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.     

电子、正电子、离子等离子体尾场中被加速正电子的研究

为了研究在激光驱动的等离子体尾场中被加速正电子的动力学,使用了由电子、正电子、离子组成的等离子体,通过采用数值模拟方法得到了非对称脉冲驱动的尾波场中被加速的正电子的运动相图、动能变化,势能。数据结果表明：非对称激光脉冲驱动尾场中正电子得到很高的能量。提高等离子体中的正电子比例会使电子和正电子的加速效果减弱。在非对称激光脉冲驱动的激光尾场中,为了有效地加速正电子,要选择恰当的上升激光脉冲长度和下降激光脉冲长度。     

κ-变形Kaniadakis分布等离子中朗缪尔波色散及其朗道阻尼

基于等离子体动理论,研究无磁化、无碰撞、各向同性κ-变形Kaniadakis等离子体中高频朗缪尔波色散关系及其朗道阻尼,分析了κ-变形Kaniadakis分布函数的参量κ对朗缪尔波的色散关系和朗道阻尼的影响。研究表明,朗缪尔波的色散随着κ的增大而增强;其对应的朗道阻尼随着κ的增大而减小;且在κ→0,色散关系和朗道阻尼回到经典的麦克斯韦分布的情况。     

硅内表面氧扩散分布的测量

利用二次离子质谱分析,对氧化硅内表面进行了氧含量的深度分析,结果表明:硅内表面层确实存在着氧扩散层,对于不同的氧化方式制备的样品,氧扩散层厚度不一,氧的纵向浓度分布规律也不同,然而,当扩散层厚度大于峰值位置以后,它们的分布规律变得大致相同。     

介质复盖对圆形微带天线性能的影响

基于汉克尔变换域分析，对具有一层介质复盖的圆形微带天线进行了严格的全波分析．利用伽略金法推导出对于未知电流展开系数的齐次矩阵方程，通过数值解求得谐振频率和电流展开系数及远场辐射方向图．文中给出了无介质复盖与介质复盖层厚度为不同数值时，圆形微带天线谐振频率和辐射方向图的数值结果，并与实验数值吻合得很好．     

两种250mm氦氖激光电源

一九七六年,我组教师、工人、工农兵学员配合光学组激光水准仪的研制,试制成功了 JD—1型 He—Ne 激光电源,现已投入小量生产.目前国内同类型的激光电源,大多采用振荡升压的原理,体积大、成本高、工作时有噪声、容易损坏,而某些单位研制的用市电升压、倍压的激光电源又存在输出电流调节范围小,不能充分利用已老化的激光管这一缺点.JD—1采用市电升压倍压的原理,     

直流电压激励单电极氩气射流阵列的放电模式

大气压等离子体射流在诸多领域具有非常广泛的应用。为了提高大面积材料的处理效率,通常需要将多个射流排列为射流阵列,但由于阵列中等离子体羽间的相互作用,实际上很难产生大面积均匀等离子体羽。针对于此,本文利用直流电压激励单电极氩气射流阵列,产生了大面积均匀等离子体羽。研究发现,在低电压下放电为分立的等离子体羽,而高电压下为均匀片状等离子体羽。片状等离子体羽随着电压、氩气流量及空气流量的增加而变长。电学和光学测量结果表明,分立等离子体羽的放电电流和发光信号均为频率很高的小脉冲。片状等离子体羽的电流和发光信号为频率很低的大脉冲,并且在两个大脉冲之间也存在着小脉冲。利用高速影像对分立羽和片状羽的产生机制进行了研究。结果表明分立羽中阳极羽对应正流光放电机制,而阴极羽对应汤森放电机制。片状羽的击穿机制也是流光机制,流光击穿后会产生辉光放电丝,此后辉光微放电丝沿着气流向下游运动。此外,利用光纤测温仪对片状等离子体羽的气体温度进行了研究,发现片状等离子体羽的气体温度不超过65℃。     

ZnO缓冲层上定向ZnO纳米杆阵列的制备

利用Zn膜热氧化获得的非晶ZnO薄膜作为缓冲层,再采用Zn粉热蒸发工艺合成出定向、致密且直径较细(≈40 nm)的单晶ZnO纳米杆阵列,其阵列密度约为2.3×107mm-2.比较了在厚度不同的Zn膜所形成的ZnO缓冲层上生长的ZnO纳米杆形态,讨论了ZnO缓冲层表面形貌对ZnO纳米杆生长形态的影响.结果表明,随Zn膜厚度的增加,ZnO缓冲层从岛状大颗粒(0.5~1μm)并伴有密集小颗粒(<20 nm)状态变为连续薄膜,所得ZnO纳米杆从沿大颗粒表面无规则发散生长并伴小颗粒上的准定向生长转变成垂直于衬底的大面积定向生长,且纳米杆阵列也随着Zn膜厚度增加而变得定向、致密、和分布均匀.     

