EAST中装置中靶板材料对边缘等离子体的影响

靶板的材料是当前聚变研究中的重要问题之一,偏滤器靶板材料的选择对偏滤器靶板寿命、杂质控制和等离子体参数的提升都有重要意义。在高参数等离子体条件下,会有巨大的粒子流和热流通过刮削层到达偏滤器靶板,进而引起靶板的溅射和侵蚀。因此不同材料的靶板在等离子体轰击下对边缘区域等离子体参数的影响也会不同。在本工作中,我们使用三维边缘输运程序EMC3-EIRENE研究了锂、硼、碳、钨四种不同的靶板材料下的电子密度、电子温度以及中性粒子密度的分布。结果发现钨靶板的下游电子密度明显低于其余3种靶板材料,而钨靶板的下游电子温度则较高。中平面附近的电子温度和密度分布也观察到了相似的规律。     

托卡马克中磁流体不稳定性与高能量离子相互作用

在托卡马克中,磁流体不稳定性与高能量离子相互作用是一个非常重要的问题,它对未来聚变堆稳态长脉冲运行至关重要。HL-2A是我国第一个具有先进偏滤器位形的非圆截面的托卡马克核聚变实验研究装置。撕裂模是托卡马克中的一种基本的电阻磁流体不稳定性,它可以改变磁场的拓扑结构,形成输运短路,甚至会触发大破裂。高能量离子在燃烧等离子体和各种外部辅助加热过程中是不可避免会产生的。目前,撕裂模与高能量离子相互作用依然存在一些关键性问题,例如撕裂模与高能量离子相互作用的共振关系、该物理过程导致高能量离子损失的物理机理等,并且还没有完整的关于撕裂模与高能量离子共振相互作用的数值模拟工作。因此,本综述论文主要从以下三个方面展开:1)回顾撕裂模与高能量离子相互作用的研究历史;2)基于HL-2A实验,从数值模拟的角度讨论撕裂模与高能量离子共振相互作用的物理机理以及其导致高能量离子损失的物理机制;3)展望未来聚变堆中撕裂模与高能量离子相互作用的情况。     

超强激光与等离子体靶相互作用中高能离子的定向发射

等离子体薄靶作为控制激光加热和产生高能粒子的驱动源在激光核聚变快点火方案中被广泛应用.本文用二维粒子模拟方法研究了超强超短脉冲激光与平板等离子体薄靶相互作用中产生的高能离子.模拟研究结果表明,在平板等离子体薄靶后表面所产生的高能离子的角分布较小,定向性好,能获得很高的能量.并且等离子体薄靶的形状对高能离子的产生和会聚有一定的影响.     

高能离子的定向发射及其模拟研究

本文用二维粒子模拟方法研究了超强超短脉冲激光与圆形等离子体薄靶相互作用中产生的高能离子.模拟研究结果表明,在圆形等离子体薄靶后表面所产生的高能离子,角分布较小,定向性好,能获得很高的能量,并且等离子体薄靶的形状对高能离子的产生和会聚有一定地影响.     

激光辐射压驱动的双层加速质子的模拟研究（英文）

本文研究了激光辐射压驱动的运动电场中加速质子的相关问题.当超短超强激光脉冲与处在背景等离子体前方的薄固体平靶相互作用时,在激光辐射压的作用下,在固体靶后部形成一个电子层-离子层组成的双层结构.在激光的不断推进下,双层结构在背景等离子体里以一定速度传播,可以看成运动在背景等离子体中的电场.这样,在背景等离子体中的质子被这个运动电场捕获并能加速到很高的能量.我们通过二维PIC模拟方法研究了质子加速的相关问题.研究结果表明,被加速质子的最大能量达到20GeV.同时,我们还研究了质子加速与固体靶厚度和背景等离子体密度之间的关系,通过二维PIC模拟给出了一些优化的参数.     

