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.     

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的引出口尺寸和中心位置不同的条件下,Cu团簇的尺寸分布以及模拟了随着时间的增长,腔内团簇数目的变化.模拟结果表明:引出口的直径越大,产生大团簇的比例越小;在引出口的直径相同的情况下,引出口的中心位置偏离坐标原点比在原点产生的大团簇的比例要大;随着时间的增长,腔内团簇数目先变多后变少.     

引出口的几何参数对团簇形成影响的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的引出口尺寸和中心位置不同的条件下,Cu团簇的尺寸分布以及模拟了随着时间的增长,腔内团簇数目的变化.模拟结果表明:引出口的直径越大,产生大团簇的比例越小;在引出口的直径相同的情况下,引出口的中心位置偏离坐标原点比在原点产生的大团簇的比例要大;随着时间的增长,腔内团簇数目先变多后变少.     

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。     

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3MPa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(298K)甲烷团簇尺寸小于低温(80K)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。     

高背压超声气体团簇喷流中团簇平均尺寸沿喷流方向演化研究

本文通过对高背压(50 bar, 1 bar = 1.0×10⁵ Pa)氩气经长锥型喷嘴(长度L=30 mm)向真空绝热膨胀所形成的超声气体团簇喷流的数值模拟, 分析比较了由喷嘴喉口起沿喷流方向在喷流中心轴线上团簇平均尺寸的演化情况. 结果表明: 沿喷流方向团簇平均尺寸显示先增长后趋于饱和的变化趋势, 具有较大尺寸团簇的区域出现在距离喷嘴喉口大约20 mm. 据此本文再结合关于喷流中原子密度沿喷流方向变化的模拟结果开展了锥形喷嘴长度的优化研究. 针对由常见构型的锥形喷嘴(喉径～ 0.5 mm, 半张角～ 8.5°)在高背压下形成的团簇喷流, 20 mm左右的长度为锥形喷嘴的适宜长度.     

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     

气体团簇形成过程的模拟计算

团簇源特性是影响激光与团簇相互作用的一个主要因素,因此团簇源的特性研究是一项非常关键的工作.本文主要从以下两个方面对气体团簇形成过程进行模拟计算:①从流体力学角度出发,讨论气体的密度、压强及温度在喷嘴轴线上的空间分布,结合汽液平衡方程分析团簇开始形成的位置;②采用液滴模型,讨论团簇尺寸随时间的变化.这些结果不仅有利于进一步研究团簇形成过程的特性,而且为激光与团簇相互作用实验的设计提供宝贵的参考.     

一个高密度连续射流团簇离子束源

根据在喷嘴出口附近电子枪来电离产生离子种子，在射流中形成连续，高密度的团簇离子束的设计思想，建造了连续的团簇离子束源，探索并优化了影响团簇离子束质量的因素，如电子枪的位置，滤束器的结构，滤束器与喷嘴间的距离等，初步研究了进气配对比氮氩团簇离子形成的影响，以氩气作为载体，适量的氮气，有助于Ａｒ－Ｎ＾＋２的形成。     

非均质基底表面上团簇生长的Monte Carlo模拟

Monte Carlo方法模拟了在非均质基底表面上团簇的生长过程.非均质基底由规则分布的A，B两类不同性质的物质(不同材料、不同温度等)组成.沉积粒子的初动能为E₀，在不同相基底上单位长度扩散的能耗为E_A,E_B，粒子从A经过相界扩散到B的能耗为E_AB.模拟中粒子的初动能E₀.远大于E_A,E_B，粒子从B过相界到A能耗E_BA取为0.结果表明，沉积在此类基底表面的粒子凝聚成具有分形结构的团簇.当E_AB远大于E_A,E_B时，团簇的数目、团簇的回旋半径、团簇的分形维数均随E₀/E_AB呈周期性变化. 关键词： 分形团簇 非均质基底 Monte Carlo模拟 周期性     

Monte Carlo simulation of the effect of atomic diagonal transition on cluster diffusion

The effect of atomic diagonal transition on the cluster diffusion and its size dependence is simulated by kinetic Monte Carlo method. The thresholds of atomic diagonal transition barriers E_{dt} are found to be 0.2eV and 0.4eV, corresponding to with and without evaporation and condensation mechanism, respectively. The results indicate that the cluster diffusion is controlled primarily by the atomic diagonal transition, and the cluster diffusion coefficient D decreases drastically with increasing E_d when E_dE_{dt}, and the relationship between D and N changes into D∝N^{-1.08±0.027}.     

Monte Carlo simulation of the enantioseparation process

By means of Monte Carlo simulation, a study of enantioseparation by capillary electrophoresis has been carried out. A simplified system consisting of two enantiomers S (R) and a selector chiral C, which reacts with the enantiomers to form complexes RC (SC), has been considered. The dependence of Δμ$\Delta \mu$ (enantioseparation) with the concentration of chiral selector and with temperature have been analyzed by simulation. The effect of the binding constant and the charge of the complexes are also analyzed. The results are qualitatively satisfactory, despite the simplicity of the model.     

铜团簇(n=55)结构及能量随温度演变的Monte Carlo 模拟研究

采用Monte Carlo方法及Embeded-Atom Method作用势，以55个铜原子体系为对象，研究了高 温铜团簇的结构及能量.首先计算温度为200?K时Cu₅₅的能量及结构，其结果 与土耳 其Süleyman ?zcelik 等人的研究小组的研究结果符合很好，说明此方法是可靠的.然后， 从12000?K开始逐渐降温，间隔1000?K，每个温度点MCS为10⁶，在达到平衡时 得到体系的结构及能量.结果表明：在10000?K以上时，体系只有少数原子结合在一起成核，成核数很少，且很不稳定，单原子数较多；在10000?K到6000?K温度段，随着温度的降低，体系 结构由单原子双原子数较多渐变到有较多原子结合在一起，形成一个大的成核中心，剩余单 原子、双原子逐渐与成核中心集结；在温度5000?K达到平衡时，体系原子已经完全结合在 一起，没有单个原子存在，体系能量为-11206?eV，在进一步降温的过程中，体系结构由 5000?K时的不对称、不规则渐变到600?K时的规则、对称的双二十面体结构，能量为-168 50?eV；在可视化的显示下，得到一幅十分清晰的关于体系随温度降低的结构演变图. 关键词： 铜团簇 结构及能量 Monte Carlo 模拟 高温     

Particle-in-Cell/Monte Carlo Collision simulation of planar DC magnetron sputtering

In this paper a numerical simulation of a planar DC magnetron discharge is performed with the Particle-in Cell/Monte Carlo Collision （PIC/MCC） method. The magnetic field used in the simulation is calculated with finite element method according to experimental configuration. The simulation is carried out under the condition of gas pressure of 0.665 Pa and voltage magnitude of 400V. Typical results such as the potential distribution, charged particle densities, the discharge current density and ion flux onto the target are calculated. The erosion profile from the simulation is compared with the experimental data. The maximum erosion position corresponds to the place where the magnetic field lines are parallel to the target surface.     

A convergence proof for Bird's direct simulation Monte Carlo method for the Boltzmann equation

Bird's direct simulation Monte Carlo method for the Boltzmann equation is considered. The limit (as the number of particles tends to infinity) of the random empirical measures associated with the Bird algorithm is shown to be a deterministic measure-valued function satisfying an equation close (in a certain sense) to the Boltzmann equation. A Markov jump process is introduced, which is related to Bird's collision simulation procedure via a random time transformation. Convergence is established for the Markov process and the random time transformation. These results, together with some general properties concerning the convergence of random measures, make it possible to characterize the limiting behavior of the Bird algorithm.