激光烧蚀金属的真空热电子发射测量

激光烧蚀固体表面开始于激光对表面层的加热,该阶段持续时间极短(与激光脉冲持续时间相当),随即加热层发生熔融、汽化和电离,形成烧蚀等离子体。烧蚀之前表面首先发生热电子发射,形成热发射电子流脉冲。本文以金属Cu、Al、Ti作为靶材,利用Nd:YAG脉冲激光在真空条件下引发烧蚀过程,针对热电子发射设计了一种测量电路,根据电路模型提出了计算热电子流强度的方法,并以此考查了烧蚀热电子发射行为,验证了该测量方法的可行性。该电路基于电流源短路测量原理设计,可以监测热电子流强度的时间演化。文中以热电子流密度的峰值为指标,分析了光斑面积对热电子发射的影响。表明：表面温升过程是决定热电子流密度的主要因素,而激光脉冲能量与光斑面积决定表面温升;当激光能量一定时,热电子流密度随光斑面积增加而迅速减小。根据包括烧蚀区温度及逸出功的热电子发射模型,讨论了三种靶材的烧蚀热电子发射行为,认为逸出功对热发射影响不大,而靶材熔点是热电子发射峰值电流密度的决定因素。     

基于微空心阴极的空气等离子体射流研究

本文采用钼片-陶瓷-钼片的三明治型结构,研究了微空心阴极放电产生的空气等离子体射流特性.钼电极和陶瓷层的厚度均为0.8 mm,中心为0.5 mm的通孔,以压缩空气作为放电气体.上述结构在正、负直流电源驱动下均能获得等离子射流.实验结果表明,对于相同放电电流和相同气流条件下,正直流电源驱动放电所获得的等离子体射流长度略大于负直流电源下的射流长度.当气流量较低时,气流为层流状态,放电可处于稳定的直流辉光模式;当气流量较高时,气流处于湍流状态,放电主要为自脉冲模式.在湍流模式下,射流长度均随气流量的上升而增加.     

非广延分布等离子体中横振荡色散关系

研究无磁化、无碰撞、各向同性非相对论等离子体中非广延分布情况下横振荡色散关系。通过理论推导得到了与非广延参数q有关的色散方程,从该色散方程出发得到了高频横振荡色散关系解析解。为了得到完整的色散关系,对色散方程进行了数值计算,数值结果在高频段与解析结果完全吻合     

相对论性非广延分布等离子体自生磁场方程

磁场是等离子体中重要的非线性结构。有关等离子体中磁场的产生机制是等离子体物理学研究的重点课题,在激光等离子体及核聚变物理中有重要应用。近年研究结果表明,非广延分布函数在描述等离子体系统时更具优越性,现已成为国际研究热点。考虑波-波、波-粒相互作用,从弗拉索夫方程及麦克斯韦方程组出发,利用自生磁场理论,建立起相对论非广延分布等离子体中的低频磁场控制方程。 更多还原     

非相对论性等离子体中横振荡色散关系的数值解

对无磁化、无碰撞、各向同性等离子体中横振荡的色散方程进行了数值计算,得出了数值模拟的非相对论性等离子体横振荡色散曲线,并进一步对色散曲线做了拟合,得到了其拟合色散关系.     

基于桩周土纵向非均质性的桩顶阻抗函数研究

为研究桩周土纵向非均质性对桩顶阻抗的影响, 以平面应变模型来模拟桩周土, 采用Rayleigh-Love杆模型来考虑桩身的横向惯性效应. 将桩土系统划分为数量足够多的微元层, 结合阻抗函数递推法, 求得在考虑桩周土纵向非均质性情况下桩顶的阻抗函数. 本文解可以退化到经典解, 这也验证了文中所得解的合理性. 通过参数分析研究了桩顶的动刚度和动阻尼随桩周土竖向非均质程度变化的规律; 在考量桩周土的纵向非均质性后, 桩顶的动刚度和动阻尼都有一定程度的增大.     

