含氢氦锆膜的中子反射及弹性反冲探测表征

采用直流磁控溅射方法制备含氢氦的锆膜,利用中子反射和弹性反冲探测两种方法分别对样品中的氢、氦分布以及浓度进行表征,并探究了不同温度退火处理后H、He的变化.实验结果表明:中子反射与弹性反冲探测两种方法的表征结果具有很好的一致性,H、He在锆层中近似均匀分布,氦浓度与溅射的He/Ar比成正比. 300℃退火处理1 h后,样品中的H从Zr层向外迁移和释放,且这种现象随退火温度升高到500℃时更加明显.     

碳化硅中氦离子高温注入引入的缺陷及其退火行为的光谱研究

对氦（He）离子高温（600 K）注入6H-SiC中的辐照缺陷,在阶梯温度退火后演化行为的拉曼光谱和室温光致发光谱的特征进行了分析.这两种方法的实验结果表明,离子注入所产生晶格损伤的程度与注入剂量有关;高温退火导致损伤的恢复,不同注入剂量造成的晶格损伤需要不同的退火温度才可恢复.在阶梯温度退火下呈现出了点缺陷的复合、氦-空位团的产生、氦泡的形核、长大等特性.研究表明：高温（600 K）注入在一定剂量范围内是避免注入层非晶化的一个重要方法,为后续利用氦离子注入空腔掩埋层吸杂或者制备低成本、低缺陷密度的绝缘层 关键词： 6H-SiC 离子注入 拉曼光谱 光致发光谱     

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。     

HeⅡ的粘度理论分析与计算

在一般的分析与计算中,超流氦的粘度往往成为一个被忽视甚至被省略的一个物理量.但是在某些低温系统中,需要完成超流氦长距离输送,粘度成为确定其流动阻力损失的一个重要物理量.目前各具特色的理论和计算关系式很多,但是迄今为止,还没有任何一种理论体系或计算关系式可以适用于所有的物质或所有的温度和压力范围,因此如何应用和借鉴现有的粘度理论或关系式以及实验结果,实现对HeⅡ这种特殊流体粘度的分析和计算是一项十分重要的工作.     

利用时间分辨Ar的K壳层发射光谱诊断内爆靶丸芯区电子温度的时间演化过程

在神光Ⅱ装置上的内爆实验中,通过在充氘气(D2)的靶丸中掺入氩(Ar)元素,利用晶体谱仪配条纹相机测量得到了内爆停滞阶段Ar的K壳层发射光谱随时间的变化。在实验中,观测到Ar的Heα,Heβ以及Lyα线发射,持续时间大约200ps。用Heα线与Lyα线强度比值来推断靶丸芯区电子温度。利用碰撞辐射模型,从理论上计算出Heα线与Lyα线强度比值随电子温度、数密度的变化。通过将实验上观测到的Heα线与Lyα线强度比与理论计算值相比较,获得了芯区电子温度随时间的演化。并计算比较了不同电子密度条件下推断出来的电子温度的差异,证明诊断电子温度的方法对电子数密度的变化不敏感。利用逃逸因子修正了自吸收效应,从计算的结果可以看出在目前的实验中Heα线和Lyα线是光学薄的。     

二分量玻色-爱因斯坦凝聚中的二超流体模型

4He超流体在一定温度下可用二流体模型描述,包括常规流体和超流体两种成分.用这种二流体模型来描述二分量玻色爱因斯坦凝聚时叫做二超流体模型,是从耦合Gross-Pitaevskii方程出发推导得到的.二超流体模型与4He超流体中的二流体模型非常相近.在特定条件下,二超流体中的两个波模行为非常接近4He超流体中二流体模型中...     

