纳米晶LaNiAl薄膜充氦技术研究

采用离子束辅助磁控溅射方法沉积出了纳米晶LaNiAl膜和纳米晶渗氦LaNiAl膜（膜厚约10 m）,通过调节Ar-He气氛的比例可控制纳米晶膜中的含氦量（He/LaNiAl的原子分数5.7%~13.8%）,通过该方法引入到LaNiAl金属薄膜中的氦量远高于采用球磨法制备的纳米LaNiAl粉中的含氦量。研究结果表明:渗氦LaNiAl膜中的氦含量（原子分数）可达13.9%,氦在膜的深度方向分布均匀;热解析分析恒温条件下沉积的渗氦膜的起始释放温度为848 K,最高释放温度为1407 K,主释放峰为1080 K,初步确定了氦主要是以团簇的形式存在于在纳米晶膜中。     

纳米晶LaNiAl薄膜充氦技术研究（英文）

采用离子束辅助磁控溅射方法沉积出了纳米晶LaNiAl膜和纳米晶渗氦LaNiAl膜(膜厚约10μm),通过调节ArHe气氛的比例可控制纳米晶膜中的含氦量(He/LaNiAl的原子分数5.7%~13.8%),通过该方法引入到LaNiAl金属薄膜中的氦量远高于采用球磨法制备的纳米LaNiAl粉中的含氦量。研究结果表明:渗氦LaNiAl膜中的氦含量(原子分数)可达13.9%,氦在膜的深度方向分布均匀;热解析分析恒温条件下沉积的渗氦膜的起始释放温度为848K,最高释放温度为1407K,主释放峰为1080K,初步确定了氦主要是以团簇的形式存在于在纳米晶膜中。     

低温传热中的热波现象及其对超流氦膜沸腾发生的影响

热波是低温传热中的常见现象，对热波现象的研究具有重要理论和实用价值．本文研究了固体和超流氦液体中的热波．对超流氦中的非稳态传热研究表明，热脉冲作用下的膜沸腾形成过程可由超流氨中的第二声（热波）进行很好的描述．     

铒、钪膜中离子注入氦的热解析行为

采用热解析法初步研究了铒、钪膜中离子注入氦的热解析行为。研究结果表明:同种元素铒中离子注入氦的热释放峰位相同,但膜的致密性将影响氦的释放量,结构疏松的膜中存在的孔洞是氦的快速释放通道;在相同注入剂量和能量条件下,铒、钪膜中注入氦的热释放峰位不同,这可能与氦在铒、钪膜中的深度分布及膜的致密性有关,利用质子增强背散射法测量出能量为60 keV的4He+在铒、钪膜中的注入深度分别为210,308 nm。     

界面对ZrN/TaN纳米多层膜固氦性能的影响

采用射频磁控溅射方法, 在混合气氛下制备了ZrN/TaN多层膜. 利用X射线衍射、慢正电子束分析、增强质子背散射、扫描电子显微镜, 分别对ZrN/TaN多层膜中相结构、氦相关缺陷、氦含量、截面形貌等进行了分析. 结果表明, 调制周期为30 nm的ZrN/TaN多层膜在600℃退火后, 氦的保持率仍能达到45.6%. 在适当的调制周期下, ZrN/TaN多层膜能够耐氦损伤并且其界面具有一定的固氦性能. 关键词： ZrN/TaN 纳米多层膜 界面 固氦     

极性晶体膜中束缚磁极化子的声子平均数与回旋共振频率的关系

采用改进的线性组合算符法和幺正变换方法,研究极性晶体膜中束缚磁极化子的声子平均数与回旋共振频率 的变化关系。得出束缚磁极化子的声子平均数由两部分组成：第一部分是由于电子—体LO声子相互作用所引起的;第二部分则是电子－SO声子相互作用引起的。而且当 时,声子平均数随着回旋共振频率 的增加而迅速增加,这主要是由于磁场的加入使电子声子的相互作用增强而引起的。     

极性晶体膜中束缚磁极化子的声子平均数与回旋共振频率的关系

采用改进的线性组合算符法和幺正变换方法,研究极性晶体膜中束缚磁极化子的声子平均数与回旋共振频率ωc的变化关系.得出束缚磁极化子的声子平均数由两部分组成:第一部分是由于电子一体LO声子相互作用所引起的;第二部分则是电子-SO声子相互作用引起的.而且当λ＜20× 1012s-1时,声子平均数随着回旋共振频率ωc的增加而迅速增加,这主要是由于磁场的加入使电子声子的相互作用增强而引起的.     

