质子碰撞电离过程中程函近似效应的理论研究

分别利用连续扭曲波方法和初态程函近似-连续扭曲波方法对质子碰撞电离氖原子1s,2s,2p壳层后随电离电子能量变化的单重微分散射截面(SDCS)和二重微分散射截面(DDCS)及总截面进行了计算,所得结果与部分实验数据符合得很好.详细探讨了各壳层SDCS和DDCS的细致结构以及质子碰撞的电离机制.结果表明,对于氖原子2p壳层,随着入射质子能量的增加,SDCS的区域变长,幅度减小,在低能区以软电离为主;而DDCS出现的峰均迅速减小.此外,分析了初态程函近似对SDCS和DDCS的影响,发现该效应对截面的影响在低能入射时非常明显,随着入射能量的增大,这种影响逐渐减弱.     

基于气体放电等离子体射流源的模拟离子引出实验平台物理特性

离子引出过程是原子蒸气激光同位素分离中非常重要的物理过程之一,而其中关键的等离子体参数(等离子体初始密度和电子温度等)均会对离子引出特性产生影响.基于千赫兹电源驱动的氩气高压交流放电等离子体射流源,建立了离子引出模拟实验平台-2015 (IEX-2015),开发了用于诊断氩等离子体参数的"碰撞-辐射"模型,对等离子体射流区的电子温度和电子数密度等关键参数进行了测量.结果表明,电源输入功率和驱动频率以及工作气体流量均会对等离子体射流区的电子温度和数密度产生影响;在真空腔压强为10~(-2)Pa量级下,射流区电子数密度和电子温度的可调参数范围分别为10~9—10~(11)cm~(-3)和1.7—2.8 e V,这与实际离子引出过程中的等离子体参数范围相近.在此基础上,开展了不同引出电压、极板间距和电子数密度条件下初步的离子引出实验,所得到的离子引出电流变化规律亦与实际原子蒸气激光同位素分离中的离子引出特性定性一致.上述研究结果验证了在IEX-2015上开展离子引出模拟实验的可行性,为后续深入开展离子引出特性的实验研究准备了良好的条件.     

8—9.5 keV正电子致Ti的K壳层电离截面的实验研究

低能正电子碰撞原子内壳层电离截面的实验数据目前还很缺乏,从而影响了对近年来发展的各相关理论模型的检验,限制了慢正电子束流技术在诸多领域中的应用.本文采用慢正电子束流装置产生的8—9.5 keV正电子束碰撞纯厚Ti靶,利用硅漂移探测器(SDD)收集正电子碰撞Ti靶产生的X射线,同时采用高纯锗探测器在线获得与靶碰撞的入射正电子数,从而得到Ti的K壳层实验产额,并基于蒙特卡罗模拟程序PENELOPE获得模拟产额.将实验产额分别与内壳层电离截面数据库采用经典光学数据模型(ODM)和扭曲波玻恩近似理论模型(DWBA)的蒙特卡罗模拟产额进行对比,发现基于ODM理论模型的模拟产额与实验值有较大的偏差,基于DWBA理论模型的模拟产额与实验结果符合较好.根据实验产额和基于DWBA理论模型的模拟产额的比较结果,对蒙特卡罗模拟程序使用的DWBA理论模型数据库进行修正后再进行模拟和比较,从而得到可靠的8—9.5 keV正电子致Ti原子K壳层电离截面数据.     

弹塑性自黏结颗粒聚合体碰撞破损的离散元法模拟研究

利用颗粒离散元方法,并结合接触力学理论,对自黏连、弹塑性颗粒聚合体碰撞破损的细观力学机理进行了模拟研究。在颗粒间塑性变形存在的条件下,研究了颗粒物碰撞损伤。将弹性颗粒体碰撞与弹塑性颗粒体碰撞结果作了比较。结果表明:其他同等条件下,与弹性颗粒聚合体相比,弹塑性颗粒聚合体的损伤模式多为衰变或解体,而非断裂,其原由可以归结为塑性变形引起的额外能量损耗;其他同等条件下,与弹性颗粒聚合体比较而言,弹塑性颗粒聚合体碰撞加载阶段平板撞击力波动振幅较小,加载时间较长,撞击力峰值较大,且峰值出现的时间较晚,而损伤率却较大,其原因可以归结为颗粒间塑性变形对动能损耗、局部结构变化、内部力传播的影响。     

