等离子体对电子间相互作用的屏蔽效应研究

在计算等离子体环境中的原子结构时,一般情况下只考虑等离子体对核-电子相互作用的屏蔽,较少考虑其对电子-电子相互作用的屏蔽.本文采用MCDHF (multi-configuration Dirac-Hartree-Fork)方法结合屏蔽势研究了电子-电子相互作用的等离子体屏蔽对原子结构参数的影响随电子密度、电子温度、核电荷数和束缚电子个数的变化规律.结果表明,对于类氦离子的基态和第一激发态,等离子体对电子-电子相互作用的屏蔽引起的能量移动量、跃迁能移动量和跃迁几率移动量分别随着电子密度和电子温度的升高而不断增大和减小;随着核电荷数的增大,能量移动量逐渐增大并趋于稳定值,跃迁能移动量和跃迁几率移动量逐渐减小并趋于0.能量移动量随着束缚电子个数的增加而增大.当满足电子密度(束缚电子个数)大于或者等于其临界值以及电子温度(核电荷数)小于或者等于其临界值任意一条件时,等离子体对电子-电子相互作用的屏蔽效应不可忽略.     

光煤互补发电系统变工况能势匹配分析

光煤互补发电是应对能源结构多元化转型的有效方案,不同工况下系统多过程能势匹配是提高光煤互补发电系统效率的关键。本文建立了其能势匹配分析模型,研究光煤互补发电系统变工况过程能质传递和能势匹配规律,发现了不同工况下光煤流量分配比增加使太阳能集成子系统?损失增加,光电转换?效率有突降和最大值。100%THA额定光照下光电转换?效率最高为33.11%。因此调节光煤流量分配比是提高系统能势匹配程度的关键,并获得了不同工况下的优化调控策略。     

反射式赝热光源散斑场的三维特性研究

傅里叶变换关联成像通常采用透射式赝热光源,但透射产生散斑的纵向尺寸过大限制了成像纵向分辨率且透射式赝热光的光通量较低,这对实现三维傅里叶变换关联成像造成了阻碍。为解决这一问题,理论推导了反射式赝热光源散斑场的光强涨落关联函数,给出了散射屏放置在不同空间位置和倾斜角度时的纵向散斑尺寸。同时,进行了基于统计光学的数值模拟,模拟结果与理论结果吻合。结果表明,通过减小散射角和增大散射屏方位角等方法可以有效降低观察点处的纵向散斑尺寸,从而提高纵向成像分辨率。     

石墨烯莫尔超晶格

石墨烯莫尔超晶格来源于六方氮化硼衬底对石墨烯的二维周期势调控. 由于这种外加的周期势对石墨烯能带具有显著的调制作用, 近年来引发了人们广泛的关注. 利用氮化硼衬底上外延的单晶石墨烯薄膜, 我们系统研究了基底调制下的莫尔超晶格以及相关的物理特性. 首先, 我们在电子端和空穴端都观测到了超晶格狄拉克点, 并且超晶格狄拉克点同本征狄拉克点类似, 都表现出绝缘体的特性. 在低温强磁场下, 可以观测到到单层石墨烯和双层石墨烯的量子霍尔效应. 并且, 从朗道扇形图中, 可以清晰的看到磁场下形成的超晶格朗道能级. 此外, 利用红外光谱的方法研究了强磁场下石墨烯超晶格体系不同朗道能级之间的跃迁, 发现这种跃迁满足有质量狄拉克费米子的行为, 对应38 meV的本征能隙. 在此基础上, 我们在380 meV位置发现一个同超晶格能量对应的光电导峰. 通过利用旋量势中三个不同的势分量对光电导峰进行拟合, 发现赝自旋杂化势起主导作用. 进一步研究表明赝自旋杂化势强度随载流子浓度的增大显著降低, 表明电子-电子相互作用引起的旋量势的重构.     

激发态Li原子和基态Ar原子的相互作用势及低能弹性碰撞

在MRCI+Q/ang-cc-PCVQZ+DK理论基础上对LiAr第一激发态(A²Π)的势能曲线进行了理论计算, 采用HFD(Hartree-Fock dispersion)解析势能函数对得到的势能曲线进行拟合, 并得到了相应的光谱常数, 计算结果与实验值和大部分理论计算值符合得很好. 通过求解核运动的薛定谔方程完整地获得了每个电子态下J=0时的振动能级E_v、转动惯量B_v和6 个离心畸变常数(D_v, H_v, L_v, M_v, N_v, O_v). 然后采用分波法研究了低温及极低温度下激发态Li原子和基态Ar原子沿LiAr相互作用势的弹性碰撞, 在1.0×10^{- 12} –3.45×10^-6 eV碰撞能区内通过数值计算得到了这一弹性碰撞的总截面和各分波截面, 讨论了各分波截面对总截面的影响. 结果表明: 在入射能量低于10^-9 eV时弹性散射的总截面值很大且几乎为一常数, 总弹性截面的形状主要由s分波决定, 但是随着碰撞能量的增加, s分波对总截面的贡献不断减少, 高阶分波对散射截面的贡献逐渐增大.     

