光学材料破坏机理

本文综述近三十年来国内外光学材料破坏研究发展状况，详细地阐述了表面破坏，杂质缺陷引起的热破坏，受激布里渊散射激发超声波造成的破坏，雪崩电离击穿和多光子吸收电离破坏，以及自聚焦引起的破坏的机理，及其各自的理论模型。     

充填不同气体相对论返波管特性的PIC-MCC模拟

讨论了PIC-MCC方法的基本原理以及在UNIPIC软件中的编程实现,并用该软件模拟了充填不同种类气体在不同气压下相对论返波管的气体电离过程,讨论了所产生的等离子体对电子束的传输以及波束相互作用的影响.给出了返波管输出功率、频率和起振时间随气体种类和气压等参数的变化情况.模拟结果表明,电离产生的阳离子是返波管性能改善的原因,而腔内滞留的低能电子是破坏返波管振荡而引起脉宽缩短的重要因素. 关键词： 蒙特卡罗碰撞 粒子模拟 高功率微波 相对论返波管     

非全裸碳离子与氦原子碰撞过程中的多重电离研究

采用飞行时间符合技术测得１．５—７．５ＭｅＶ非全裸碳离子轰击氦原子，引起氦原子双重电离与单重电离的相对截面比。对碰撞过程进行多体经典轨道蒙特卡罗模拟，得到相应的Ｏｌｓｏｎ—Ｓｃｈｌａｃｈｔｅｒ曲线，结合本实验结果，给出非全裸碳离子引起氦原子双重电离和单重电离的绝对截面，并进行了讨论。     

周期量级超短激光脉冲作用下导带电子的光吸收与碰撞电离

激光照射下光学材料的损伤过程中，导带电子的加热和碰撞电离是非常重要的过程，影响着导带电子的产生、晶格能量的沉积和破坏.分析了Drude模型的局限性，从经典力学出发求解了周期量级激光场中导带电子的运动方程，计算了导带电子的光吸收和碰撞电离，分析了激光强度、载波相位等对碰撞电离的影响. 关键词： 周期量级超短激光脉冲 导带电子 碰撞电离     

用共振激发延迟电离方法测定原子激发态的光电离截面

用两束脉冲激光,一束使原子共振激发,另一束使激发态原子电离,当电离光脉冲能量约达1J/cm~2时,可使电离饱和.测量被电离原子数的相对大小与电离光脉冲能量之间的函数关系,可以方便地得出原子激发态的光电离截面.延迟电离光至激发光脉冲结束后到达作用区,可以修正激发光对电离的贡献,并避免电离光引起的Stark位移对共振激发的影响.应用共振激发延迟电离方法测定了Cs原子7~2P_(3/2)态的光(λ=5320(?))电离截面,测量值σ_I=6.5×10~(-18)cm~2与Manson的计算值非常接近.     

激光场与自电离态的相互作用

利用赝自电离态的概念和Fano的自电离理论,研究了由单模激光场和组态相互作用引起两个分立能态与连续态的耦合.     

高气压氩气辉光放电条纹等离子体的形成和演化

辉光放电等离子体正柱区内的自组织条纹现象是气体放电物理中的基础性问题,涉及电子动力学、输运过程、放电不稳定性、非线性现象等丰富的物理内容,是基础物理及其应用中备受关注的重要课题.本文报道了一种在千帕量级气压下产生的氩气辉光放电条纹等离子体,重点关注了条纹等离子体的电学、光学及电离波传播特征,从物理上分析了氩气条纹等离子体的产生及消除机制.研究结果表明,在此气压下产生的氩气条纹等离子体,其条纹长度约为1.5 mm,且随气压减小;电离波波速为1.87 m/s,频率为1.25 kHz.发射光谱诊断证实,条纹等离子体的产生与丰富的亚稳态原子密切相关,亚稳态原子导致的分步电离过程会引起电离不稳定性,这种不稳定性以电离波的形式传播,使得等离子体参数发生纵向调幅,从而形成明暗相间的条纹等离子体.加入氮气可有效猝灭亚稳态氩原子,调整电子能量分布函数,这使得等离子体的不稳定性条件被破坏,因此,条纹等离子体消失.本工作可为人们进一步认识和理解高气压下辉光放电条纹等离子体的形成及消除机制提供新的思路和实验依据.     