纳米晶钛膜中氦注入的保持剂量

在从室温到500℃的温度范围内，用卢瑟福质子背散射技术分别测量了不同能量、不同剂量注入的纳米晶钛膜中氦的浓度分布，不同温度时的保持剂量及其释放浓度.发现氦在这种纳米晶粒膜中其氦-钛原子浓度比达到41%—52%时能在室温到100℃的温度下长期稳定保持，若其原子浓度达52%—74%时也能在室温环境有效保持.文中对这种具有大的界面体积比的膜能有效保持氦这种惰性元素的可能机理从能量观点进行了初步探讨. 关键词： 离子注入 纳米晶粒钛膜 氦 保持剂量     

极性半导体膜中的束缚极化子

采用线性组合算符法和幺正变换方法,研究极性晶体膜中束缚极化子的基态能量、自陷能随膜厚d的变化关系.得出束缚极化子的自陷能由两部分组成:第一部分是由于电子-体LO声子相互作用所引起的(E_e-LO^tr)极化子效应;第二部分则是电子-SO声子相互作用引起的.后者又包含两部分,分别是电子与极性膜中两支表面声子相互作用的贡献(E_e-SO^tr(+),E_e-SO^tr(-)).通过对KCl半导体膜的数值计算表明,E_e-LO^tr随膜厚d的增加而增加;但是E_e-SO^tr、极化子的振动频率以及电子-声子相互作用所产生的总自陷能E_e-ph^tr随膜厚d的增加而减少,当膜厚大于5nm时,总自陷能E_e-ph^tr趋于一稳定值.另外,由于束缚势的存在,使极化子的振动频率增大,这主要是由于束缚势的存在,使电子-声子间的相互作用增强,极化子效应增大而引起的.     

氘化及氦离子注入对钪膜的表面形貌和相结构的影响

采用XRD, SEM, AFM等详细研究了氘化及氦离子注入对钪膜的表面形貌和相结构的影响. 结果表明,在单晶硅及抛光Mo基片上制备的钪膜均具有(002)晶面择优取向;钪膜氘化后表面会出现大量孔洞, 氘化后氘化钪(ScD₂)晶粒长大,但内部会残留少量未完全氘化反应的晶粒尺寸较小的 ScD_0.33/Sc晶粒;氦离子注入对钪及氘化钪的表面形貌没有明显影响, 离子注入的氦将在钪及氘化钪晶格中聚集成泡,导致氦离子注入层中的钪及氘化钪衍射峰向低角度偏移, 并且氦泡的聚集具有择优取向性.     

冲击加载下铝中氦泡和孔洞的塑性变形特征研究

通过分子动力学模拟研究了在相同冲击加载强度下单晶铝中氦泡和孔洞的塑性变形特征,结果发现氦泡和孔洞的塌缩是由发射剪切型位错环引起的,而没有观测到棱锥型位错环发射. 氦泡和孔洞周围的位错优先成核位置基本一致,但是氦泡周围发射的位错环数目比孔洞多,位错环发射速度明显比孔洞快. 且氦泡和孔洞被冲击波先扫过部分比后扫过部分发射位错困难. 通过滑移面上的分解应力分析发现,氦泡和孔洞周围塑性特征的差别是由于氦泡内压引起最大分解应力分布改变造成的. 氦泡和孔洞被冲击波先后扫过部分塑性不对称是因为冲击波扫过时引起形状变化, 关键词： 分子动力学 冲击波 氦泡 孔洞     

热声制冷的实验研究

自行研制了热声驱动脉管制冷机实验台,着重研究了加热温度、平均工作压力、小孔开度、工质各类等因素对脉管制冷机性能的影响。初步实验表明,以氮、氦及氦和氩混合物（氦占94％）作工质,分别获得了234.5K、179K及165K的无负荷制冷温度,此外,本文还指出了进一步改进方向,具有一定参考价值。     

由多层无序合金膜组成的超晶格的声子结构

本文推广应用CPA方法来计算由多层无序合金膜组成的超晶格的声子结构.仅考虑合金膜内的质量无序,而对力常数的无序采用虚晶(Virtual Crystal)近似,我们计算了无序超晶格的结构平均声子格林函数的自能及声子态密度曲线,并由此对无序引起该种材料振动模式的变化作了定性的分析.     

