常温核聚变研究进展评述

早在1989年芶清泉教授就以原子分子物理和晶体物理为基础提出了冷聚变机理的理论.按照此理论,在晶体中可以实现冷聚变,产生超热和聚变产物4He.在此理论提出后,我们在实验研究中观测到了以Pd或Tin为阴极电解重水过程中产生的明显的超热效应与聚变产物4He.这表明我们提出的理论预言是正确的,在过去的18年中我们进一步进行了反复深入的理论和实验研究,所得结果将在本文中进行系统总结和讨论.     

重氢原子进入钛晶体中引起的晶体结构转变与电解重水过程中“过热”现象的关系

对重氢原子进入钯或钛晶体中可能引起常温核聚变的机理探讨与实验研究结果，已在文献［１］中作了报导。后来又对钛阴极材料，在使用前后进行了Ｘ射线结构分析。发现在电解过程中发生过“过热”现象的钛阴极材料的晶体结构由原来的密排六方结构转变为立方结构，而没有发生“过热”现象的钛阴极材料的晶体仍然保持电解前的密排六方结构     

Study of deuterium charging in palladium by the electrolysis of heavy water: Heat excess production

Summary An experiment based on the electrolysis of heavy water with a palladium cathode is reported. The production of excess power during the electrolysis has been measured with the help of a quite accurate and reliable calorimeter. The correlation of the detected power excess with some meaningful parameters of the experiment is investigated. Some of the features of the experiment permit to investigate the dynamics of deuterium in the palladium lattice, which is thought of as the basic phenomenon for excess power production.     

冷聚变的全原子论

早在1989年我首先就以原子分子物理和晶体物理为基础,提出了一个冷聚变机理的初步理论.按照此理论,在晶体中两个氘核可以实现冷聚变,产生超热和聚变产物~4He.在此理论提出后,我们在实验研究中观测到以Pd或Ti为阴极电解重水过程中产生的明显的超热效应与聚变产物~4He.这表明我们提出的理论预言是正确的.但在过去长时间里,仍有很多学者对冷聚变产生的机理一直很不理解.为了对冷聚变机理有一个更清楚的解释,使其易于被理解和接受,我们在过去的20年中进行了反复深入的理论与实验研究.经过进一步深入分析,我们发现晶体中的冷聚变实际上是两个氘原子以全原子状态相互作用而产生的.因此提出了冷聚变的全原子论,并在本文中详细阐述.按照此理论进行分析,发现我们还可以用冷聚变的办法,得到~3He产物.这是很重要的发现,因为我们可以在地面上人造出核能原料~3He,就不一定要跑到月球上面去开采~3He了.     

溅射功率对直流磁控溅射Ti膜结构的影响

 采用直流磁控溅射方法制备了纯Ti膜,研究了不同功率下Ti膜的沉积速率、表面形貌及晶型结构,并对其应力进行了研究。研究表明：薄膜的沉积速率随溅射功率的增加而增加,当溅射功率为20 W时,原子力显微镜(AFM)图像显示Ti膜光洁、致密,均方根粗糙度最小可达0.9 nm。X射线衍射(XRD)分析表明薄膜的晶体结构为六方晶型,Ti膜应力先随溅射功率增大而增大,在60 W时达到最大值（为945.1 MPa）,之后随溅射功率的增大有所减小。     

高效全固化紫外四倍频激光器的研究

用半导体激光器抽运的调Q YLF倍频激光器抽运掺钛蓝宝石激光器，用LBO晶体在腔内产生二次谐波，再聚焦到BBO晶体上产生四次谐波深紫外激光。为了提高谐波转换效率，在腔内分别插入了单片、组合双折射滤光片和聚焦透镜，在平均功率为3.6W，波长为527nm的抽运光下得到410mW，417nm的蓝光。用长焦距的透镜聚焦二次谐波，得到34mW，208nm的紫外脉冲激光。从实验上详细研究了基频光的线宽对二次谐波效率的影响，二次谐波的线宽对四次谐波效率的影响、基频光的波长对四次谐波产生效率的影响。全面地分析了单片和组合大拆射滤光片及抽运功率对钛蓝宝石激光器基频光的脉宽、线宽等参量的影响。     

钛氧化物结构及其拉曼光谱表征

采用密度泛函理论(DFT),对几种钛的氧化物晶体结构进行了几何构型优化,得到了与X-ray晶体衍射实验结果相一致的结构参数。在优化几何构型基础上进行了分子振动模的分析和计算,钛氧化物均采用数字化基组和局域密度近似,并选择vwn对局域交换相关能量参数化,使用自旋非限制函数。同时,测定了钛的氧化物(TiO, Ti₂O₃,Ti₃O₅,锐钛矿型TiO₂和金红石型TiO₂)几种晶体的拉曼光谱,并分别解释了相关的拉曼活性振动模。结果表明：计算的频率与实验结果比较一致,理论计算频率可以指导实验谱图谱峰位置的归属分析。通过钛的一系列氧化物的常温拉曼光谱分析, 得知不同氧化物有不同特征峰,有利于含钛氧化物材料类型的诊断,为沟通结构和性能的相互关系奠定基础。     

