甲烷团簇与氘团簇的团簇源特性比较

利用瑞利散射法测量了特定喷嘴产生的甲烷团簇及氘团簇的大小随背压的变化曲线。将团簇大小的实验值与Hagena理论进行了比较,当背压超过3 MPa时,两种团簇的实验值都明显高于理论值。实验发现,特定喷嘴在相同的背压下,常温(298 K)甲烷团簇尺寸小于低温(80 K)氘团簇尺寸,而甲烷团簇中氢原子数至少是氘团簇中氘原子数的1.98倍。     

低温高背压氘团簇源特性研究

为了产生大尺度氘团簇用于与强激光相互作用研究，研制了低温高背压团簇源.利用瑞利散射法对团簇尺度与气体背压相关性和团簇的形成演变过程进行了研究.得到团簇尺度N_c随背压的指数变化关系为N_c∝P^2.89₀，当气体温度为80K，背压P₀为48×10⁵Pa时，氘团簇尺度N_c≈2630，并得到了团 关键词： 氘团簇 团簇源 瑞利散射 激光与团簇相互作用     

强激光场中氘团簇的离子能谱与团簇尺度

在SILEX-Ⅰ装置上进行了超短超强激光与氘团簇相互作用的实验。采用法拉第筒测量了激光与氘团簇靶相互作用后发射出的氘离子能谱,并根据氘离子能谱计算出氘团簇的尺寸和分布。由于激光预脉冲的影响,得到了团簇的尺度比瑞利散射测量的结果小。这些结果对团簇源制备系统的改进和优化激光打靶有着重要的参考意义,而且可以为团簇尺度的测量提供一种新的方法。     

强激光场中氘团簇的离子能谱与团簇尺度

在SILEX-Ⅰ装置上进行了超短超强激光与氘团簇相互作用的实验。采用法拉第筒测量了激光与氘团簇靶相互作用后发射出的氘离子能谱,并根据氘离子能谱计算出氘团簇的尺寸和分布。由于激光预脉冲的影响,得到了团簇的尺度比瑞利散射测量的结果小。这些结果对团簇源制备系统的改进和优化激光打靶有着重要的参考意义,而且可以为团簇尺度的测量提供一种新的方法。     

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.     

气体凝聚团簇源中团簇形成的DSMC研究

利用直接模拟蒙特卡洛方法(DSMC),模拟了气体凝聚团簇源在不同的腔长,不同的腔壁温度和不同惰性气体的含量的条件下,Cu团簇的尺寸分布.模拟结果表明:腔的长度越长,产生大团簇的比例越大;腔壁的温度越低,产生的大团簇的比例越大;惰性气体的含量比例越高,产生的大团簇的比例越小;相同的惰性气体含量下,He/Ar比值越高,产生大团簇的比例越大.     

磁控溅射气体团簇源中团簇形成的DSMC研究

利用直接模拟蒙特卡洛方法(DSMC) ,模拟了磁控溅射气体团簇源中Cu+ (Cu-)的含量比例不同的条件下,Cu团簇的尺寸分布。模拟结果表明：随着含量比例的增加,团簇的尺寸分布变窄了,不带电的团簇的比例增加,不带电的铜团簇分布的最大值减小,相应的带正电荷和带负电荷团簇的比例减小;相同的含量比例下,带正电的团簇的尺寸分布与带负电荷的团簇的尺寸分布基本相同;初始Cu- 比Cu+ 的含量比例大时,输出的主要是带负电荷的团簇,带正电荷和不带电的团簇占很小的比例;Cu-含量比例的增加,负Cu团簇的尺寸分布减小。     

磁控溅射气体团簇源中团簇形成的DSMC研究

利用直接模拟蒙特卡洛方法(DSMC) ,模拟了磁控溅射气体团簇源中Cu+ (Cu-)的含量比例不同的条件下,Cu团簇的尺寸分布。模拟结果表明：随着含量比例的增加,团簇的尺寸分布变窄了,不带电的团簇的比例增加,不带电的铜团簇分布的最大值减小,相应的带正电荷和带负电荷团簇的比例减小;相同的含量比例下,带正电的团簇的尺寸分布与带负电荷的团簇的尺寸分布基本相同;初始Cu- 比Cu+ 的含量比例大时,输出的主要是带负电荷的团簇,带正电荷和不带电的团簇占很小的比例;Cu-含量比例的增加,负Cu团簇的尺寸分布减小。     