电路参数对外电极气体放电过程影响的计算机分析

本文通过对外电极气体放电物理过程的计算机模拟,研究了一些主要电学参量(包括电源电压、外电路阻抗、介质层电容和介质层上的壁电荷等)对放电过程的影响.文中给出了关于放电电流、辐射亮度和电功损耗等项放电特性随外电路阻抗变化的一维数值分析实例.     

动载荷下颗粒增强高聚物中的损伤演化

本文讨论了在强动载荷作用下的颗粒增强高聚物中的损伤演化规律．文中首先介绍了由本文作者最近提出来的关于粒子填充高聚物的本构关系．然后研究了在平板撞击下的一维应变波的传播和衰减特性．本文基于细观力学方法研究了介质中微损伤的演化．拉应力波的作用将可能导致由于界面脱粘引起的微损伤成核，已经成核的微损伤(微孔洞)的长大与汇合将最终造成材料的动态失效．研究表明，影响微损伤演化的因素有：粒径分散度，平均粒径和界面粘结能等．然而，与准静态加载不同，在动态条件下，以上这些因素对损伤演化的影响并不十分明显．理论分析的结果是：材料的层裂破坏强烈地依赖于飞片对靶板的撞击速度，最后，本文还根据损伤演化的特征建议了一个关于粒子填充高聚物的层裂准则．     

各种生产过程最优节能参数的存在性(英文)

研究表明,在诸多生产过程中可以优化输入的断裂能量,使加工能耗最小.以一个简单的中心断裂为例,当加截脉冲具有某种特定形态时,施加到样品上引发破裂的能量可以取一个显著的最小值.研究结果显示,优化各种与断裂有关的生产过程,使得能量消耗最小是可能的.这种优化的可能应用包括钻孔或岩石粉碎过程,此时能耗成本通常占生产成本的最大部分.上述方法可以预测钻孔或研磨机等的最优参数,从而大大降低生产成本.文章第二部分研究了接触作用条件下引发断裂的能量输入行为.考虑一个球型粒子冲击一个半空间靶的情形,接触导致的应力场可用赫兹解来估计.定义了断裂判据之后,即可确定引发断裂的球粒临界速度及相应的临界动能.该动能的大小依赖于加载的持续时间,并十分明显地存在一个最小值.据此可断定,存在一个动态冲击的能量最优模式.     

U型加劲板稳定极限承载力影响因素分析

为研究U型加劲板稳定极限承载能力受初始几何缺陷、焊接残余应力以及荷载偏心距等因素的影响, 采用考虑几何与材料双重非线性的有限元模拟方法, 对各影响因素进行参数分析. 结果表明, U型加劲板的稳定极限承载能力受初始几何缺陷的影响明显, 而焊接残余应力对其影响较初始几何缺陷更为显著; 荷载偏心距对加劲板极限承载力影响明显, 极限承载力随偏心距的增加逐渐降低, 且偏向U肋一侧时的降低幅度更大.     

kagome晶格中无序和自旋交换作用对量子霍尔电导率的影响

数值计算了kagome晶格中无序和海森堡交换相互作用下的量子霍尔效应, 其中无序包括非磁性杂质和磁性杂质, 相互作用包括近邻的铁磁和反铁磁海森堡交换相互作用. 计算结果表明, 非磁性和磁性无序增强将导致量子化的霍尔电导平台从高朗道能级到低朗道能级逐步被破坏. 除了破坏霍尔电导平台, 磁性杂质还可以解除自旋简并, 使系统发生从非常规量子霍尔效应到常规量子霍尔效应的转变. 对于自旋交换作用影响下的霍尔电导, 铁磁相互作用同样会使系统发生从非常规量子霍尔效应到常规量子霍尔效应的转变, 而反铁磁相互作用却对系统的量子霍尔电导没有影响. 这暗示着在S=1/2的反铁磁kagome体系中形成的量子自旋液体仍然保有零能隙的特征.     

