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.     

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。     

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.     

C60原子团簇与C60团簇固体

本文回顾了碳的原子团簇研究的历程；综述了Ｃ６０原子团簇的结构、光吸收，Ｃ６０团簇固体的结构、方向有序相变及掺杂后的电导、超导电性等物理性质；介绍了样品的制备、分离和掺杂等技术问题；指出了在这一领域开展研究的科学意义．     

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。     

超短超强激光及微团簇与大尺度团簇相互作用

用2.5 MV静电加器提供的高品质微团簇束与固体、气体和大尺度团簇(100->1000原子/团簇)碰撞,超强飞秒激光与大尺度氘团簇相互作用,研究微团簇在大尺度团簇中的库仑爆炸特性,研究超短超强激光场中大尺度氘团簇的聚变机理.本文将介绍此项实验研究的进展.     

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.     

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。     

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。     

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     

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     

超短脉冲强激光与团簇的相互作用

超短脉冲强激光与团簇的相互作用已被证明能够产生能量高达ＭｅＶ量级的高能离子和中子以及非常强的Ｘ射线辐射。广阔好原子团簇在超短脉冲强激光场的作用下的加热、电离和膨胀等机制,对这种相互作用的深入研究可能会对激光核聚变和Ｘ射线激光等应用领域产生重大影响。     

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。     

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.     

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     

强光电离团簇并行数值模拟

为研究强激光电离氢原子团簇,在理论上采用1维氢原子团簇的经典粒子动力学模型,结合粒子对(PP)算法及粒子模拟（PIC）方法,采用自行搭建的9节点并行集群系统,利用消息传递接口（MPI)与OpenMP混合编程模型进行了并行数值模拟计算,获得了较为理想的计算加速比。并且引入了弛豫时间参数,有效地处理了粒子间的碰撞过程,在极大简化计算量的同时,保留了物理本质。所得模拟结果与已有的实验结果符合较好,表明该并行计算模型是稳定、可行的。     

强光电离团簇并行数值模拟

 为研究强激光电离氢原子团簇,在理论上采用1维氢原子团簇的经典粒子动力学模型,结合粒子对(PP)算法及粒子模拟（PIC）方法,采用自行搭建的9节点并行集群系统,利用消息传递接口（MPI)与OpenMP混合编程模型进行了并行数值模拟计算,获得了较为理想的计算加速比。并且引入了弛豫时间参数,有效地处理了粒子间的碰撞过程,在极大简化计算量的同时,保留了物理本质。所得模拟结果与已有的实验结果符合较好,表明该并行计算模型是稳定、可行的。     

团簇六边形斑图等离子体参数的光谱测量

在氩气和空气混合气体介质阻挡放电中,首次发现了团簇六边形斑图。运用发射光谱法,研究了此斑图中单个团簇的三种等离子体参数：分子振动温度、分子转动温度以及电子的平均能量随空气含量的变化。实验通过测量氮分子光谱并采用氮分子第二正带系(C3Π_u→B 3Π_g)计算了振动温度;同时采集氮分子离子(N+₂)的第一负带系(B 2Σ+_u→X 2Σ+_g)计算转动温度。利用氮分子离子391.4 nm和激发态的氮分子337.1 nm两条发射谱线的相对强度之比,作为研究电子平均能量的变化的依据。结果显示,当混合气体中空气含量从16%逐渐增大到24%时,三种等离子体参数均逐渐增大。     

模拟进化法Si和Be的团簇结构

模拟生物进化的机理，建立了优化团簇结构的理论程序，并对Ｓｉ和Ｂｅ团簇结构进行了优化计算。并成功地得到了用其它方法已发现的团簇基态结构，还发现了用其它方法尚未得到的团簇基态结构；所得到的团簇基态能量等于或小于已发表的用其它方法所得到的相团簇的基有量，说明此方法对于优化团簇基态结构是可行和有效的。     

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.