原子蒸气激光法分离钆同位素的偏振选择性实验

对原子蒸气激光法分离钆同位素中的光电离选择性进行了实验研究.分析了在偏振选择定则基础上分离钆奇数同位素的基本原理;测量了电离路径中总角动量J=2→2→1→0变化时的光电离选择性;观察了光的偏振状态改变时光电离选择性的变化,通过控制光阑的大小观测到杂散光引起的光电离选择性降低;进行了外磁场对光电离选择性的影响实验,基本给出了磁场方向和大小对于光电离选择性的影响程度.在外磁场方向垂直于光束的偏振方向时,很微弱的磁场就能引起光电离选择性的降低,磁场大小在2×10-4T时就看到了明显的选择性变化.当外磁场的方向平行光束的偏振方向时,磁场对于选择性的影响就显得相对很小.     

固体核径迹探测器的刻度

为了测量在神舟飞船返回舱内由空间重电离粒子引起的辐射剂量，采用了固体核径迹探测器CR-39来测量飞船飞行期间，返回舱内由重电离粒子引起的能量沉积. 本文介绍了CR-39探测器对能量沉积的响应的刻度.     

多脉冲磁绝缘线振荡器阴极释气电离仿真研究

在磁绝缘线振荡器（MILO）阴极释气电离物理建模技术以及三维自洽运算基础上,研究了残存气体脉冲缩短,并分析了释气电离对多脉冲MILO运行的影响。把多脉冲释气分为脉冲内阴极释气脉间残余气体累积两个部分,研究了不同释气率以及残余气体对整个器件的运行产生影响。计算结果表明,多脉冲运行MILO最主要影响因素是释气后电离产生的正离子,当正离子密度超过发射电子密度时,束波互作用被破坏。     

隧道电离产生的高次谐波

用隧道电离模型，研究了激光和气体相互作用中，不同气体密度及激光强度下，气体电离及激光能量损耗物过程，并研究了这种效应引起的高次谐波。     

不同离子激发Au靶的多电离效应

重离子与固体表面相互作用时,会引起靶原子内壳层的电离,相应空穴退激过程中发射的X射线对研究重离子与固体表面的相互作用有着重要意义,可为相关研究提供基础数据.目前,在K和L壳层电离方面做了一些工作,而M壳层的研究较少,本文依托兰州重离子加速器国家实验室320 kV高电荷态离子综合研究平台,测量了不同能量的H~+, Ar~(8+), Ar~(12+), Kr~(13+)和Eu~(20+)离子与Au表面作用产生的特征X射线谱及其能移,计算了X射线的产额比值.结果表明:重离子引起了靶原子内壳层的多电离,多电离效应使Au的MX射线有不同程度的能移;多电离程度取决于入射离子能量、离子的原子序数和其外壳层的空穴数量.     

等离子体中氖输运及辐射特性模拟

通过假定一定的温度和密度分布,数值求解了一维等离子体连续性方程,获得了杂质氖电离态分布及辐射功率随空间位置和时间的变化.计算结果显示,在杂质注入时间较短时,由于离子输运及各种损失机制,总杂质密度在空间分布尚未达到平衡,电离态离子主要分布在等离子体周边,完全电离离子所占份额很小.当时间达到0.2s时,氖在等离子体中完全达到平衡状态,体积辐射功率趋于一个稳定的数值.达到平衡状态后,芯部一个很大范围内氖杂质主要以Ne 10离子型态存在,辐射功率以轫致辐射为主,因此辐射功率较小.辐射功率在空间的分布随时间变化较小,主要分布在等离子体周边及边界层一个狭小的辐射带内,说明氖引起的辐射主要由低电离态离子引起.     