稀玻色气体的超流动性

1925年爱因斯坦发表了著名的关于玻色凝聚的文章以来,人们一直期望能在实验上得到证实.为解释超流波体氦(4He)不寻常的性质,1938年他敦(F·London)提出液体氦从正常相到超流相的相变是一种坡色凝聚现象,其主要根据是计算出的凝聚温度3.1K和超流相变温度2.17K很接近,这种看法大体正确.但是严格地说,液体氦是强相互作用的多体系统,并不是理论所讨论的可以忽略相互作用的理想的玻色系统,这反映在某些性质和理论结果有定性上的不同.在压强增高,单位体积的4He原子数n增加时,按照理论,凝聚温度Tc正比于n2/s,Tc应上升,实际上却是下降的.此外,在…     

宏观量子现象──超流动性

1868年8月18日,Lockyer和 Janssen分别在印度和马来亚观察日全蚀,从太阳的发射光谱中发现了浅黄色的5876A线.他们猜测这是地球上尚未发现的一个新元素的谱线,并称它为Helium(氦). 1895年,Ramsay在地球上也找到了氦,主要在铀矿中.大气中氦的体积仅占10-6-10-5,是稀有气体. 1908年,荷兰Leiden实验室的昂内斯液化了最后一个“永久气体”──He气.最常见的He的同位素是He4,其沸点是4.215K,是当时所有气体中沸点最低的.(后来发现He3的沸点是3.19K,He3也有超流特性,但机制与He4不同).氦气的成功液化,开创了低温物理这一新的研究领域. 一、液…     

稀释制冷——一种获得极低温度的新方法

长期以来,人们要得到液体氦(He4)温度以下(<1K)直到毫开(mK,即千分之一开尔文)范围的温度,只有用顺磁盐绝热去磁的方法.这种方法不能连续制冷,只能在较短的时间内维持所得到的低温,冷却能力也很低,给实验工作带来了很大的限制.五十年代末期,由于从核反应中能够得到较多He4的同位素He3,人们可以利用He3液体的蒸发得到稳定的温度约0.3K.在对He3-He4溶液性质进行研究的基础上,1965—1966年期间,发展起一种能够得到mK温度的He3稀释制冷机.这种方法简单可靠,冷量(即冷却能力)大,能长时间(几天到一月)地连续工作,能够得到稳定可调节的温度,具…     

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。     

~3He的超流新相

通常的液体氦(～4He)冷到2.17K时转变为超流态.超流的～4He(通常称为HeⅡ)有许多奇特的性质,例如能够无阻地通过很窄的毛细管,特别高的热导率,爬行膜现象等等,这些都早已为人们所熟知. ～4He的同位素～3He。在天然的氦气中是极少的,约占百万分之一.五十年代初,原子核工业的发展才使人们能够得到稍多一点的～3He,开始了对它的研究. ～3He的临界温度是3.34K,临界压力是1.15个大气压,常压下沸点是3.2K.和～4He一样,零点能很高.常压下一直到绝对零度还是液体,只有在34个大气压下才固化.～3He会不会像～4He那样.当温度下降时也转变成超流态…     

基于新物性库的低温回热器REGEN模拟

REGEN程序是用于回热式低温制冷机中回热器部分的仿真模拟软件。在仅内嵌有氦元素工质的基础上,工作新增了包含N2、H2、Ne、Ar和甲烷等13种低温工质的物性库,介绍了其适用温度、压力区间及计算精度等情况。在保留原有氦-4(4He)的基础上补充了当前最新的4He状态方程的研究成果,以此验证了新物性库与原物性库的衔接性和复现性。使用基于新物性库的REGEN3.3a程序对He、H2和Ne为工质的斯特林型脉管制冷机,进行了模拟优化计算并比较了采用不同工质时制冷机的制冷系数。     

超流涡旋

 当冰冷的液氦温度低于2.172K时,会产生一种奇特的效应;此时,它变成超流体,处于超流态下的液氦在流动时是没有摩擦力的。当将液氦置于仅有几个原子厚的氦薄膜上而此薄膜又被置于固态氢表面的顶部之上时,液氦的超流图景会变得更加复杂。     

