蓝宝石冲击消光晶向效应的第一性原理

蓝宝石的冲击消光现象是高压领域中的研究热点.低压段(86 GPa范围内)的实验研究表明蓝宝石的冲击消光与晶向相关,但在高压段(压力范围:131255 GPa)是否也具有晶向相关性目前尚不清楚.为此,利用第一性原理方法,分别计算了八个不同晶向的蓝宝石理想晶体和含氧离子空位缺陷晶体在高压段的光吸收性质,结果发现:1)蓝宝石在高压段的冲击消光表现出明显的晶向效应,且该效应还随压力增大而增强;一步的数据分析可以看出,在冲击实验采用的波段内,a晶向的消光最弱(透明性最好),c晶向的消光最强与c晶向的消光接近,g晶向的消光要弱于s晶向的消光.鉴于此,如果在高压段开展加窗冲击波实验,建议选择a晶向或m晶向的蓝宝石作为其光学窗口.本文结果不仅有助于深入地认识蓝宝石在极端条件下的光学性质,而且对未来的实验研究有重要的参考作用.     

相变及空位缺陷对高压下GeO_2光学性质的影响

本文采用第一性原理方法,在100 GPa的压力范围内,计算了GeO_2理想晶体和含锗、氧空位点缺陷晶体的光学性质.吸收谱数据表明,压力诱导的三个结构相变对GeO_2晶体的吸收谱均有影响:第一个相变将导致其吸收边蓝移,而第二和第三相变将使得其吸收边红移.锗和氧空位点缺陷的存在将导致GeO_2的吸收边红移,但氧空位点缺陷引起的红移更明显.尽管如此,分析发现,在100 GPa的压力范围内,压力、相变以及空位点缺陷等因素都不会导致GeO_2晶体在可见光区出现光吸收现象(是透明的).波长在532 nm处的折射率数据显示,在GeO_2的四个相区,其折射率均随压力增加而降低;而且,GeO_2的三个结构相变以及锗、氧空位点缺陷都会导致其折射率有所增大.本文预测,GeO_2有成为冲击光学窗口材料的可能.     

氩等离子体物态方程的TF简化模型

对于高温高压下氩等离子体的电离度和物态方程,本文给出了一种基于Thomas-Feimi(TF)统计模型的简化计算新方法:首先将TF模型电离势的数值结果进行函数逼近,给出一个便于数值求解的计算电离度的近似计算方法,并由此计算了局部热动平衡下的氩等离子体在10～1000 eV高温范围内的物态方程.计算结果与国外报道的其他几种理论模型的计算结果均符合很好,与实验值也吻合较好.本文所提出的简单模型也适用于计算混合物物态方程,可以在电磁发射技术领域中的强电离等离子体中有更为广阔的应用前景.     

钽酸锂、蓝宝石在高压下的光学性质从头算研究

采用量子力学从头算和赝势平面波基组以及非局域广义梯度近似(PP-GGA)方法对两种光学窗口材料(单晶LiTaO3和蓝宝石α-Al2O3)在0~250 GPa静水压力范围内的光学透明性进行了研究.结果表明,随着压力的增加蓝宝石和钽酸锂的最大吸收峰位置均向低波长区移动(蓝移).蓝宝石在0~250 GPa压力下,可见光范围内一直保持其透明性,而LiTaO3则在高压下时就变得不透明了,其原因是钽酸锂的前沿能带闭合而导致其吸收带宽随外界压力的增大变宽所致.     

Equation of State of Dense Liquid Nitrogen in the Region of the Dissociative Phase Transition

We have measured the equation of state for liquid nitrogen compressed dynamically to a pressure of 10-60 GPa by employing a two-stage light-gas gun.The data show a continuous phase transition above the shock pressure of 33GPa,as indicated previously by shock wave experiments.A theoretical model has been derived to examine the experimental data by inducing a molecular dissociative fraction.According to theoretical and experimental date the phase transition was thought to be a molecular dissociative phase transition.     

液Ar冲击压缩特性的理论计算

用exp-6有效两体势模型和液体变分微扰理论计算了液Ar冲击压缩曲线,在35GPa以下的压力范围内计算的冲击压缩曲线与Thiel及Nellis等人的实验数据及其它理论的计算结果符合较好。计算结果表明文中所选的势较为准确地反映了液体分子间的相互作用。也对较高冲击压力下理论计算的冲击曲线和实验结果之间的偏差作了分析,结合不透明度实验的结果,我们认为当压力超过35GPa,温度在12000K以上时,液Ar体系电子激发对系统热力学状态有较大影响。     

反应气体驱动二级轻气炮发射特性实验及数值计算

通过实验确定了20/57mm构型反应气体驱动二级轻气炮的气体装填参数与弹丸动能的关系。实验结果表明,反应气体驱动二级轻气炮的弹丸动能与气体反应化学能之间基本满足二次函数关系,系统发射稳定性满足加载实验要求。发展了基于气体爆轰模型的计算方法,通过数值计算获得了反应气体驱动二级轻气炮的发射特性,弹丸速度的计算结果与实测结果吻合较好。     

高压下LiYF4晶体光学性质的第一性原理研究

本文采用第一性原理方法,在100 GPa的压力范围内, 计算了LiYF4理想晶体和含空位点缺陷晶体的光学性质.吸收谱数据表明,在100 GPa范围内,压力和相变因素的存在不会改变LiYF4晶体在250-1000 nm的波段内没有光吸收的事实. 氟、钇空位点缺陷的出现会使得LiYF4的吸收边蓝移,而锂空位点缺陷将导致它的吸收边微弱红移(但在250-1000 nm的波段内它仍不具有光吸收行为).波长在532 nm处的折射率数据显示, 在LiYF4的三个结构相区,其折射率均随压力的增加而增大. LiYF4从白钨矿结构到褐钇铌矿结构的相变会使得其折射率略微增加,但从褐钇铌矿结构到类黑钨矿结构的相变将导致其折射率显著降低. 同时,空位缺陷的存在将引起LiYF4的折射率明显增大. 分析指明,LiYF4有成为冲击窗口材料的可能. 本文所获得的信息对未来的实验研究有参考作用.     

Design and Parameter Analysis for Explosive-Driven Demagnetization Pulsed Power Source

We design a pulsed power source based on the technique for explosive-driven demagnetization. The physical process and geometry structure of this power source are described in detail and several formulae are deduced to predict some important properties of the power source. With a φ 40 mm × 20 mm× 10 mm cylindrical magnet, the maximum output voltage and current reaches 125.5 V and 862.9A, respectively. The rise time of the front edge of the output voltage is about 264ns. On the 0.05 Ω simulative load, the net power is 37kW.     

固态氩弹性性质的量子力学从头计算

本文从量子力学第一性原理出发,用平面波赝势 (PWP)结合广义梯度近似(GGA)密度泛函理论方法,计算了零温下固态氩晶体0～82 GPa压力范围内的弹性性质,体系电子-离子相互作用采用硬赝势描述.计算结果与静高压实验数据良好相符,通过计算表明采取合理的方法和计算参数,惰性气体固态晶体高压下的力学性质可以比较准确地计算出来,这可为实验上难于进行研究的物质提供有意义的参考.