非晶硅碳薄膜发光二极管的效率分析

本文利用简单的能带结构模型,分析了非晶硅碳薄膜发光二极管的载流子注入、复合和输运过程,定量计算了器件的发光效率。在忽略器件结温影响的情形下,发现低场下器件的发光效率主要取决于空穴的注入效率,而在高场下则主要依赖于空穴的辐射复合效率,理论分析与实验结果相一致。在此基础上简要提出了提高器件发光特性的措施。     

PFCVAD系统靶负压对硅基ZnO薄膜结构及应变的影响

采用磁过滤阴极脉冲真空弧沉积(pulsed filtered cathodic vacuum arc deposition,PFCVAD)系统,以Si(100)单晶片为衬底,在衬底温度300 ℃、氧气压力4.0×10-2 Pa的条件下制备出了c轴择优取向的ZnO薄膜.通过原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)技术对ZnO薄膜的表征,研究了靶负压对ZnO薄膜结构和应变的影响.研究结果表明,不同靶负压条件下ZnO薄膜的晶粒大小分布在16.7～39.0 nm之间,靶负压对薄膜表面结构影响较小;不同靶负压条件下ZnO薄膜都呈张应力,且张应力随靶负压的增大而增大.     

新疆地区太阳辐射的计算及其分布特征

太阳辐射能是地球上能量的主要源泉,而且太阳辐射能是既无污染之害,又是无限的可再生的自然能源。在研究地表辐射平衡和热量平衡、地表面的自然现象、物理过程以及人类对太阳能开发和利用等方面,都要涉及到太阳辐射的问题。新疆实测日射资料缺少,为了解新疆地区的太阳辐射变化规律,参考了有关文献和计算方法,经过统计求得全疆各地太阳总辐射值、直接辐射值和散射辐射值,并对其分布规律作了初步的分析,本文是上述工作的总结。     

半圆形粗糙元壁面颗粒沉积数值模拟研究

为研究半圆形粗糙元壁面对颗粒沉积的影响,分别采用雷诺应力模型（RSM）和离散相模型（DPM）求解流场与颗粒运动轨迹,并结合临界速度判别颗粒沉积的方法。通过构建不同半圆形粗糙元参数（e/D,p/e）的通风管道计算域,研究了1~10 μm颗粒沉积速度变化及沿气流方向颗粒的沉积趋势,分析了流场所引起的湍流变化对颗粒沉积的影响,与相同参数下的方形粗糙元壁面颗粒沉积特性进行了对比。同时,分析了粗糙元参数对颗粒沉积速度的影响。结果发现,半圆形壁面颗粒沉积速度小于同参数下的方形壁面颗粒沉积速度,这是由于半圆形壁面的回流区相对方形粗糙元更小,捕捉颗粒能力差,半圆形粗糙元流体附壁效应导致半圆形粗糙元拦截效率较低。当e/D=0.02,p/e=3时,颗粒沉积速度变化较大,但在其余参数下变化并不大。半圆形粗糙元壁面的迎风面是颗粒沉积的主要区域。     

氧化铝/氮化硅双层膜晶硅钝化的开尔文探针力显微镜研究

对晶体硅(c-Si)太阳能电池而言, 氧化铝(AlOx)是一种广泛使用的钝化材料, 因为它具有优异的沉积保形性和良好的钝化质量. 为了确保AlOx发挥其良好的钝化效果, 在沉积后退火并氢化处理是必不可少的. 通过在AlOx薄膜上沉积氢化氮化硅(SiNx:H)来实现氢化, 利用开尔文探针力显微镜研究了在不同热处理和氢化作用下, AlOx/SiNx:H双层薄膜功函数的变化, 并基于沉积薄膜所含氢与固定电荷展开了讨论. 发现钝化质量和功函数之间有相关性, 影响因素包括薄膜厚度、氢化与热处理顺序.     

