Z箍缩Al等离子体X特征辐射谱线数值模拟及考虑叠加效应后的修正

采用基于细致能级的非局域热动平衡模型,对"强光一号"装置10174发次Z箍缩铝等离子体特征辐射谱进行细致的分析和计算,提取电子密度约为3.5×1021cm-3.数值计算结果显示,采用单一等离子体状态参数不能很好地描述等离子体辐射特征谱线.在进一步的分析计算中,本文初步考虑高温区域和低温区域等离子体特征辐射谱线的叠加效应,将等离子体划分为高温高密度和低温低密度两部分,分析了两部分等离子体辐射对总辐射谱的贡献,并给出了修正后的等离子体辐射谱线.考虑叠加效应后,Heα伴线显著增强,计算结果改善明显.     

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针对实验室等离子体的辐射物理条件和等离子体箍缩三温的数值模型,提出一种定量计算Z箍缩等离子体辐射能谱的近似方法。在给出计算能谱结构的理论方法之后,再将这种近似计算方法编入到Kr喷气Z箍缩等离子体X射线辐射的二维三温辐射磁流体力学模型中,得出典型Kr喷气Z箍缩X射线辐射的能谱分布。对照"强光一号"加速器Kr喷气箍缩实验测量得到的辐射能谱分布,分析了理论与实测结果之间存在的偏差。     

喷气Z箍缩内爆动力学过程的数值模拟研究

在分析了喷气Z箍缩内爆等离子体物理过程的基础上，作了必要的假定和简化，给出了物理模型和相应的数学方程组.研制了一维三温辐射磁流体动力学的数值模拟程序，对氖喷气Z箍缩内爆产生高温高密度等离子体过程进行了总体数值模拟，得到了等离子体各参量在内爆过程中的时空分布，再现了该内爆动力学整体过程，并与GAMBLE-Ⅱ装置的实验结果进行了比较.计算结果表明，在对热传导系数和等离子体电阻率作适当调整后，得到的计算结果是自洽的，其中内爆到心时刻、x射线辐射脉冲的脉宽和总能量等宏观量与实验结果比较接近.同时对喷气Z箍缩内爆过 关键词： 喷气Z箍缩 x射线辐射 辐射磁流体动力学     

“碰撞-辐射”模型在Z箍缩等离子体K壳层线辐射谱分析中的应用

介绍了由K壳层谱线强度比估算等离子体状态参数的"碰撞-辐射"模型的基本原理.详细描述了自行研制的基于该模型的Z箍缩等离子体K壳层线辐射谱分析程序——ZSPEC的基本情况.给出了氖等离子体的计算结果,包括不同电离态离子的相对含量随电子温度的变化曲线和K壳层谱线强度比在"电子密度-电子温度"平面内的等高线分布图.该程序已在"阳"加速器Z箍缩实验结果分析中得到应用,将椭圆晶体谱仪测得的氖等离子体K壳层谱线强度比与ZSPEC程序计算结果相比较,得出在该发实验 关键词： 碰撞-辐射模型 K壳层线辐射谱')" href="#">K壳层线辐射谱 氖气喷气Z箍缩 阳加速器     

Z箍缩Al等离子体X辐射谱线的分离及电子温度的提取

以"强光一号"Z箍缩装置10174发次光谱诊断实验结果为例,描述了一种对Z箍缩等离子体X辐射光谱分离提纯、诊断的方法.对连续辐射谱和特征辐射线谱进行分离,并从连续辐射谱和特征辐射线谱中提取了等离子体电子温度信息.结果显示:等离子体连续谱主要由等离子体中心的高温区(Te=290.7 eV±1.2 eV)和温度较低的壳层区域(Te=95.3 eV±8.3 eV)两部分叠加而成;特征辐射线谱主要反映了等离子体中心的高温区信息,根据非局域热动平衡模型计算提取的电子温度约为299—313 eV,与连续谱诊断结果基本符合.     

用X-pinch对双丝Z箍缩进行轴向X射线背光照相

利用PPG-1脉冲电流源(400 kA, 100 ns), 同时驱动X-pinch和双丝Z箍缩负载. 用X-pinch作为X射线源, 对双丝Z箍缩进行了轴向背光照相的初步实验. 得到了双丝Z箍缩在r-θ 平面上随时间演化的图像, 观察到了丝阵Z箍缩所有早期过程, 包括丝芯膨胀、冕层等离子体产生、等离子体向丝阵中心的运动、先驱等离子体形成. 利用阶跃光楔滤片, 对上述背光图像进行了等离子体质量面密度的标定, 首次得到了在r-θ平面上双丝Z箍缩等离子体质量面密度的时空分布图像.     

