用离子束研究金属中氦的行为

本文介绍了应用离子束技术研究氦在金属中的行为,讨论了金属中氦的捕获、扩散、及氦与氢同位素的相互作用等基本特性。     

特殊低温温度传感器:超导温度传感器和高精度温度传感器

低温环境为人们了解未知世界提供了一个崭新的研究环境，如：超导技术，基础物理等方面的研究，在许多与低温的研究中，均涉及到微小湿度变化的测量，本文在作者实验经验的基础上，介绍了两种特殊的低温温度传感器，并用它们来测量了超流氦中的热波和超流氦的二级相变过程中的温度变化。     

理想条件下氦氡团簇离子垂直移动速度的理论计算

在论述了氦氡团簇形成机理的基础上，根据传统力学理论，进一步推导了氦氡团簇离子移动速度计算公式，并对氦氡团簇向上和向下移动的极限速度以及达到极限速度的时间进行了讨论. 关键词： 团簇 氡运移 最大速度     

金属材料中氦泡生长的计算机模拟

由中子辐照引起的(n，α)反应会在核反应堆材料中残留—些氦原子。氦为惰性元素，不与其它原子结合，在材料中的溶解度极低，而且原子半径小，因此很容易在材料中迁移。氦原子首先向晶界、位错等缺陷处聚集而形成气泡，氦泡的形成使系统的总能量降低。小的氦泡又通过热运动而融合为更大的氦泡。氦泡的存在对材料性能有相当大的影响，例如它会使材料的脆性增加，严重制约了核反应堆的使用寿命。因此，金属材料中的氦泡生长问题一直受到人们的关注。     

美国物理年会热议固态氦超流

美国物理学会年会于2007年3月5—9日在科罗拉多州首府丹佛召开．期间固态氦超流再次成为热门话题．2004年，M．Chen和E．Kim构建了一个固态氦扭摆（小罐中的氦始终保持加压状态）．他们发现，当温度降到几十mK，小罐的扭动频率突然增加．这意味着小罐整体的转动惯量突降，罐中的部分固态氦不再参与摆动，而是脱离了主体，并且可以无阻地在主体固态氦之间穿插（见Science，1 July 2005，p38）．这一现象，当时被认为是固态氦超流．不过，一些理论物理学家很快就论证了：上述穿插图像在有序晶体中是完全不可能的．替代的解释是：残存在固态氦中的传统超流液氦以谕渗方式无阻地穿越固态氦晶体中的缺陷（《固态氦也能超流吗？》一文刊登在《物理》，2004，33（6）：468）．     

HL-1M托卡马克氦输运和排除

研究了HL－1M托卡马克常规欧姆放电和改善的束状态下的氦输运和排除,并与一维蒙特卡罗中性氦输运程序IDHET的计算结果进行了比较。实验结果表明,真空泵能有效地抽除辉光放电清洗后在剩余气体中的氦,使真空室内的氦趋于一个较低的固有水平。在改善约束实验中,发现氦有积累增加的趋势,氦谱线发射强度径向分布峰向内移,在对总体约束影响很小的情况下,利用低水平的MHD扰动,采取LHCD与ECH辅助加热功率组合等进行了一些选择性排氦实验,并对将来堆条件下或HL－2A装置上利用射频场有质动力改善排氦效率的前景进行了讨论。     

氦原子与非全裸氟离子碰撞过程中多重电离的研究

用飞行时间符合技术测量了１．５－７．５ＭｅＶ非全裸氟离子与氦原子碰撞引起的氦的双、单重电离相对截面比，对非全裸离子核外电子对碰撞过程的影响进行了讨论。对碰撞系统还进行了多体经典轨道蒙特－卡罗模拟，得到氦的双、单重电离绝对截面，并对结果进行了讨论     

