低能氘团簇离子(d+3)诱发固体靶内D-D核聚变过程中的团簇效应研究

通过对由三个氘原子组成的氘团簇离子(d⁺₃)与三个分立的氘核(3d⁺)在轰击吸氘固体靶时所发生的D-D聚变反应率的差别的研究，进而揭示氘团簇离子在与固体靶中的氘核发生聚变反应时所体现出的团簇效应.实验结果显示，在10—40keV/d能区，每个氘团簇中的氘核(d⁺₃/3)所产生的聚变反应率高于具有相同速度的独立氘核(d⁺)所产生的聚变反应率.反之，在50—100keV/d能区，独立氘核比之于氘团簇中的单个氘核所产生的聚变反应率要高.两者之间的比值具有非常明显的能量相关性.这种团簇特性与团簇离子本身特性及固体靶环境等多方面因素有关.对其作用过程和实验中观测到的现象的实质做了具体讨论. 关键词：     

低能氘分子团（d^＋3）与固体靶原子相互作用过程中的团簇 …

通过对三个氘原子组成的氘分子团与三个分立的氘原子在轰击固体靶原子时所激发以Ｘ射线产额的差别的研究，进而揭示氘分了团在以库仑激发方式与靶原子相互作和中所体现出的团簇优势，实验结果显示，在１０－１００ｋｅＶ／ｄ能区，每个分子团中的氘核所激发的Ｘ射线产额平均为相同能量的普通氘核所估激发的Ｘ射线产额的２．５倍，而且该比值具有较高很弱的能量相关性，基于原子库仑相互作用规律对实验现象做了初步解释和简要估算，提     

低能氘分子团(d_3~ )与固体靶原子相互作用过程中的团簇效应研究

通过对三个氘原子组成的氘分子团与三个分立的氘原子在轰击固体靶原子时所激发的Ｘ射线产额的差别的研究，进而揭示氘分子团在以库仑激发方式与靶原子相互作用中所体现出的团簇优势。实验结果显示，在１０－１００ｋｅＶ／ｄ能区，每个分子团中的氘核所激发的Ｘ射线产额平均为相同能量的普通氘核所激发的Ｘ射线产额的２．５倍。而且该比值具有较很弱的能量相关性。基于原子库仑相互作用规律对实验现象做了初步解释和简要估算，提出了分子团与靶原子作用模型。     

氨和甲醇团簇中的质子转移反应

应用激光多光子电离质谱和分子束技术研究和氨和甲醇二元团簇,实现观测到两个系列质子化的团簇离子：（ＣＨ３ＯＨ）ｎＨ＾＋和（ＣＨ３ＯＨ）ｎＮＨ４＾＋（１≤ｎ≤１４）,其产生是经过二元团族内的质子转移反应。同时也研究了氘代甲醇ＣＨ３ＯＤ和氨混合团簇,结果表明ＯＤ原子团中的Ｄ转移概率比ＣＨ３原子团中的质子转移概率大几倍。在ＨＦ／ＳＴＯ－３Ｇ和ＭＰ２／６－３１Ｇ＊＊水平上对氨和甲醇二元团簇进行了计算,结果表明与ＣＨ３相比ＯＨ中的质子转移更加容易,因为ＣＨ３中的质子转移过程中要克服高度约１２０ｋＪ／ｍｏｌ的能垒。     

飞秒激光氘团簇库仑爆炸引发核聚变的机理研究

在超强飞秒激光与氘团簇的相互作用中，利用库仑爆炸模型，分析了可以引发核聚变的高能氘核产生的机理，提出了氘离子团簇膨胀尺寸与时间的关系式，计算了多种尺寸的氘团簇库仑爆炸时氘核的动能以及氘团簇的解体时间． 关键词： 飞秒强激光 氘团簇 库仑爆炸 核聚变     

激光烧蚀叠氮化钠产生的团簇离子及其分布

用飞行时间质谱研究了激光烧蚀叠氮化钠固体产生的正负团簇离子的组成及其分布，产生的团簇系列包括：（Ｎａ（ＮａＮ３）ｎ）＾＋，（Ｎａ３（ＮａＮ３）ｎ）＾＋，（Ｎａ４Ｎ（ＮａＮ３）ｎ）＾＋，（Ｎａ５（ＮａＮ３）ｎ）＾＋，（ＮａＮ３）ｎ）＾＋，（Ｎａｎ）＾＋，（Ｎ３（ＮａＮ３）ｎ）＾－，（Ｎａ（ＮａＮ３）ｎ）＾－，（ＮａＮ３）ｎ）＾－，（Ｎ（ＮａＮ３）ｎ）＾－，提出正负团簇离子形成的可能机理，分析了影响因     

