快速C60离子团在固体中的库仑爆炸过程Ⅱ——分子动力学模拟

研究了快速Ｃ₆₀离子团与固体材料的相互作用过程.借助于线性介电响应理论及等离子-极点近似介电函数,推导出作用在团簇中单个离子上的动力学相互作用力,并建立了一套描述离子团中单个离子运动的方程组.通过数值求解运动方程组,可以发现,对于高速Ｃ₆₀离子团在固体中穿行时,由于动力学相互作用力的影响,使得库仑爆炸图形呈现出很强的非球对称性,即离子团中的导航离子群爆炸得较快,而尾随离子群则保持相对地稳定. 关键词： 离子团 库仑爆炸 动力学相互作用     

快速C60离子团在固体中的库仑爆炸过程Ⅰ球壳层模型

研究了快速C60 离子团在固体中穿行时的库仑爆炸过程 .假定离子团中离子之间位置矢量的取向是随机的 ,并且采用球壳模型描述C60 离子团的结构 .借助于线性介电响应理论和等离子 极点近似介电函数 ,推导出C60 离子团自能的解析表达式 .通过数值求解描述离子团半径变化的运动方程 ,可以发现自能中的“尾效应”可以降低C60 离子团的库仑爆炸速度 ,甚至可以稳定C60 离子团的结构     

快速C60离子团在固体中的库仑爆炸过程Ⅰ——球壳层模型

研究了快速C₆₀离子团在固体中穿行时的库仑爆炸过程.假定离子团中离子之间位置矢量的取向是随机的,并且采用球壳模型描述C₆₀离子团的结构.借助于线性介电响应理论和等离子-极点近似介电函数,推导出C₆₀离子团自能的解析表达式.通过数值求解描述离子团半径变化的运动方程,可以发现自能中的“尾效应”可以降低C₆₀离子团的库仑爆炸速度,甚至可以稳定C₆₀离子团的结构. 关键词： 离子团 库仑爆炸 球壳模型     

C20离子团簇在氧化物中穿行时库仑爆炸过程的理论研究

本文研究了C20团簇在几种金属氧化物（Al2O3，SiO2）中穿行时发生的库仑爆炸过程，采用线性介电响应理论，并结合Memfin形式的介电函数，得到了团簇中各组成离子的空间感应势，其中组成团簇中各组成离子的电荷分布情况由Brandt-Kitagawa有效电荷理论模型来描述。通过求解运动方程得到离子团结构随时间的演化过程，并采用Monte Carlo方法模拟了爆炸过程中的多重散射现象。我们发现，尾流效应使团簇的空间结构和电荷分布呈现非对称性。     

C20离子团簇在氧化物中穿行时库仑爆炸过程的理论研究

本文研究了C20团簇在几种金属氧化物(Al2O3,SiO2)中穿行时发生的库仑爆炸过程.采用线性介电响应理论,并结合Mermin形式的介电函数,得到了团簇中各组成离子的空间感应势,其中组成团簇中各组成离子的电荷分布情况由Brandt-Kitagawa有效电荷理论模型来描述.通过求解运动方程得到离子团结构随时间的演化过程,并采用Monte Carlo方法模拟了爆炸过程中的多重散射现象.我们发现,尾流效应使团簇的空间结构和电荷分布呈现非对称性.     

C20离子团簇在氧化物中穿行时库仑爆炸过程的理论研究

研究了C20团簇在几种金属氧化物(Al2O3,SiO2)中穿行时发生的库仑爆炸过程.采用线性介电响应理论,并结合Mermin形式的介电函数,得到了团簇中各组成离子的空间感应势,其中组成团簇中各组成离子的电荷分布情况由Brandt-Kitagawa有效电荷理论模型来描述.通过求解运动方程得到离子团结构随时间的演化过程,并采用Monte Carlo方法模拟了爆炸过程中的多重散射现象.我们发现,尾流效应使团簇的空间结构和电荷分布呈现非对称性.     