高压下惰性元素氦化合物的研究进展

氦(He)是元素周期表第2号元素,也是宇宙中除氢以外含量最丰富的元素,广泛存在于恒星和气态巨行星(gas giant planets)的内部高压强(高压)极端环境中。氦因其满壳层的电子结构具有极强的化学惰性,极难与其他元素结合形成化合物。近年来,多项研究工作表明,惰性氦在极端高压条件下具有“不简单”的物理行为,如通过计算“预言”了在高压下稳定的铁氧氦化合物FeO₂He和具有反常原子传播的水氦化合物He-H₂O等。这些研究工作不仅有助于发现新的化学成键范式,也有力推动了高压物理、地学和行星科学等相关领域的研究进展。本文重点介绍了高压下氦化合物的相关研究进展,聚焦讨论氦化合物在高压下稳定的物理机制,并对未来在高压下设计和制备新型氦化合物的相关研究进行展望。     

氦透平膨胀机在我国的发展

氦透平膨胀机是氦制冷/液化系统的关键设备。文中介绍了过去30多年氦透平膨胀机在中国的发展状况,对气体轴承的发展、试验台的建立和透平膨胀机的设计以及调试过程进行了介绍,对氦透平膨胀机未来的发展方向进行了重点介绍。     

He与HD、HT、DT碰撞的转动激发研究

采用Tang-Toennies势模型,通过坐标变换,得到了氦原子与氢的非对称同位素替代分子体系在质心坐标系中的势能函数.在此基础上,计算了上述体系的低能碰撞转动激发截面.文中最后讨论了氦原子与氢的非对称同位素替代体系碰撞的微分截面的变化规律     

氦语音增强算法的研究

当潜水员深海作业时，由于生理方面的原因，需要以氦氧混合气体为呼吸介质替代空气，但这时会出现所谓的“氦语音”现象，语音产生很大畸变，清晰度极低。本文给出了氦语音的基本变化规律，介绍了两种分别基于短时傅立叶变换和线性预测模型的增强算法。我们的实验结果表明，两种算法均能显著校正氦语音，提高清晰度。     

一种温度监测仪在EAST超导磁体氦温度测量中的应用北大核心

在EAST托卡马克核聚变实验装置中,超导磁体系统的热负荷计算、超导性能和及其运行稳定性等都与磁体运行温度有很大关系,因而要求超导磁体系统的氦冷却管路的温度测量有较高测量精度和稳定性。从氦温度测量方法、专用温度监测仪的配置、用户自标定温度传感器的温度特性曲线的生成出发,介绍专用温度监测仪在EAST超导磁体系统氦温度测量中的具体应用。同时介绍了仪器监控的硬件架构和基于Lab VIEW的仪器监控软件设计。经过2轮实验运行,表明该应用提高了氦温度测量的精度、稳定性和工作效率。     

一种温度监测仪在EAST超导磁体氦温度测量中的应用

在EAST托卡马克核聚变实验装置中,超导磁体系统的热负荷计算、超导性能和及其运行稳定性等都与磁体运行温度有很大关系,因而要求超导磁体系统的氦冷却管路的温度测量有较高测量精度和稳定性。从氦温度测量方法、专用温度监测仪的配置、用户自标定温度传感器的温度特性曲线的生成出发,介绍专用温度监测仪在EAST超导磁体系统氦温度测量中的具体应用。同时介绍了仪器监控的硬件架构和基于Lab VIEW的仪器监控软件设计。经过2轮实验运行,表明该应用提高了氦温度测量的精度、稳定性和工作效率。     

金属钨中氦行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了氦在金属钨中的扩散聚集行为. 首先,建立了氦与钨原子间相互作用势,短程部分采用ZBL势形式,长程部分采用从头算法数据,实现了两者之间的平滑连接. 通过计算氦在钨中不同间隙位的形成能发现,单个氦原子更易存在于金属钨中的四面体间隙位,这与最新的研究成果是一致的. 在400-1200 K的温度范围内,考察了氦原子在金属钨中的扩散行为,获得了扩散迁移能,其值介于实验值和从头算法结果之间. 最后,研究了氦的聚集行为,从能量的角度考察了氦团簇形成初期的生长机理. 研究发现,在氦团簇形成初期,氦团簇对氦的结合能随着氦团簇的生长有逐渐增大的趋势,说明氦团簇吸收氦的能力逐渐增强. 关键词： 氦扩散 氦团簇 辐照损伤 分子动力学模拟     