Scalable concept for diode-pumped high-power solid-state lasers

A new, scalable concept for diode-pumped high-power solid-state lasers is presented. The basic idea of our approach is a very thin laser crystal disc with one face mounted on a heat sink. This allows very high pump power densities without high temperature rises within the crystal. Together with a flat-top pump-beam profile this geometry leads to an almost homogeneous and one-dimensional heat flux perpendicular to the surface. This design dramatically reduces thermal distortions compared to conventional cooling schemes and is particularly suited for quasi-three-level systems which need high pump power densities. Starting from the results obtained with a Ti:Sapphire-pumped Yb:YAG laser at various temperatures, the design was proved by operating a diode-pumped Yb:YAG laser with an output power of 4.4 W and a maximum slope efficiency of 68%. From these first results we predict an exctracted cw power of 100 W at 300 K (140 W at 200 K) with high beam quality from a single longitudinally pumped Yb: YAG crystal with an active volume of 2 mm³. Compact diode-pumped solid-state lasers in the kilowatt range seem to be possible by increasing the pump-beam diameter and/or by using several crystal discs.     

高效连续波钛宝石激光器的优化设计及实验研究

运用ABCD律及自再现条件对钛宝石线性腔的折叠角进行了优化,从而大大提高了钛宝石晶体中光束束腰的耦合效率同时实验上对连续钛宝石激光器进行了研究,采用20mm长的钛宝石晶体和10%输出耦合镜,并运用优化后的折叠角,最终用全线氩离子激光器泵浦的连续波钛宝石激光器的斜率效率高达34.2%,在泵浦功率为7.7W下,连续钛宝石激光器输出功率达1.89W.     

100-TW sub-20-fs Ti:sapphire laser system operating at a 10-Hz repetition rate

We developed a compact three-stage Ti:sapphire amplifier laser system that produced peak power in excess of 100 TW for a pulse duration of less than 19 fs and an average power of 19 W at a 10-Hz repetition rate. A final 40-mm-diameter Ti:sapphire amplifier is pumped by a Nd:YAG master-oscillator-power-amplifier system that produces ~7-J output of 532-nm radiation. The spatial beam quality is approximately 2 times diffraction limited for the full amplified compressed output pulse. With f/3 optics, this system should therefore be capable of producing a focused intensity of ~3x10(20) W/cm(2) .     

采用热处理方法提高MEH-PPV单层聚合物有机发光二极管发光性能的研究

对以MEH－PPV为发光层的单层聚合物有机发光二极管（OLED）器件在最佳条件下进行真空热处理，并用金相显微镜观察施加电压后器件的阴极表面形貌。发现处理后的器件阴极表面的气泡及黑斑明显减少。器件的发光性能显著提高。与未经处理的器件相比，最大相对发光强度提高了一个数量级、启亮电压降低了2．0V，半寿命提高了12．7倍。初步分析表明热处理方法提高器件发光性能的主要原因在于有效地减少了器件在工作过程中由于焦耳热产生的某些气体，从而减少阴极表面气泡及黑斑的出现，另一方面，热处理方法也增强了有机发光层与阴极接触界面的结合力，提高电子注入水平。     

PIIID复合强化处理轴承钢表面TiN膜层的XPS表征

用等离子体浸没离子注入与沉积(PIIID)复合强化新技术在AISI52100轴承钢基体表面成功合成了硬而耐磨的氮化钛薄膜。膜层表面的化学组成和相结构分别用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征;膜层表面的原子力显微镜(AFM)形貌显示出TiN膜结晶完整,结构致密均匀。XRD测试结果表明,TiN在(200)晶面衍射峰最强,具有择优取向。Ti(2p)的XPS谱峰泰勒拟合分析揭示出,Ti(2p_1/2)峰和Ti_2p3/2峰均有双峰出现,表明氮化物中的Ti至少存在不同的化学状态;N(1s)的XPS谱峰在396.51, 397.22和399.01 eV附近出现了三个分峰,分别对应于TiNO_y,TiN和N—N键中的氮原子。结合O(1s)的XPS结果,证实膜层中除生成有稳定的TiN相外,还有少量钛的氧化物和未参与反应的单质氮。整个膜层是由TiN,TiO₂,Ti—O—N化合物和少量单质氮组成的复合体系。     

单色仪晶体的应力形变和热缓释研究

报道了一种同步辐射光束线单色仪晶体的真空安装应力形变、热缓释方法及其实验结果,在总功率为210W,最大功率密度为1.28W/mm²时,晶体形变的等效曲率半径大于2000m,最大隆起高度小于0.1μm.     

不同激光分布下Nd∶GdVO4晶体热焦距分析

为了研究方形激光晶体Nd∶GdVO4在超高斯泵浦光分布下的热效应,采用半解析的分析方法,进行了理论分析和实验验证.结果表明：当使用输出功率为15 W的半导体激光器端面中心入射时,在抽运端面中心获得1.38 μm最大热形变量（超高斯阶次为2时）和220 mm的热焦距（超高斯阶次为5时）.     