快速H^＋2在固体中穿行时产生的动力学相互作用及库仑爆炸图形的演化

模拟了快速Ｈ＾＋２在固体中穿行时产生的库仑爆炸过程。作用在单个氢离子Ｈ＾＋上的力分别由阻止力，屏蔽的库仑力及尾力所组成。借助于等离子－极点近似介电函数，屏蔽的库仑力和尾力可由线性介电响应理论来确定。     

C60团簇与稠密等离子体相互作用的数值模拟

采用球壳层模型研究了C60团簇与稠密等离子体的相互作用．假定离子团中离子之间的位置矢量的取向是随机的，在线性化的伏拉索夫一泊松理论框架下，借助于经典的等离子体介电函数，推导出C60离子团簇的自能和阻止本领的解析表达式．通过数值求解离子团半径变化的运动方程，研究了团簇的库仑爆炸过程，并讨论了入射速度、等离子体密度和电子温度对自能、阻止本领和库仑爆炸的影响．结果发现自能中的尾流效应降低了C60团簇离子的库仑爆炸速度，甚至可以稳定C60团簇的结构．     

一维氢原子团簇模型下的兆电子伏离子与库仑爆炸： 简化的数值模拟

本文使用一维双列氢原子团簇模型对强激光场中的团簇动力学过程进行了数值模拟。计算所得的质子最大动能和能谱均与他人的计算或实验结果符合较好,但计算大为简化。表明本文所述模型适用于氢原子团簇模拟。本文亦根据逸出质子数量随入射激光强度变化的规律总结出一个描述团簇库仑爆炸的光强阈值公式。     

C60团簇与等离子体相互作用的分子动力学模拟

用分子动力学模拟方法研究了C60团簇与稠密等离子体的相互作用。在线性化的伏拉索夫-泊松理论框架下,借助于经典的等离子体介电函数,推导了团簇的阻止本领的一般表达式。用数值方法求解了团中离子的运动方程,研究了团簇的库仑爆炸过程,讨论了入射速度、等离子体密度和电子温度对阻止本领和库仑爆炸的影响。结果发现尾流效应降低了C60团簇离子的库仑爆炸速度,甚至压缩了团簇的结构,在高速、低密、高温的情况下库仑爆炸进行得更快。     

C60团簇与稠密等离子体相互作用的数值模拟

采用球壳层模型研究了C60团簇与稠密等离子体的相互作用.假定离子团中离子之间的位置矢量的取向是随机的,在线性化的伏拉索夫-泊松理论框架下,借助于经典的等离子体介电函数,推导出C60离子团簇的自能和阻止本领的解析表达式.通过数值求解离子团半径变化的运动方程,研究了团簇的库仑爆炸过程,并讨论了入射速度、等离子体密度和电子温度对自能、阻止本领和库仑爆炸的影响.结果发现自能中的尾流效应降低了C60团簇离子的库仑爆炸速度,甚至可以稳定C60团簇的结构.     

飞秒强激光脉冲中氩团簇库仑爆炸特性研究

利用Bathe模型,理论模拟了氩团簇在飞秒强激光中(100 fs, 1016 W/cm2)的电离和爆炸过程.研究结果显示,在团簇尺寸较小时,离子平均能量与团簇初始半径平方成正比,爆炸机制为典型的库仑爆炸.随着团簇尺寸的增加,能量增加的速度趋缓并在一定团簇尺寸后趋于饱和.模拟结果与实验数据有较好的吻合.     

飞秒激光氘团簇库仑爆炸引发核聚变的机理研究

在超强飞秒激光与氘团簇的相互作用中，利用库仑爆炸模型，分析了可以引发核聚变的高能氘核产生的机理，提出了氘离子团簇膨胀尺寸与时间的关系式，计算了多种尺寸的氘团簇库仑爆炸时氘核的动能以及氘团簇的解体时间． 关键词： 飞秒强激光 氘团簇 库仑爆炸 核聚变     

H+2团簇与固体相互作用的Monte Carlo模拟

讨论了H+2团簇在物质中的作用过程, 包括库仑爆炸过程、尾流势的影响和与靶原子的近碰撞等. 开发成功了一套适用于不同靶材料的Monte Carlo模拟程序, 模拟计算了H+2通过碳膜后出射粒子的能谱和角分布, 并与实验结果进行了比较.     