Hn^＋（n≤7）团簇）在Au—Si面垒探测器死层中的能损

利用Ａｕ－Ｓｉ面垒探测器是灵敏区前的死层作为靶物质,研究了Ｈｎ＾＋（ｎ≤７,２５０ｋｅＶ／ｐ－４５０ｋｅＶ／ｐ）团簇的其中的能损,得到能损比Ｒｎ〉１,且随团簇大小ｎ和平均每核子能量增加而增大。     

钒—硫团簇的形成和光解

报导了用激光直接溅射法产生钒硫团簇，并用串级飞行时间质谱仪研究了所产生的团簇离子的分布及紫外激光光解规律。钒硫二元团簇正负离子都是由周边硫原子包围团簇骨架而构成的，骨架是由数目大体相同的钒和硫原子组成，表示成（ＶＳ）ｎ，它们结合紧密，构成了稳定的钒硫团簇的核心。稳定的团簇正离子为ＶｎＳｎ＾＋、ＶｎＳｎ＾＋＾＋和ＶｎＳｎ＋２＾＋（ｎ＝１，２，…１４）。ＶｎＳｎ＾＋团簇系列在ｎ＝２，４时具有很高的丰度     

氘代乙烷团簇库仑爆炸产生高能氘核和中子的研究

采用简化库仑爆炸模型对强激光脉冲照射氘代乙烷团簇发生的库仑爆炸过程进行数值模拟,研究了氘代乙烷团簇爆炸产生的氘核动能、中子产额与团簇尺寸的关系,且与氘代甲烷团簇产生的氘核动能及中子产额进行了比较.研究表明,尺寸为5 nm的氘代乙烷团簇在发生库仑爆炸后氘核的最大动能为20.96 keV,获得的中子产额为6.31×105,比同尺寸氘代甲烷团簇产生的氘核最大动能及中子产额更大.因此相对于氘代甲烷团簇,大尺寸的氘代乙烷团簇更适合作为激光驱动团簇库仑爆炸获得高额中子的靶材,这与报道的实验推论相一致.     

高功率红宝石激光脱附的铜团簇离子的速率和能量分布

用飞行时间质谱仪测量了铜阳离子团簇Ｃｕ＋的能量。团簇Ｃｕ＋ｎ（ｎ≤５）用高功率脉冲红宝石激光从铜样品上脱附。用两次质谱法测定了主铜离子团簇Ｃｕ＋的速度分布与相应的能量分布，发现它的最可几速率和最可几能量分别为１０ｋｍ／ｓ和３３ｅＶ。结果还表明，它的动能分布在一个很宽的范围内（０－１５０ｅＶ）。对离子产生机理进行的探讨表明，在激光和固体的这种相互作用时，固—气两相处在非平衡态中。     

强激光场中氘团簇的离子能谱与团簇尺度

在SILEX-Ⅰ装置上进行了超短超强激光与氘团簇相互作用的实验。采用法拉第筒测量了激光与氘团簇靶相互作用后发射出的氘离子能谱,并根据氘离子能谱计算出氘团簇的尺寸和分布。由于激光预脉冲的影响,得到了团簇的尺度比瑞利散射测量的结果小。这些结果对团簇源制备系统的改进和优化激光打靶有着重要的参考意义,而且可以为团簇尺度的测量提供一种新的方法。     

直接激光气化产生水溶剂化的氧化镁团簇

用飞行时间质谱仪探测了直接激光气化碱式碳酸镁样品产生的质谱，结果表明：氧化镁团簇与同时产生的水分子发生了原位溶剂化反应并产生了各种尺寸的溶剂化氧化团簇离子，这些团簇离子包括：（Ｍｇ（Ｈ２Ｏ）ｍ）＾＋（ｍ＝０，１，２，３），（Ｍｇ（ＭｇＯ）Ｈ２Ｏ）ｍ（ｍ＝１，２，３，４）（Ｈ（ＭｇＯ）（Ｈ２Ｏ）ｍ）＾＋（ｍ＝０，１，２，３，４，５，６），（Ｈ（ＭｇＯ）２（Ｈ２Ｏ）ｍ）＾＋（ｍ＝０，１，２，３，４，５     

应用反射式飞行时间质谱仪研究氨团簇离子解离动力学

用直射式和反射式飞行时间质谱研究了氨分子团簇体系在３５５ｎｍ激光下的多光子电离,得到一系列的质子化团簇离子（ＮＨ３）ｎＨ＾＋,同时还观察到超价氨团簇离子（ＮＨ３）ｎＨ＾＋２。在反射式飞行时间质谱研究中观测到质子化氨团簇离子在自由飞行过程中的解离现象,表明在该实验条件下生成的质子化氨团簇离子是一些亚稳态团簇离子。对子离子产率的分析,得到质子化团簇离子解离速率常数,从而可以估计亚稳态团簇离子的寿命。团     