基于微蒸发腔制冷的大功率激光二极管制冷组件

利用节流的高压冷却介质在微蒸发腔内相变吸热,设计了一种用于大功率激光二极管制冷的封装组件。该组件采用高热导的无氧铜,用精密线切割、化学腐蚀等技术制作微蒸发腔,再通过自制的焊接设备完成制冷组件的封装。按照大功率激光二极管条的发热模型,理论上对微蒸发腔制冷组件的温度分布进行了数值模拟,结果与60 W激光二极管条的散热实验符合较好,得到制冷剂流量为23 m L/min时的热阻为0.289℃/W。     

瞬态涡旋动力学与非平衡体系中的异常核现象

根据实验现象和已发表的数据,对电解过程中的尖端效应、磁自收缩现象、阴极表面电化学双层的高能集中、极化核聚变的产生进行了分析研究.利用CR 39固体径迹探测器记录到电化学系统中高度集中而且准直的10MeV以上的异常高能带电粒子.提出了涡旋动力学理论解释电化学放电过程中的异常现象———过剩热和非平衡系统中的异常核现象. The tip effect, magnetism self-pinch phenomena, high energy concentration on the cathode surface, electrochemical double layer, and polarized nucleus fusion in the process of electrolysis have been studied and discussed. The high concentrated and straight charged particles with energy above 10 MeV in (electrochemistry) systems were recorded by CR-39 solid trace detector. The hypothesis of vortex dynamics is proposed for explaining the peculiarities of excess heat and anomalous nucleus phenomena...     

一种变曲率面晶体X射线检测技术

在惯性约束聚变光谱诊断物理实验研究中,晶体衍射后X射线光谱信号较弱,需要高收光效率及宽频谱范围的光谱诊断仪器.在传统锥面弯曲晶体基础上提出变曲率弯晶多能点成像技术,该技术具有宽频谱范围、强聚焦能力、高光谱分辨的特点.在晶体衍射成像结构设计中,由于能够确保成像光线的旋转对称性,因此在原理上可消除传统弯晶X射线衍射成像像差.利用研制的变曲率面石英晶体对钛靶X射线源进行X射线聚焦检测,并与同种材料的平面晶体进行收光效率对比,实验结果表明该变曲率面石英晶体的收光效率可以达到平面石英晶体的100倍,检测X射线能量范围为4.51~5.14keV.该晶体谱仪结合X射线条纹相机能够检测宽频谱范围的微弱X射线信号,条纹相机探测面可与晶体检测光路方向垂直布局.     

Crystal structure of the intermetallide NiMn doped with titanium

By the use of x-ray crystallography and neutron diffraction we have determined the crystal structure of the -and -modifications of titanium doped NiMn. It is shown that the introduction of Ti does not change the structure of -NiMn, in which a B2 type of order is retained. The Ti atoms in this case lie predominantly in the Mn sublattice. In contrast, the titanium doping leads to a change in the stacking order of the close-packed layers in the low temperature -modification of NiMn. As the Ti content is increased from 0 to 15 at. % the stacking order changes from 3R to 4H via a series of intermediate long-period structures. It is proposed that the change in the crystal structure of -NiMn as Ti is introduced facilitates the appearance of the shape memory effect in this intermettalic compound.TsNIIchermet. Translated from Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Fizika, No. 1, pp. 114–122, January, 1994.     

Noise analysis of solid-core polarization-maintaining photonic interferometer fiber optic gyroscope

We report the prediction of the random walk coefficient of a solid-core single-mode polarization-maintaining photonic interferometer fiber optic gyroscope, a novel sensor that exhibits reduced thermal sensitivity owing to the stable temperature coefficient use of a photonic fiber. The random walk coefficient of the photonic interferometer fiber optic gyroscope is limited by detector thermal noise for detected powers under 1 μW and excess noise above 1 μW. Above this power level, the random walk coefficient is found to be independent of detected power and asymptotically to be 0.0029°/ \(\sqrt h \). This result is verified by the experiment.     

LD双端泵浦U型腔Nd∶YVO4激光器稳定性研究

 基于传输矩阵理论,针对端面抽运的U型腔Nd∶YVO4固体激光器谐振腔的稳定性进行了理论分析和数值模拟。通过改变“U”型腔各个臂长得到不同腔臂长条件下谐振腔的稳区范围和晶体中心处的振荡光斑,比较稳区范围以及振荡光斑,找出一组腔参数值使谐振腔能够在较高泵浦功率下保持稳定且振荡光斑足够理想。按照确定的腔参数值进行了具体实验,实验结果表明:按选定参数设计的谐振腔在调Q重复频率为100kHz,泵浦功率为60W时,激光器能够稳定工作并输出21.6W的高重频激光,谐振腔稳区范围的变化规律与理论计算基本吻合。