α-Fe氦缺陷及弹性模量的第一性原理研究

基于密度泛函理论, 针对聚变堆结构钢中子辐照后氦效应进行第一性原理模拟研究. 通过计算α-Fe中He缺陷形成能, 来分析不同类型He缺陷相对稳定性及磁性的影响, 并针对相对稳定的替位He缺陷, 计算氦缺陷对α-Fe弹性模量的影响. 结果表明: 磁性对替位氦缺陷影响较小, 结合态密度数据可知, 替位氦可能引起晶格常数增大和体模量降低, 且氦相对浓度减小可能会引起对弹性模量降低影响的弱化．     

α-Fe氦缺陷及弹性模量的第一性原理研究

基于密度泛函理论,针对聚变堆结构钢中子辐照后氦效应进行第一性原理模拟研究.通过计算α-Fe中He缺陷形成能,来分析不同类型He缺陷相对稳定性及磁性的影响,并针对相对稳定的替位He缺陷,计算氦缺陷对α-Fe弹性模量的影响.结果表明:磁性对替位氦缺陷影响较小,结合态密度数据可知,替位氦可能引起晶格常数增大和体模量降低,且氦相对浓度减小可能会引起对弹性模量降低影响的弱化.     

极性晶体膜中的束缚极化子的有效质量

采用格林函数的方法,研究极性晶体膜中束缚极化子的有效质量随膜厚d的变化关系。得出电子-体LO声子相互作用以及电子-SO声子相互作用都对束缚极化子的有效质量有贡献。通过对KCl半导体膜的数值计算表明,束缚极化子的有效质量随膜厚d的增加而减少;当膜厚小于5 nm时电子-SO声子相互作用对束缚极化子的有效质量起主要贡献,但是当膜厚大于10 nm时,电子-体LO声子相互作用对束缚极化子的有效质量起主要贡献,当膜厚大于5 nm而小于10 nm时,二者共同影响束缚极化子的有效质量;另外,由于束缚势的存在,使束缚极化子的有效质量增大,这主要是由于束缚势的存在,使电子-声子间的相互作用增强,极化子效应增大而引起的。     

氦对铜钨纳米多层膜界面稳定性的影响

采用射频磁控溅射方法,分别在纯Ar和Ar, He混合气氛下制备了多个不同调制周期的Cu/W纳米多层膜. 利用增强质子背散射(EPBS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分别对Cu/W多层膜中He含量、 截面形貌和相结构进行了分析.结果表明:多层膜的界面稳定性是耐氦损伤的前提和保证. 在适当的调制周期下,纳米多层膜能有抑制氦泡成核及长大的能力.     

混合工质热声发动机热力特性的试验研究

在自行研制的"驻波型热声发动机试验平台"上,对采用He/Ar混合工质的驻波热声发动机系统的热力特性进行了详细的试验研究.试验结果表明:采用混合工质可以有效地提高热声发动机的热力性能,当氦氩配比为4:1时,系统压比较纯质提高50%以上;另外,采用混合工质可以明显地降低系统的起振温度与消振温度,当氦氩配比在30%～50%之间时,起振温度和消振温度平均较纯质降低50℃和40℃左右,尤其是较低的起振温度意味着可直接利用低品位热量作为驱动热源,从而扩宽了热声发动机的适用范围.     

氦-氩混合工质热声发动机的频率特性

为提高热声发动机的热力性能,采用氦-氩混合工质对一台驻波型热声发动机进行了无负荷工况的试验研究.氦氩配比为0:1,0.2:0.8,0.4:0.6,0.6:0.4,0.8:0.2和1:0 6种情况,充填压力为0.7,0.9,1.1,1.3 MPa和1.5 MPa 5种情况.试验结果表明,随着混合工质中Ar含量的增加,系统谐振频率会从140 Hz降低到44 Hz.同时,加热端温度对谐振频率的影响减小,而大振幅下的二次频成分出现的规律及强度与工质配比关系不大.在氦气中加入20%的氩能够得到最好的系统性能,系统的振幅和压比较纯氦分别能够提升19%和15%.     

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。