直接激光气化法产生气相MnCl2团簇的研究

报道了５３２ｎｍ激光气化ＭｎＣｌ２．４Ｈ２Ｏ固体产生气相团簇，（ＭｎＣｌ２）ｎＭｎ＾＋，（ＭｎＣｌ２）ｎＭｎＣｌ＾＋（ＭｎＣｌ２）ｎＣｌ＾－（ｎ＝１～１２），以及溶剂化的团簇ＭｎＣｌ＾＋（ＭｎＣｌ２）ｎ（Ｈ２Ｏ）ｍ（ｎ＝１～７，ｍ〈６）的机理，通过用飞行时间质谱考察团簇物尺寸大小与激光能量，激光与脉冲加速电场之间延迟的等关系，认为这些团簇是通过气相化学反应逐步生长的，并提出了正负团族离子产生的可能     

团簇在超强超短脉冲激光场中的演化

 利用低温脉冲气阀产生氘团簇束,在SILEX-Ⅰ激光装置上开展实验,研究氘团簇在超强超短脉冲激光场中的演化过程,获得了数十keV的高能氘离子,这些氘离子的能谱分布与库仑爆炸模型计算结果一致。实验结果表明,在一定的激光功率密度条件下,团簇的平均尺度决定了释放出高能离子的能谱分布。激光辐照团簇后,通过阈上电离部分电子逃逸团簇,随着初始电离电子屏蔽作用加强,碰撞电离变成了团簇的主要电离机制。     

超强超短脉冲激光诱发大尺度氘团簇聚变

 利用低温脉冲气阀获得了平均含有3×103氘原子的氘团簇。在飞秒激光装置上实现了氘团簇聚变,每发中子产额为1×10³。中子产额对激光功率密度敏感,保持激光能量不变,随着激光焦斑的变大,DD聚变中子产额逐渐增加,最大值出现在激光焦斑为470 mm时;继续增大激光焦斑,没有观察到中子信号。实验结果还表明激光氘团簇聚变发生的区域主要是激光辐照的等离子体热区,此区域内邻近氘团簇库仑爆炸发射的高能氘离子碰撞引发聚变反应。     

超短超强激光及微团簇与大尺度团簇相互作用

用2.5 MV静电加器提供的高品质微团簇束与固体、气体和大尺度团簇(100->1000原子/团簇)碰撞,超强飞秒激光与大尺度氘团簇相互作用,研究微团簇在大尺度团簇中的库仑爆炸特性,研究超短超强激光场中大尺度氘团簇的聚变机理.本文将介绍此项实验研究的进展.     

强激光场中氘团簇双重膨胀引发核聚变

在超强fs激光与氘团簇的相互作用中, 分析了可以引发核聚变的高能氘核产生的原因,提出了团簇双重膨胀的机制,计算了氘核动能及团簇解体的时间, 为选取合适的激光脉冲宽度参数提供参考. Considering the Coulomb explosion induced by the interaction of a deuterium cluster target with ultra intensity femtosecond laser,the causation which generate energetic deuterium nuclei for the fusion has been analyzed. The mechanism for the dual explosion of deuterium cluster is proposed, and hence the velocity of deuterium nuclei and the expansion time of deuterium ion clusters have been estimated.     

电子—离子束缚态及其引发核聚变

在文献「１」关于电子－离子束缚态的基本概念的基础上，对电子－离子束缚态三体系统给出严格的薛定谔方程，给出能量的的近似解：（１）对ｐ－ｅ－ｐ束缚态，释放单能Ｅｐ≈１２．５ｋｅＶ的Ｘ射线；（２）对Ｄ－ｅ－Ｄ束缚态，释放单能ＥＤ≈２５ｋｅＶ的Ｘ射线，同时引发少量的核聚变，放出γ、质子、中子、氚、＾３Ｈｅ和＾４Ｈｅ。这是两个独立发生的过程，以Ｎｉ－Ｈ和氘气辉光放电实验为例，用束缚态模型给出定量的解释。进而     

重离子物理研究所团簇研究进展

对北京大学重离子物理研究所进行的团簇产生设备的研制，团簇的产生及其性质的研究进行了描述，利用自行研制一台气体载带溅射原子轻液氮冷凝的团簇产生设备，成功地制备了多种金属及其化合物团簇，发现了支持Ｃｕ团簇的“收缩效应”最大收缩率为４．７％，研究了加速电压对ＩＣＢＤ薄膜的影响，发现加速电压越多，形成的Ｃｕ薄膜越光滑，当加速电压达到１８ｋＶ时，得到表面非常平滑的薄膜。