气体密度对瑞利散射法测量团簇尺寸影响的初步分析

 瑞利散射法被广泛地应用于测量团簇尺寸,通常视散射信号的强弱只正比于团簇的大小。从理论推导得到瑞利散射信号并不仅仅是团簇尺寸的函数,而与团簇尺寸、气体密度和结合率均有关系,认为采用瑞利散射法测量团簇尺寸应考虑气体密度对测量结果的影响。并用该分析方法研究了氩团簇沿喷嘴轴线的尺寸分布情况：团簇尺寸沿喷嘴轴线并不是单纯的单调变化,而是在某个位置达到最大值,并且这个位置与背景压强等因素有关。     

气体密度对瑞利散射法测量团簇尺寸影响的初步分析

瑞利散射法被广泛地应用于测量团簇尺寸,通常视散射信号的强弱只正比于团簇的大小。从理论推导得到瑞利散射信号并不仅仅是团簇尺寸的函数,而与团簇尺寸、气体密度和结合率均有关系,认为采用瑞利散射法测量团簇尺寸应考虑气体密度对测量结果的影响。并用该分析方法研究了氩团簇沿喷嘴轴线的尺寸分布情况：团簇尺寸沿喷嘴轴线并不是单纯的单调变化,而是在某个位置达到最大值,并且这个位置与背景压强等因素有关。     

超声喷流Ar团簇生长演化过程及团簇尺寸轴向分布的实验研究

针对特定形式的喷嘴产生的Ar气体团簇,利用瑞利散射法研究了团簇的生长演化过程,测量了不同背压下空间轴向上的团簇尺度,得到了团簇尺寸随轴向距离与背压的关系.实验发现,在20—60 atm（1 atm=1013 kPa）背压范围内,距离喷嘴出口5 mm处,Ar团簇尺度最大. 关键词： 超声喷流 Ar团簇 瑞利散射 团簇尺度     

Growth of deuterium clusters in a gas jet and ion energy spectrum of clusters in ultra-short laser field

Large deuterium clusters are generated using a cryogenic pulse valve with a cone nozzle (21 mm long, 4° open angle). Rayleigh scattering experiment is carried out to obtain the scaling relation between scattering signal SR and backing pressure P0. A method using the Coulomb explosion model is proposed to verify that the clusters continue to grow after their leaving the nozzle. Our experiments suggest a tentatively optimized position for laser cluster interaction.     

超短强激光脉冲激励甲烷团簇的内电离机理

采用三维粒子动力学模拟方法研究了甲烷团簇在超短强激光脉冲激励下的爆炸动力学行为,重点讨论了几种典型的内电离机理对团簇爆炸过程中离子的价态和动能的影响.研究表明,在激光脉冲强度比较小的情况下,团簇中的原子主要是在光场作用下通过隧道电离的方式发生电离.当激光场进一步增强时,势垒压低电离是电离的主要方式.在相同的较高激光强度下,团簇更容易通过势垒压低电离达到高的电离价态.团簇发生电离后,其内部库仑电场的点火电离效应和内部滞留自由电子的碰撞电离效应也将增强团簇的再次电离过程. 关键词： 超短强激光脉冲 甲烷团簇 内电离     

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     

Coulomb expansion of deuterated methane clusters irradiated by an ultrashort intense laser pulse

The simulations of three-dimensional particle dynamics show that when irradiated by an ultrashort intense laser pulse, the deuterated methane cluster expands and the majority of deuterons overrun the more slowly expanding carbon ions, resulting in the creation of two separated subelusters. The enhanced deuteron kinetic energy and a narrow peak around the energy maximum in the deuteron energy distribution make a considerable contribution to the efficiency of nuclear fusion compared with the ease of homonuelear deuterium clusters. With the intense laser irradiation, the nuclear fusion yield increases with the increase of the cluster size, so that deuterated heteronuelear clusters with larger sizes are required to achieve a greater neutron yield.     

低密度大尺寸团簇形成的诊断研究

利用线性啁啾散射光谱测量法,研究了背压对团簇尺寸的影响以及团簇形成过程中尺寸的变化过程. 同时发现低密度大尺寸团簇的形成,可以作为相关实验需要的干净且重要的团簇靶. 关键词： 团簇 飞秒强激光 尺寸测量 线性啁啾光谱散射