温度、密度对非磁化等离子体光子晶体禁带特性的影响

采用等温近似,用时域有限差分法(FDTD)给出了电磁波通过由非均匀的、各项同性的、热的、碰撞的等离子体构成的一维非磁化等离子体光子晶体的FDTD算法公式.以微分高斯脉冲为激励源,用算法公式所得的电磁波透射系数来讨论了温度、等离子体层密度对其禁带特性的影响.结果表明,改变温度和等离子体层密度分布可以实现对禁带的控制.     

费米分布等离子体中的韦伯不稳定性

基于经典的等离子体弗拉索夫-麦克斯韦动理学理论,研究具有任意简并的无磁化各向异性费米分布等离子体中韦伯不稳定性。在非简并态极限下得到的结果与麦克斯韦分布情况下的解析结果一致。对于任意简并态,利用数值分析得到了韦伯不稳定性增长率。此结果可能应用于下一代强激光与固体密度等离子体相互作用实验。另外,结果表明,由经典动理论得出的韦伯不稳定性的一些性质不同于从量子动力学理论得出的性质。     

基于Hoff理论的金属复合屋面板基本方程

基于夹层板的Hoff型理论,推导了各层均为正交各向异性材料,且上、下面层厚度、材料特性均不相同的聚氨酯夹芯金属复合屋面板的静力基本方程.采用复模量形式表示聚氨酯夹芯的黏弹性性质,推导了考虑夹芯层阻尼特性的金属复合屋面板的动力基本方程.     

氧化层对掺杂单晶硅纳米薄膜杨氏模量的影响

本文基于半连续体模型,利用Keating形变势从理论上研究了掺杂磷原子的硅纳米薄膜存在氧化层时,薄膜厚度对杨氏模量的影响;并且研究了氧化层的厚度对薄膜杨氏模量的影响.研究结果显示,薄膜的杨氏模量与它的厚度有关系,氧化层的存在增加了硅膜的杨氏模量,随着厚度的减小杨氏模量不断增加,最后趋于稳定;并且氧化层的厚度越大,硅纳米薄膜的杨氏模量越大.     

预应力CFRP板平板锚具承载力评估理论与试验研究

为揭示CFRP板平板锚具的锚固机理, 建立了该锚具的承载力理论模型, 并利用该模型预测CFRP板平板锚具的临界锚固长度. 通过试验获得了模型所需的锚固界面剪应力与压应力的关系式. 该模型研究了锚固区界面剪应力的纵向折减及横向压应力分布的不均匀性, 并通过试验测得了界面剪应力的纵向折减系数. 利用上述模型就平板锚具设计参数对锚固性能的影响进行了分析. 结果表明, 界面剪应力折减率随着锚固长度的增大而增大, 横向压应力分布的不均匀性随着锚固宽度的增大而增大, 增大界面压应力和夹板厚度能有效提高横向压应力分布的均匀度; 临界锚固长度随夹板厚度的增大而减小, 且当夹板达到合适厚度后继续增大, 对临界锚固长度的影响逐渐变小; 随着界面压应力的增大, 界面剪应力增大, 临界锚固长度减小; 对于工程常用CFRP板尺寸100mm×2.0mm, 当界面压应力取100MPa, 平板锚具夹板厚度取32mm时, 所需的临界锚固长度为296mm, 对应的锚具设计承载力为480kN, 理论上能使CFRP板抗拉强度获充分发挥.     

与量子尺寸和几何相关的PbSe/CdSe/ZnSe量子点量子阱的自发辐射

本文研究了双壳层核壳结构量子点带间自发辐射特性,采用有效质量近似理论计算了球形和圆柱形PbSe/CdSe/ZnSe核壳结构量子点的本征能量和本征波函数以及系统能级Ec1和Ev1之间的自发辐射.进一步讨论了球形PbSe/CdSe/ZnSe量子点中,CdSe壳层厚度对自发辐射谱的影响以及柱形PbSe/CdSe/ZnSe量子点中,CdSe壳层厚度和圆柱体的高度变化对自发辐射谱的影响.分析结果表明,球形量子点的壳层厚度增加对导带和价带最低能级间的自发辐射率没有太大的影响.而圆柱形量子点的壳层厚度和高度的增加都会导致量子点系统导带和价带最低能级间的自发辐射率谱的蓝移.