非全裸碳离子与氦原子碰撞过程中的多重电离研究

采用飞行时间符合技术测得１．５—７．５ＭｅＶ非全裸碳离子轰击氦原子，引起氦原子双重电离与单重电离的相对截面比。对碰撞过程进行多体经典轨道蒙特卡罗模拟，得到相应的Ｏｌｓｏｎ—Ｓｃｈｌａｃｈｔｅｒ曲线，结合本实验结果，给出非全裸碳离子引起氦原子双重电离和单重电离的绝对截面，并进行了讨论。     

正电子湮没谱学在金属材料氢/氦行为研究中的应用

用于核反应堆的金属结构材料中氢/氦泡的前躯体——(氢/氦)-空位复合体的形成受到温度、辐照剂量等多方面因素的影响,研究其在材料中的形成和演化行为对气泡形核的理解及先进核反应堆材料的发展起着至关重要的作用.然而,受到分辨率的局限,这种原子尺度的微结构很难用电镜等常规方法进行表征,以致于该问题的研究上可利用的数据相对较少.正电子湮没谱学是一种研究材料中微观缺陷的特色表征方法,近些年来慢正电子束流和新型核探测谱仪技术的不断发展以及基于慢束发展起来的多种实验测试方法的改进,使正电子湮没技术应用已拓展到金属材料中氢/氦行为的研究领域,在金属材料表面氢/氦辐照损伤的研究中发挥了重要作用.本文结合国内外相关进展以及本课题组的一些研究成果评述了正电子湮没谱学在金属材料氢氦行为研究中的应用,着重讨论了正电子湮没寿命谱、多普勒展宽谱、符合多普勒展宽三种测量方法在如下金属材料氢/氦行为研究中的优势:1)氢/氦气泡尺寸和浓度的估算; 2)高能氢/氦离子辐照损伤缺陷及缺陷的退火、时效的演化行为; 3)不同形变程度样品中氢/氦与形变缺陷的相互作用; 4)不同能量或剂量氢/氦离子辐照对材料造成的损伤以及氢氦协同作用.     

热处理对V-4Ti合金氦的滞留与热解吸行为的影响

钒合金由于其低中子诱导的放射性和良好的高温性能被认为是未来聚变堆很有希望的第一壁和结构材料。因为氦可以通过放电清洗和中子嬗变产生，氦的滞留与热释放行为将是钒合金在聚变堆应用的重要课题。A．V．Veen领导的研究小组用1keV的氦离子注入到10^13-10^14He／cm^2的剂量研究了钒合金的氦俘获和热解吸机理以及预退火处理的影响。两群热解吸峰被发现，他们认为一个对应于氦，空位一杂质链，另一个对应于氦，带有钒合金原有的缺陷，如细小的析出物所俘获。既然钒合金原有的缺陷与退火处理有关，热处理对氦在钒合金中的滞留的影响是可以预期的，并且已被实验所证实。     

氦喷嘴激光离子源离线系统的实验结果

简要介绍了建立在清华大学的氦喷嘴激光离子源离线系统.并给出了在氦喷嘴出口处激光直接共振电离喷束中的钠原子的实验结果.此结果表明,在氦喷嘴出口处,用激光在束电离钠原子是可行的.由此出发可设计具有Z选择性、效率高、可测同位素寿命下限低又能适用于高温难熔元素的激光离子源.     

液态氦冲击压缩性理论计算

 采用孤立氦原子两体排斥势和微扰变分液体理论计算了液态氦一次和二次冲击压缩曲线。与文献[4]实验结果比较发现,在相同体积下,理论计算压力偏高30%~50%,表明高温高密度状态下,氦原子间的等效排斥势比孤立氦原子两体排斥势低很多。文中分析讨论了引起液态氦在高压下异常“软化”现象的可能机制和理论处理方法。     

氦原子Rydberg态10G—10M磁精细结构的计算

通过自洽迭代求解Hartree方程，得到了氦原子1snl组态下的严格数值解波函数，以此构造LS耦合谱项(支项)波函数作为基矢.采用线性变分法，同时考虑交换作用和Breit-Bethe近似下的磁相互作用项，计算了氦Rydberg态10G—10M系列能级的磁精细结构，计算结果很好地符合已有的实验值.对计算方法的进一步改进提出了设想和讨论. 关键词： 氦原子 Rydberg态 磁精细结构 自洽迭代