高T_c的钇钡铜氧化合物的光电子谱研究

本工作用氦Ⅰ和氦Ⅱ紫外光电子谱对高温超导材料(T_c=89.5K)——钇钡铜氧化合物价态附近的电子结构进行了分析。 结果表明随着样品从室温(300K)冷却到80K,除了二个能量位置分别在费米能级以下4.6ev和9.6ev的谱峰向较高的结合能方向有0.4ev的微小移动以外,没有观察到其它的变化。该二个谱峰随温度下降的移动是连续的。本工作对不同烧结工艺的同种材料样品进行了分析,紫外光电子谱的结果表明:价态附近的电子结构有明显的不同。在弗米能级附近的光电子谱表明,样品整体来说是半导体性的。     

温度对bcc铁中He行为影响的模拟研究

温度对bcc铁中的He行为有重要的影响,基于bcc晶格的晶格动力学蒙特卡罗（Lattice Kinetic Monte Carlo,LKMC）方法,模拟研究了298—1298 K范围内温度对bcc铁中He行为的影响.结果表明：温度对bcc铁中He行为的影响可以分为4个阶段：（1）298—598 K,（2）598—798 K,（3）798—998 K,（4）998—1298 K.第一阶段随着温度的增加,晶粒内He原子浓度略有降低,但He泡中平均He原子个数迅速增加;第二阶段随着温度的增加,晶粒内的He原子浓度迅速降低,但He泡中平均He原子个数几乎不变;第三阶段随着温度的增加,晶粒内的He原子浓度和He泡中平均He原子个数均迅速减少;第四阶段随着温度的增加,晶粒内He原子浓度以及He泡中平均He原子个数均有所增加,到1298 K时,晶粒内He原子浓度与室温时相近,几乎没有He原子从铁晶粒内逃逸出.模拟结果与文献正电子湮灭实验结果有很好的吻合. 关键词： bcc铁 He 晶格动力学蒙特卡罗 温度     

看到超冷费米原子气的超流相变

气体或液体的超流相变是指：在临界温度Tc以下时,流体的流动将不伴随有摩擦损耗．更为细致的理解是,这要看流体的热力学参数随温度的变化,例如,当液态氦-4温度降到2．17K以下时,进入到超流态,与此同时,     

基于发射光谱研究多针-板式水中He介质阻挡放电

采用多针-板式介质阻挡放电电极结构,并利用发射光谱研究了水中氦气等离子体的放电特性.实验结果表明:He等离子体中富含He*,Hα*,Hβ*,O*,OH*,N2*以及N2+等多种活性粒子,并且有效功率、气体温度、电子激发温度随峰值电压的增大几乎线性地增大,传导电流远大于位移电流.当峰值电压从7kV增大到10kV时,有效功率最大值约65W,气体温度从414K增大到498K,而电子激发温度从4 489K增大到4 635K.     

温稠密氦的状态方程、热输运性质和辐射不透明度的理论研究

温稠密状态下氦元素广泛存在于核聚变内爆过程和宇宙星体中,其热力学性质和辐射输运参数等物质特性在聚变实验设计和星体结构演化研究中起着至关重要的作用.本文采用充分考虑温稠密物质中电子离子碰撞物理效应的量子郎之万分子动力学方法,通过模拟宽广温度密度区域氦离子和电子的响应特性,构建了温度在10-60 kK,密度为1-24 g/cm~3范围内温稠密氦的状态方程数据库和电子热导率数据库,并计算了该温度密度下温稠密氦的辐射不透明度.本文的计算结果可以为聚变物理研究和很多基本天体物理问题建模提供必要的输入参数.     

高密度氦相变的分子动力学研究

采用分子动力学方法结合对关联函数分析计算了0–1000 K范围内氦的固–液相变曲线, 与实验数据的对比显示, 在0–500 K之间与实验数据符合很好, 500 K以上还没有相应的实验数据. 另外, 计算了钛金属中不同尺寸氦泡的压强, 并与高密度氦的固–液相变曲线进行了对比. 结果显示, 在低温条件下, 随着温度的降低, 钛晶体中可能会出现固态氦泡; 在300 K以上不会存在固态氦泡.