含双间隙连杆机构动力学仿真与实验

为考察含双间隙连杆机构的动力学行为,进行了仿真和实验研究。在仿真中,基于ADAMS软件建立了一个非线性接触力模型。同时,设计和建立了一个实验装置来对仿真结果进行验证。分别讨论了间隙尺寸、加载频率和加载力幅值对接触碰撞力的影响。结果表明,间隙的存在会影响传递力曲线,使机构产生明显的振动冲击,间隙大小和加载速度是影响机构动态响应的主要因素。实验结果证明了本文模型的正确性。     

1.0 MeV电子碰撞引起Ta 和Au 内壳电离截面的测量

无论对深入理解电子-原子的作用机制,还是在材料等领域的实际应用,电子轰击原子的内壳电离截面都具有重要意义。当前电子碰撞引起原子内壳电离的实验数据多集中在几十keV 入射能量和中小Z 靶原子,其它数据相对比较缺乏。本工作以能量为1.0 MeV电子轰击Ta 和Au 靶,通过测量靶原子特征X射线的产额,获得其K壳电离截面分别为13.3 和10.1 b,L 壳电离截面分别为554 和338 b。并将实验结果和相应的理论进行了对比,结果显示,本实验测得的K壳电离截面与Casnati、Hombourger 理论值、L 壳电离截面与Scoeld和Born-Bethe 的理论值相符。Accurate experimental data for atomic inner-shell ionization cross-sections by electrons are of basic importance both in understanding inelastic electron-atom interaction and its application. Up to now, most of available data on this process were mainly concentrated on the low and medium Z atoms by the bombardment of low energy electrons. In present experiments K-shell and L-shell ionization cross-sections of Ta and Au in collisions with 1.0 MeV eleltron were determined by measuring the characteristic X-rays emitted from the target atoms. For the present collision systems the K-shell ionization cross-sections were found to be 13.3 and 10.1 b,and the L-shell ionization cross sections were 554 and 338 b, respectively. The measured K-shell ionization cross sections are in reasonable agreement with the theoretic predictions of Casnati and Hombourger, while L-shell ionization cross sections are consistent with the theoretical results of Soc eld and Born-Bethey.     

超高碰撞能23.84 kJ/mol下反应F+D2→DF+D的交叉分子束研究

本文搭建了一套新的实验设备,首次将氢原子里德堡态标记的飞行时间谱技术与激光爆破束源技术相结合,进行超高碰撞能下化学反应的动力学研究. 初步进行了F+D₂→DF+D在超高碰撞能23.84 kJ/mol下的实验研究. 在研究中应用了两种类型束源：一类是通过激光爆破过程产生的高能F原子束源,另一类是通过液氮冷却脉冲阀而产生的D₂束源. 实验中探测了反应产物振动态分辨的微分散射截面. 结果显示,大部分反应产物DF主要呈现侧向和后向散射分布,而产物DF(v''=4)则主要分布在前向. 对前向散射产物DF(v''=4)的动力学来源进行了讨论.     

BrCN分子的电子碰撞离子对解离

离子对解离是一类重要的分子过程,常发生于分子被激发到超激发态. 与光激发的离子对解离实验研究不同,电子碰撞的相关过程研究尚存在实验挑战,特别是在测定其阈值方面. 本文报道了相关的利用单色化电子碰撞分子的实验研究进展. 以BrCN→Br^-+CN⁺离子对解离为例,根据CN⁺离子出现能测定其解离阈值为13.78 eV,同时在16.09 eV获得了CN⁺离子的时间切片速度影像且显示出动量分布的各向异性.     

低真空条件下炸药强爆轰驱动超高速飞片实验研究

 采用X光照相和电探针技术进行低真空条件下炸药强爆轰驱动超高速飞片实验研究,得到了在不同时刻超高速飞片撞击静止靶的图像。实验结果表明,在低真空条件下,通过多级爆轰驱动方法得到次级飞片速度较高,而且具有相当好的平面性。     

超高速发射实验模型的数值计算

 采用三阶精度PPM（Parabolic Piecewise Method）方法和VOF（Volume of Fluid）相结合,运用Lagrange-Remapping算法,编制了多介质流体高精度欧拉计算程序MFPPM,可以对多介质复杂流场进行数值计算。对程序计算精度进行了测试,并应用于超高速发射实验模型数值计算,对Sandia实验室不带会聚作用的实验模型进行了一维计算以及带会聚作用的实验模型进行二维计算并与其实验结果和CTH计算结果进行对比,其中一维计算最大相对误差1%,二维计算相对误差4.7%,在此基础上对超高速发射设计模型进行了初步计算。