北京谱仪Ⅱ TELESIS误差矩阵的修正

借鉴北京谱议Ⅱ第1批27×106 J/ψ数据带电径迹和中性径迹误差矩阵修正的方法,选取J/ψ衰变到μ+μ- 和辐射e+e-过程的数据样本,研究了北京谱议Ⅱ第2批数据误差矩阵的修正(1)利用J/ψ→μ+μ-样本,对带电径迹完成了RUN-by-RUN误差矩阵刻度.(2) 利用J/ψ→γe+e-样本,在0.2～1.4 GeV能量范围内,完成了桶部簇射计数器(BSC)中对中性径迹的沉积能量和空间位置测量的误差矩阵修正.经上述误差矩阵修正后,北京谱议Ⅱ的TELESIS可以较好地满足J/ψ数据分析工作的进一步要求.     

能量和角动量对磁化γ时空中带电粒子混沌运动的影响

为了解黑洞的性质,通过γ时空度规及磁场的四维矢势,推导出磁化时空中带电测试粒子运动的哈密顿函数及其对应的正则方程。采用四阶龙库-流形改正法对动力学方程进行数值求解,再根据计算数据绘制出反映粒子在相空间运动的庞加莱截面演化图,形象地展示出能量和角动量对带电粒子混沌运动的影响。结果表明,保持其他参数条件不变并取相同的轨道初值,带电粒子能量越高其运动能力就越强,越容易破坏引力束缚态下的有序性导致混沌发生;而角动量的增大则加强了磁场力的引力效应,导致粒子的有效势增加,粒子运动的混沌程度因此减弱。     

NFLX抗原模拟表位的淘选及鉴定

从噬菌体随机肽库中淘选模拟NFLX(Norfloxacin)表位的噬菌体粒子并进行性质鉴定。以抗NFLX单克隆抗体为靶分子,对噬菌体环七肽库和十二肽库进行生物亲和淘选,以ELISA鉴定阳性克隆,进行DNA测序,采用生物信息学方法对淘选得到的模拟表位进行分析。分别得到了9个(环七肽)和8个(十二肽)能与靶分子特异性结合且能被NFLX标准品阻断的阳性克隆,其特有序列为(环七肽):X-X-X-X-X-脯氨酸-苯丙氨酸(X为任意氨基酸),以阻断效果最好的抗原模拟表位H3建立了竞争ELISA标准曲线,IC 50为:(48.07±6)ng·mL-1,检测线性范围为10~200ng·mL-1。噬菌体展示技术可淘选得到NFLX模拟表位,淘选到的噬菌体粒子可作为NFLX的替代品建立免疫学检测方法。     

松弛时间对高聚物复合材料界面强度的影响

本文探究了基体松弛时间与颗粒填充高聚物复合材料强度的关系.通过选取球形胞体作为代表体积单元(RVE)进行研究,分析了颗粒界面开裂所需要的能量.进一步研究了以刚性球形颗粒填充复合材料的界面开裂机理,并通过施加位移载荷来引入松弛时间,探究了基体松弛时间对界面脱粘强度的影响变化规律.同时,选取不同参数讨论了颗粒尺寸、粒子体积分数、基体模量和泊松比等参量对界面强度的影响.研究结果表明:当高聚物基体材料为Maxwell模型粘弹性材料、夹杂为球形刚体材料时,松弛时间越长,基体粘性越小,界面强度越高.     

蒙特卡罗法模拟薄样品中低失能近轴背散射电子

用蒙特卡罗方法模拟计算了薄样品中的高能同轴背散射电子的背散射率和厚度衬度.结果指出用较大的探测能量窗口和大的探测角可在确保厚度衬度的前提下增强信噪比.大的入射能量虽有利于厚度衬度,但不利于提高信噪比.薄膜沉积在异质衬底上的模拟结果显示,虽然背散射率中包含有衬底材料的信息,但还是膜层厚度的单调变化函数,有可能通过背散射率的测量来判定薄膜厚度.