瑞利散射法研究超声喷流二氧化碳团簇尺度轴向分布

针对特定尺度的小锥喷嘴,用瑞利散射方法研究了超声喷流二氧化碳团簇的瑞利散射信号S和团簇尺度N的轴向分布.实验发现,散射信号强度的对数ln(S)随着轴向距离Z的平方根的增大线性减小,团簇尺度最大位置出现在距喷嘴轴向距离4 mm附近,在背压6—17 bar范围内散射信号S与背压P满足S∝P^3.6—4.2,测量到最大的团簇约为1.6×10⁴分子/团簇. 关键词： 二氧化碳团簇 轴向分布 团簇尺度 瑞利散射     

An Experimental Observation of Axial Variation of Average Size of Methane Clusters in a Gas Jet

Axial variation of average size of methane clusters in a gas jet produced by supersonic expansion of methane through a cylindrical nozzle of 0.8 mm in diameter is observed using a Rayleigh scattering method. The scattered light intensity exhibits a power scaling on the backing pressure ranging from 16 to 50bar, and the power is strongly Z dependent varying from 8.4 （Z = 3mm） to 5.4 （Z = 11mm）, which is much larger than that of the argon cluster. The scattered light intensity versus axial position shows that the position of 5mm has the maximum signal intensity. The estimation of the average cluster size on axial position Z indicates that the cluster growth process goes forward until the maximum average cluster size is reached at Z - 9 mm, and the average cluster size will decrease gradually for Z 〉 9 mm.     

基于麦克风的气体超声分子束飞行速度的实验研究

超声分子束的膨胀和输运过程是一个较为复杂的分子动力学问题,相关的参数较难准确计算.本文基于麦克风测量方法研究了多种气体(H_2, D_2, N_2, Ar, He, CH_4)超声分子束在自由膨胀过程中的平均速度及其沿出射方向在远域空间(喷射距离/喷嘴直径310)的演变情况,获得了较大范围内分子束平均速度分布随气体种类、温度、气压和膨胀距离的变化规律.结果表明, H_2, D_2, He分子束的速度分别只占各自理论极限速度的54%, 60%和68%,且在远域空间速度下降较快.而CH_4, N_2和Ar分子束的速度与其各自的极限速度十分接近,占比分别为85%, 92%和99%,且在远域空间速度下降较缓.     

Quality control and database on resistive plate chambers for the BESⅢ experiment

The chamber production and installation of the BESⅢ MUON identifier system have been finished. The cosmic ray test result after installation shows that the average efficiency is bigger than 95% and can meet the requirement of the design report. A database including all the chamber parameters and performance data has been constructed and is accessible online. The quality control procedures during the production and the database are described.     

Test of BESⅢ RPC in the avalanche mode

The installation of the BESⅢ RPC system has been completed. Cosmic ray test results show that they perform very well in streamer mode and meet the BESⅢ requirements. We have tested several RPCs in the avalanche mode with the addition of extra SF₆ in the gas mixture. We find an efficiency plateau that reaches ～95%, and a time resolution of 1.8 ns. This demonstrates that the BESⅢ-type RPC can work in the avalanche mode as well.     

基于双粒子方位角关联方法研究费米能区重离子碰撞中横向流的入射能量依赖关系

基于双粒子方位角关联(2pAC)方法开展了费米能区⁶⁴Zn轰击⁵⁸Ni靶的重离子碰撞中横向流入射能量依赖的实验研究。利用考虑了单个事件中参考粒子对剩余体系反冲修正的改进的2pAC方法和已有的2pAC方法分别抽取了26,35和47MeV/u能量下⁶⁴Zn+⁵⁸Ni半中心碰撞的相对横向流强度,发现横向流的强度随入射能量增加而减弱的趋势与抽取横向流过程中是否考虑反冲修正无关,但考虑反冲修正时得到的横向流相对强度对比未考虑反冲修正时显著减小。通过线性拟合得到的相对横向流强度-入射能量关系,进一步获得了⁶⁴Zn+⁵⁸Ni半中心碰撞的平衡能分别为(110.1±5.8) MeV/u(改进的2pAC方法)和(128.0±5.6) MeV/u(已有的2pAC方法)。对比以往基于常规反应平面重建方法抽取得到的结果发现,基于改进的2pAC方法得到的结果与以往基于常规方法测得的平衡能-碰撞参数关系符合很好;相反,基于已有2pAC方法得到的结果被显著高估。对比结果证明了在利用2pA...     

超声喷流氩氢混合团簇特性研究

利用瑞利散射方法研究了超声喷流Ar-CH4混合团簇和超声喷流Ar-H2混合团簇的特性.通过测量不同混合比例和不同背压下所形成混合团簇的散射信号发现,当用Ar气和CH4的混合气体进行超声喷流时很容易形成Ar-CH4混合团簇,当Ar气含量为50%时混合团簇尺度最大且大于相同气压下纯Ar团簇尺度和纯CH4团簇尺度.实验发现,与纯H2团簇只能在低温条件下获得不同,常温下即可形成Ar-H2混合团簇,实现了常温下含氢团簇的获取,从而有效降低了制备成本.在H2含量大于40%时混合团簇开始形成并在60%时达到最大尺度.含氢(氘)混合团簇在氢(氘)团簇的基础上引入了更重的异核Ar元素,在激光氘团簇聚变实验中它将进一步加速氘离子从而获得更高的能量,并具有更高的中子产额和聚变效率.     

静态真空对超声喷流气体团簇制备的实验研究

研究了靶室静态真空对超声喷流气体团簇产生和制备的影响.通过瑞利散射方法测量了不同静态真空度下超声喷流氩团簇的尺度和密度参数,发现在喷嘴出口附近团簇尺度和密度受静态真空度的影响较小;在距离喷嘴较远处,氩气团簇存在同氢气团簇类似的自限制效应,验证了自限制效应在团簇制备、输运过程中的重要作用.该结果对于建造基于激光聚变原理的桌面中子源具有较大的参考意义,可据此简化真空装置以降低运行和维护成本.     

基于扫描电镜和能谱仪的薄膜表面形貌和厚度同时测量研究

扫描电子显微镜通过电子束轰击样品产生的二次电子、背散射电子等实现对样品表面形貌的观测，通过对样品横断面的观测来获得薄膜厚度信息，但难以实现对薄膜表面形貌和厚度的同时观测。通过能谱仪研究各种厚度的薄膜同其激发的特征X射线计数率之间的关系，实现了通过特征X射线计数率来测量薄膜厚度的方法。对于激光吹气系统所需的钨薄膜而言，结果表明，计数率随薄膜厚度的增加先线性增加后趋于稳定，利用该曲线的直线部分作为刻度曲线，可实现对5～19μm范围内钨薄膜表面形貌和厚度的同时测量，精度约为10%,通过增加电子能量可实现对更厚样品的测量。该方法可推广到其他种类的薄膜研究，有助于推动薄膜物理研究的开展。