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     

静电场对强激光场非序列双电子电离的影响

利用半经典重碰模型计算并研究了He原子在强激光场与静电场的混合场下的非序列双电子电离过程. 由于静电场破坏了激光场电场的反演对称性,在平行于激光场偏振方向的He²⁺离子动量分布不再具有对称双峰结构. 由于超短脉冲具有相似的非对称性,研究静电场对原子在强场中非序列电离的影响,有助于分析超短脉冲非序列电离的过程,进一步了解非序列双电子电离的机理. 关键词： 非序列双电离 静电场 重碰 非对称性场     

负微分迁移率和碰撞电离对GaAs光导开关非线性特性的影响

对GaAs光导开关非线性工作时,负微分迁移率和碰撞电离的作用进行了数值分析,给出了考虑和未考虑碰撞电离作用时的外电路电流输出波形,以及载流子和电场的空间分布和随时间演变的情况.计算表明GaAs材料的负微分迁移率引起的微分负阻,会导致阴极附近电场的动态增强,使得阴极附近的电场达到本征碰撞电离发生的阈值电场,从而引发本征碰撞电离的发生.分析结果表明,碰撞电离可以极大地延长电流输出的时间,但仅考虑负微分迁移率特性的本征碰撞电离过程不足以完全解释观察到的所有非线性现象,必须进一步考虑其它高电场效应.     

冲击波加热的氦气与氩气对电探针导通的影响

 用炸药透镜加载装置观察到置于氦气与氩气中的电探针回路有不同的导通现象。基于一维冲击波和局域热平衡假设,分别计算了两种气体的冲击状态参数。当飞片速度在3～5 km/s范围时,理论估算的氩气电离度超过1%,这说明氩气的电离已引起了探针回路的提前接通,而氦气几乎没有电离,对探针能起到很好的保护作用。     

电离效率对激光电离团簇的高价离子产物的影响

纳秒激光与团簇相互作用产生高价离子逐渐成为分子物理界的热点之一, 为了深入研究团簇电离的本质, 本文以分子结构相似、元素组成相同的苯、环己烯和环己烷的分子团簇为对象, 利用飞行时间质谱研究了其与5 ns的532 nm激光相互作用时电离产物的价态和强度分布. 结果表明: 这三种化合物多光子电离效率苯>环己烯>环己烷, 但其高价离子的价态和比值苯是最低的, 环己烷的碳离子最高价态为4价, C³⁺和C²⁺的比值为1.1; 环己烯电离产物C³⁺和C²⁺ 的比值降低为0.6; 苯团簇的最高价态只有3价, C³⁺和C²⁺的比值约为0.4. 引起这种现象的原因可以归结于高的多光子电离效率会导致团簇多位点的电离, 引起团簇在电子加热到发生碰撞电离之前发生解离, 减小了团簇的尺寸, 进而减少了离子发生碰撞电离产生高价离子的反应时间, 最终阻碍了高价态离子的产生.     

放射性污染与防治

放射性污染过强的辐射,无论是α、β、质子或中子射线,还是ｘ或γ射线,都会对生物体造成危害．因为这些射线与生物体作用时,会使机体细胞、组织、体液等物质的原子或分子电离,而破坏机体内某些大分子结构,如使蛋白分子链断裂,核糖核酸或脱氧核糖核酸链断裂,破坏某...     

金属杂质粒子诱导薄膜的损伤机理研究

薄膜内的杂质粒子极易诱导薄膜损伤,研究了金属粒子诱导HfO₂薄膜损伤的特征,并基于金属粒子的热力学过程进行了分析。金属粒子对激光的强烈吸收将引起薄膜的熔化、气化以及电离,从而引起薄膜的剥离和脱落,形成圆状坑点;金属粒子对激光的吸收、热扩散以及热膨胀效应与其尺寸等密切相关;从温升规律分析,在相同激光能量辐照下,粒子大小引起的温升不同,从而形成大小不一的点坑状破坏点,且存在一个温升效应最强的粒径,最易引起薄膜的损伤;从金属粒子激光等离子体的辐射效应分析,金属粒子的辐射谱主要集中在紫外部分,辐射光子能量比入射激光光子能量强,具有更强的电离能力,从而加剧了薄膜的去除。