氘代乙烷团簇库仑爆炸产生高能氘核和中子的研究

采用简化库仑爆炸模型对强激光脉冲照射氘代乙烷团簇发生的库仑爆炸过程进行数值模拟,研究了氘代乙烷团簇爆炸产生的氘核动能、中子产额与团簇尺寸的关系,且与氘代甲烷团簇产生的氘核动能及中子产额进行了比较.研究表明,尺寸为5 nm的氘代乙烷团簇在发生库仑爆炸后氘核的最大动能为20.96 keV,获得的中子产额为6.31×105,比同尺寸氘代甲烷团簇产生的氘核最大动能及中子产额更大.因此相对于氘代甲烷团簇,大尺寸的氘代乙烷团簇更适合作为激光驱动团簇库仑爆炸获得高额中子的靶材,这与报道的实验推论相一致.     

异构微团簇库仑爆炸中较重离子尾流效应’消失’的研究

快微团簇穿过固体时和固体发生相互作用过程中,尾流效应是一个显著的特性。但由不同元素或原子构成的异构微团簇和固体作用分解后,其较重离子的能谱往往很难观察到尾流现象,这是一个倍感困惑的实验现象。本文系统研究了异构微团簇库仑爆炸中较重离子尾流效应表现不明显甚至’消失’的缘由。通过理论推算结合实验过程以及与实验条件等的综合研究,论证出分辨因素、计数差因数和作用力因素是造成这种反常现象的主要原因,给出了完整的分析。并以HD+、HD2+等离子为例,对库仑爆炸实验中异构微团簇在以上三个因素方面的产物采样、发散等过程做了较详细论述和说明。将对以后从事该领域的研究工作具有借鉴和参考意义。     

纳秒强激光中丙酮团簇增强的多价电离现象

利用脉宽为25 ns的脉冲Nd: YAG 532 nm的激光，在10¹⁰—10¹¹ W/cm²的强度下，用飞行时间质谱对丙酮团簇的激光电离过程进行了研究. 观察到了较强的O^q+(q=2—4)和C^q+(q=1—4)高价离子信号，这些高价离子 C⁴⁺，C³⁺，C²⁺，O⁴⁺，O³⁺，O²⁺的最大概然平动能分别为240 eV，70 eV，30 eV，90 eV，80 eV，40 eV. 高价离子的强度和平动能随激光强度的增大而增大. 我们提出一个多光子电离引发，逆韧致吸收加热-电子碰撞电离模型来解释高价离子的产生. 关键词： 丙酮 团簇 库仑爆炸 高价离子     

H+2,H+3团簇离子在沟道条件下的背散射质子产额测量

采用卢瑟福背散射方法,测得了每质子能量为650 keV的H+2,H+3团簇离子在Si晶体<100>和<110>沟道条件下的质子背散射能谱.结果发现,由于H+2,H+3团簇在晶体中的库仑爆炸和团簇效应,H+2的背散射质子产额大于H+的背散射产额,而H+3的背散射质子产额又大于H+2的背散射质子产额.通过计算,分别得到了H+2,H+3在<100>和<110>沟道方向的背散射质子产额相对于随机方向背散射产额之比随深度的分布.     

纳米团簇熔化过程的分子动力学模拟

本文采用分子动力学结合嵌入原子多体势,模拟了不同半径的Ni纳米团簇的升温熔化过程,研究团簇尺寸对熔点和表面能的影响.模拟结果表明:团簇的熔点显著低于体材料的熔点.团簇熔化的过程首先是在团簇的表面出现预熔,然后向团簇内部扩展,直到整个团簇完全熔为液态.在模拟的纳米尺度范围内,团簇的熔点与团簇尺寸基本成线性关系.团簇的表面能随着团簇尺寸的增大而减小,而且表面能均高于体材料的表面能.     

线型离子阱中钙离子库仑晶体结构和运动轨迹模拟

离子阱中囚禁的离子在满足库仑耦合条件下,会形成库仑晶体,其结构分布和运动轨迹由离子阱的参数和离子种类决定.本文采用分子动力学模拟软件LAMMPS和(py)LIon程序包,仿真了⁴⁰Ca⁺在线型离子阱中库仑晶体的形成过程,以及不同位置离子的微运动和宏运动轨迹.另外,本文还对混入少量同位素离子(⁴⁴Ca⁺)和氢化钙离子(CaH⁺)后的⁴⁰Ca⁺晶体结构进行了仿真,并对混入前后形成的库仑晶体结构变化进行对比和分析,期望能对离子阱实验中形成的暗离子进行识别和处理.