铝-钨丝混编阵的Z-箍缩实验研究

利用铝丝和钨丝混合编制的丝阵作为Z箍缩的负载，在俄罗斯Kurchatov研究所的S300强流装置上对其Z箍缩过程进行了实验研究，并与纯铝丝阵和纯钨丝阵的实验结果进行了比较.不同材料组成的丝阵的Z箍缩x射线能谱之间有明显差异，混编丝阵的铝K壳层的x射线辐射强度比纯铝丝阵的弱，在纯钨丝阵Z箍缩中没有发现波长小于1.6nm的线辐射.混编丝阵Z箍缩的x射线发光区域比纯铝丝阵的小，但比纯钨丝阵的大,混编丝阵的x射线产额比纯铝丝阵的大，但比纯钨丝阵的略低.在驱动电流为2.5—2.8MA条件下，Z箍缩的径向收缩比为4—5，x射线辐射脉冲脉宽为25ns左右，峰值为0.3—0.5TW，总能量为10—20kJ.激光探针的阴影像显示了丝阵等离子体形成的细致过程，还表明了等离子体的边界面不够清晰，其不稳定性有明显的发展，内部有丰富的结构. 关键词： Z箍缩 混编丝阵 S300强流装置     

箍缩背光照相

 利用PPG-Ⅰ脉冲功率装置（500 kV,400 kA,100 ns）驱动X箍缩负载,得到了μm量级的亚纳秒脉冲X射线辐射点源。在阴阳极轴线和回流柱上同时安装X箍缩负载,前者可作为背光照相的X射线点源;后者可作为被拍照的目标X箍缩。获得了X箍缩发展过程不同时刻的时间序列图像,在背光照相的图像中可以清晰观察到X箍缩交叉点处等离子体的外爆、箍缩以及最终的崩溃阶段。将阴阳极轴线上的X箍缩负载用Z箍缩丝阵负载代替,实现了对丝阵负载Z箍缩放电起始阶段的X射线背光照相,观察到了最初的各单丝电爆炸、等离子体膨胀及融合过程,同时观察到了双丝Z箍缩发展过程中的等离子体不稳定性。实验结果有助于深入理解Z箍缩发展的物理过程,同时可为有效的模拟建模分析提供基本的实验数据。     

X箍缩背光照相

利用PPG-Ⅰ脉冲功率装置(500 kV,400 kA,100 ns)驱动X箍缩负载,得到了μm量级的亚纳秒脉冲X射线辐射点源。在阴阳极轴线和回流柱上同时安装X箍缩负载,前者可作为背光照相的X射线点源;后者可作为被拍照的目标X箍缩。获得了X箍缩发展过程不同时刻的时间序列图像,在背光照相的图像中可以清晰观察到X箍缩交叉点处等离子体的外爆、箍缩以及最终的崩溃阶段。将阴阳极轴线上的X箍缩负载用Z箍缩丝阵负载代替,实现了对丝阵负载Z箍缩放电起始阶段的X射线背光照相,观察到了最初的各单丝电爆炸、等离子体膨胀及融合过程,同时观察到了双丝Z箍缩发展过程中的等离子体不稳定性。实验结果有助于深入理解Z箍缩发展的物理过程,同时可为有效的模拟建模分析提供基本的实验数据。     

Z箍缩等离子体均匀色散晶体光谱成像

为了诊断Z箍缩等离子体X射线相关信息,利用自聚焦和均匀色散原理,研制了一种新型的均匀色散弯晶谱仪。晶体分析器采用-石英（1010）,布拉格角为43.4~72.7,利用有效面积为10 mm50 mm的X射线胶片接收光谱信号,实验在中国工程物理研究院阳加速器装置上进行,摄谱元件获得了Z箍缩铝丝阵等离子体的类H及类He谱线。实验结果表明:谱线分布遵循均匀色散条件,所研制均匀色散弯晶谱仪线色散率为-116.198 mm/nm,与理论值-120 mm/nm的相对误差为3.168%,能够用于Z箍缩等离子体X射线的光谱学研究。     

液态金属Ni3Al凝固过程中结构转变的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法对液态Ni3Al凝固过程进行了研究,考察了不同冷却速度下液态Ni3Al结构变化特点,原子间相互作用势采用F－S多体势,结构分析采用键取向序和对分析技术,计算结果表明,冷却速度对液态Ni3Al结构转变有重要影响,给出了不同冷却速度下液态Ni3Al结构转变的微观信息。     

Modeling of neutral-atom scattering at the surface of a crystal for the case of grazing incidence

The features of the angular distributions of accelerated neutral atoms at grazing angles of incidence on the Al(001) surface are studied using the mathematical modeling method. The interaction of accelerated atoms with crystal-lattice atoms and the electronic properties and atomic structure of the Al(001) surface are calculated using the electron-density-functional method. The angular distributions of scattered atoms are modeled by taking into account their interaction with several atomic layers in the crystal lattice and atomic displacements during thermal oscillations. The influence of crystal surface-layer relaxation on rainbow scattering, i.e., the difference between the distances of planes on the surface and in the volume, is established. The possibilities of using the effect of rainbow scattering to study the structural features of a crystal surface are discussed.     