高增益相对论速调管放大器相位特性的模拟与实验研究

为实现高功率微波的相干功率合成, 开展了S波段高增益相对论速调管放大器输出微波相位特性的粒子模拟和实验研究, 粒子模拟与实验结果均表明电子回流是影响输出微波相位特性的主要因素. 在有效控制电子回流的情况下, 实验实现输出微波相位抖动小于± 10°, 锁相时间达90 ns. 以此计算, 若相位抖动在± 10° 内满足均匀分布, 十台该高增益相对论速调管放大器的功率合成效率将大于99%.     

基于PT对称高斯势的孤子单向散射的操控

本文运用数值模拟的方法讨论在PT对称高斯势中孤子的散射问题,包括演化动力学,孤子振幅和质心位置的传输动力学以及PT对称高斯势对孤子单向散射特性的影响.结果表明在一定的参数范围内,单个孤子或孤子串的散射都能展现出单向流的特性,并且可以通过适当地调节PT对称高斯势的参数来实现孤子单向散射的操控.     

金和银的晶格反演势的构建及应用

如何确定精确的原子间作用势一直是模拟计算的重要基础问题. 以面心立方金属金和银为对象, 采用第一性原理方法, 分别得到金和银的晶格内聚能-原子距离曲线及基态原子能曲线. 根据陈-莫比乌斯(Chen-Möbius)晶格反演理论和自编程序, 得到了精确的反演对势曲线. 对该曲线进行拟合, 通过比较不同势函数的拟合结果, 提出了双指数型的势函数解析式, 并得到具有全局性且高精度的拟合效果. 为了验证反演势的有效性, 利用反演势结果计算了金和银的声子谱并与Sutton-Chen提出的嵌入原子势和第一性原理计算得到的声子谱做比较. 分析表明, 反演势能够合理反映原子间的相互作用. 最后, 利用得到的结果, 计算了金和银的热膨胀系数和弹性模量等物理量, 计算结果与实验数据基本符合, 表明构建的金和银的反演势是准确有效的.     

Ba1-xKxFe2As2单晶(Tc=38.5K)磁通钉扎力与钉扎机理研究

铁基超导体是在2008年由Hosono发现的一种新型超导材料, 由于其具有上临界场高、各向异性小、临界电流密度大等优点, 在世界范围内引起了广泛关注. 以Ba_1-xK_xFe₂As₂为代表的FeAs-122系超导体具有结构简单、合成温度低、单晶容易制备等优点, 是物理学家和材料学家关注的焦点. 本工作在获得最优化掺杂的Ba_1-xK_xFe₂As₂单晶(T_c = 38.5 K)基础上, 通过分析其在不同磁场条件下电阻温度变化关系、不同温度条件下的磁滞回线等数据, 系统的研究了Ba_1-xK_xFe₂As₂单晶磁通钉扎力和磁通钉扎机理. 研究发现Ba_1-xK_xFe₂As₂超导体具有非常高的磁通钉扎势, 其中9 T的外场条件下, 其在H//c轴和H//ab面的钉扎势分别为5800 K和8100 K, 展示出良好的应用前景; 通过进一步分析发现, 其磁通钉扎机理应是由于晶格内部的小尺寸缺陷引起的电子平均自由程变化而导致的δl钉扎.     

宽谱窄脉冲高功率微波产生的初步研究

为了探索短电脉冲产生高功率微波技术,采用理论和粒子模拟方法分析了短电脉冲(脉宽不大于30ns)驱动S波段相对论扩展互作用腔振荡器(REICO)产生高功率宽谱的技术可行性,开展了原理性的实验验证。采用Marx发生器产生的前沿15ns、后沿30ns、电压560kV、束流2.8kA的类三角形电子束脉冲激励REICO,模拟产生了410MW、脉宽8ns、相对瞬时带宽2.7%的微波,实验输出了160MW、脉宽10ns、中心频率2.75GHz、瞬时相对带宽2.8%的高功率微波。