of the heated area to decrease, resulting in a strong compression effect, which deforms the bow shockwave. The high-energy surface arc plasma excitation will provide a potential technical means for high-speed aircraft detached shockwave control.     

铝中气泡在电子束辐照下的异常放热现象

在室温下,利用离子加速器对纯铝透射样品分别注入He⁺,Ne⁺和Ar⁺三种惰性气体离子,通过透射电子显微镜原位观察分析了纯铝中三种气体气泡在电子束辐照下形貌及电子衍射花样的变化.实验表明,在200 keV电子束辐照下,三种惰性气体气泡均会合并长大,亮度逐渐增强,最终破裂,气泡内部产生许多约几个纳米的黑色斑点衬度像,选区电子衍射花样由单晶斑点衍射花样变为多晶衍射环.这一现象的原因可能是气泡在电子束辐照过程中发生了放热反应,使气泡附近铝熔化后再结晶产生多晶,从而在电子衍射花样中观察到了多晶衍射环.然而,氦气泡在80 keV电子束辐照下氦气泡形貌和选区电子衍射花样保持不变,辐照后衍射花样中无多晶衍射环产生;氦氩混合气体气泡在200 keV电子束辐照下气泡形貌和选区电子衍射花样同样保持不变;这可能与电子束能量和气泡内气体压力有关.     

强光一号POS等离子体源性能参数测量

以强光一号等离子体源（电缆枪）为研究对象,采用电荷收集器（法拉第杯）对强光一号等离子体源性能参数进行测量。实验结果表明:等离子体发射密度与电缆等离子体枪枪芯到枪口的距离正相关,而发射速度与电缆等离子体枪枪芯到枪口的距离负相关;增大电缆枪驱动电压时,等离子体发射密度增速远小于驱动电流增速。重复性研究表明,对由数十支电缆枪组成的等离子体源而言,单支电缆枪放电分散性对其输出等离子体整体分布均匀性影响不大。不确定度分析表明,通过多次重复实验求平均值,可以有效减小实验结果的不确定度,发射密度测量结果的合成标准不确定度在10%以内。