阳极氧化铝模板表面自组织条纹的形成

对未经化学抛光处理的Al进行阳极氧化得到阳极氧化铝模板，发现Al表面形成了条纹与多孔阵列共存的自组织结构，用原子力显微镜对这种结构进行了研究.借助Brusselator模型对条纹的形成机理进行了讨论，认为条纹图案是Al表面氧化层/电解液界面的Al₂O₃在整个反应过程中的生成和溶解两个过程相互竞争导致的，只有在特定的反应条件才会出现高度有序的结构. 关键词： 氧化铝模板（AAO） 原子力显微镜（AFM） 自组织条纹 Brusselator模型     

(Zn,Al)O电子结构第一性原理计算及电导率的分析

采用第一性原理平面波赝势方法和广义梯度近似计算了ZnO与(Zn,Al)O的电子结构.结合分子轨道理论,从原子布居、键布居、能带结构和态密度角度分析了掺Al前后ZnO的成键情况及对电子间相互作用的影响.利用第一性原理计算结果理论推导计算了(Zn,Al)O的载流子浓度并进一步分析了ZnO电导率的变化情况.与实验结果比较可知,掺Al后ZnO载流子浓度增加,并且ZnO的电导率比未掺杂时有了显著的提高. 关键词： 第一性原理 电子结构 电导率 (Zn Al)O     

铝中空位形成能计算时的原胞尺寸等参数效应

使用第一原理赝势法计算简单金属铝中空位的形成能，详细讨论空位形成能的理论计算值与所用超原胞大小、k点数等参数的关系.结果显示，使用第一原理的超原胞方法计算单个空位的形成能时，超原胞的大小应取到百余个原子.用108个原子的超原胞进行计算时，所得结果与实验值符合很好. 关键词：     

La、Al在Fe晶界上协同作用的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了稀土La和Al在bcc-Fe中Fe晶界处的协同作用影响.计算了La和Al在晶界、表面、晶内的形成能,建立La、Al共存于晶界模型,通过电荷密度、布居分布手段分析了La、Al原子对晶界的影响.结果表明:La、Al原子易偏聚在晶界处,且La-Al的原子间距与体系结合能成正比关系. La的掺杂改善了晶界处的电荷分布情况,促进了Al原子与周围Fe原子间的相互作用,态密度曲线的计算结果显示,La原子的加入能够使La、Fe及Al原子间的键的结合力更强,从而提高了界面结合强度.     

Ionization and excitation of some atomic targets and metal oxides by electron impact

We have calculated total inelastic and total ionization cross-sections for collisions of electrons on atomic targets oxygen (O), aluminium (Al) and copper (Cu) and metal oxides AlO and Al₂O, at impact energies from near excitation threshold to 2000 eV. A complex (optical) energy-dependent interaction potential is used to derive total inelastic cross-sections resulting from ionization as well as excitation processes. The inelastic cross-sections are bifurcated into discrete and continuum contributions and total ionization cross-sections have been deduced therefrom. Our calculation also provides information, hitherto sparse, on the excitation processes in the atomic targets O, Al, Cu and metal oxides AlO, Al₂O. Adequate comparisons are made with other theoretical and experimental data.     

Ab initio calculations of transport properties of atomic bridges by the recursion-transfer-matrix method

We present an efficient self-consistent method for approaching quantum transport through atomic-scale structures. Using the recursion-transfer-matrix (RTM) method with a separable form of nonlocal pseudopotentials, scattering waves propagating between metallic electrodes through nano-bridged structures are efficiently calculated on the basis of the density-functional formalism. We performed calculations with this method of the conductance of Al atomic wires with various kinds of single atoms mixed at the contact to one electrode. We found that the transport properties are considerably affected by the bonding nature of the atom at the contact. The conductance is largely determined by the atomic species at the contact and does not change much as the length of the atomic wire increases.     

Sr偏析Al晶界结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论和局域密度近似的第一性原理赝势方法,计算了纯Al晶界和杂质Sr偏析Al晶界的原子结构和电子结构.结果表明Sr偏析引起了晶界膨胀和晶界处电子密度的大幅度降低,从而导致晶界结合力的减弱.这应为Sr杂质偏析引起的Al晶界脆化的主要根源所在. 关键词： Al晶界 Sr 杂质偏析 第一性原理计算     

Diffusion and growth of nickel,iron and magnesium adatoms on the aluminum truncated octahedron: A molecular dynamics simulation

The structure of nickel (Ni), iron (Fe), and magnesium (Mg) adatoms on the aluminum (Al) truncated octahedron is studied using molecular dynamics and the analytic embedded atom method. First, the energy barriers of several typical diffusion processes of Ni, Fe, and Mg adatoms on the Al truncated octahedral cluster were calculated using the nudged elastic band method. The calculated energy barriers were found to be related to the surface energy and atomic radius of the adatom and substrate atom. The result shows that the incorporation of Ni and Fe atoms into Al core easily occurs, and the Mg atom should segregate at the surface of the Al cluster. Thus, the growth of Ni, Fe and Mg on the Al truncated octahedron with 1289 atoms was simulated at several temperatures. In the Ni–Al and Fe–Al cases, the core-shell structure was not obtained. For the Mg–Al system, a good Mg shell on the Al core was found at lower temperatures, and an almost perfect truncated octahedron with more Al shells emerged with an increase in temperature.