单层表面分析方法──低能离子散射和静态二次离子质谱

固体材料的表面特性,例如电子或离子的表面发射或表面吸收,分子的表面吸附,以及表面化学反应等。取决于材料的表面层。特别是最外原子层的组成和结构.自六十年代末期以来,研究表面组成和结构的方法已获得迅速发展[1].这些方法的信息深度范围一般为1—10个原子层,其中低能离子散射和静态二次离子质谱可用于单层表面分析.这两种方法都是用离子束来探测表面的.和用电子束入射的情形类似,用离子束入射时也能引起四种类型的粒子发射:离子散射和二次离子发射;中性粒子溅射;电子发射和光子发射.这些发射原理已构成多种表面的研究方法,见图1.在这些…     

强光一号水开关击穿性能

采用光学诊断和电磁测量相结合的方法对"强光一号"不同结构的水开关的放电特性进行研究,其中包括环-板结构、球-板结构及局部场增强球-板结构。通过理论模拟开关电场分布及"强光一号"加速器水开关击穿电压的实际测量可以分析不同结构的开关工作稳定性,结果表明:环-板结构的水开关具有最稳定的击穿特性,15发放电的时间抖动只有30 ns;局部场增强球-板结构水开关抖动60 ns;球-板结构水开关稳定性最差,抖动达到140 ns。利用纳秒时间分辨可见光分幅相机和光纤传感器对环-板型及局部场增强球-板结构水介质开关进行光学测量,得到了电流通道发展图像以及整个放电过程的光强变化信号。实验结果表明:环-板型水介质开关开始击穿时的平均场强约为190 kV/cm,同时存在多个放电通道,流注呈树枝状分布,其发展速度为几十cm/s。     

离子浓度及表面结构对岩石孔隙内水流动特性的影响

酸性环境引发的岩石孔隙表面溶解增加了孔隙内水溶液的盐离子浓度,破坏了孔隙的表面结构.本文采用分子动力学模拟的方法研究了纳米级岩石孔隙内水溶液的流动特性,分析了盐离子浓度和孔隙表面结构对水流速度分布的影响及原因.研究结果表明:纳米级岩石孔隙内的水溶液流动符合泊肃叶流动特性,流速呈"抛物线"分布;随盐离子浓度增加,水溶液内部氢键网络变得更为致密,水黏度随其呈线性增长;水溶液中离子浓度越大,孔隙表面对水流动的阻力越大,最大流速越小,速度分布的"抛物线"曲率半径越大;岩石孔隙表面结构的破坏改变了流动表面的粗糙程度,增加了孔隙表面对H2O分子的吸引力.随表面结构破坏程度的增大,水溶液在近壁区域的密度增大,流速降低;当表面破坏程度达到50%时,水溶液在近壁区域出现了明显的负边界滑移现象.     

多孔气液分离强化传热结构单相流中传热性能

本文对金属多孔气液分离强化传热结构单相流中传热性能进行了分析。分别研究了粉末颗粒形状、粉末颗粒大小对传热性能的影响。测试样品分别为采用五组不同参数粉末颗粒进行烧制,其中2组为球状粉末样品(颗粒大小为75~100μm,100~125μm),3组枝状粉末样品(颗粒大小为25μm,100~125μm,150μm)。水作为工作介质。样品雷诺数测试范围为3654~14617。研究结果表明,粉末颗粒大小对传热性能有重要影响,对于枝状粉末颗粒样品,粉末颗粒尺寸为100~125μm样品换热性能最好;粉末颗粒形状对传热也有较大影响,同枝状粉末颗粒样品相比,球形粉末颗粒样品传热系更高,但产生的流动阻力也高,综合换热性能,球形粉末不如枝状粉末。     

“看见”一种新型的二维冰结构

 固体表面与水(冰)形成的界面是自然界中最常见的界面之一。它直接或者间接地影响到我们的日常生活以及工业技术的方方面面,对于该问题的科学研究涉及表面物理、大气化学、环境科学等多个领域。其中,水在固体表面发生的多相结晶过程是人们研究水和固体界面的一个重要方面。在地上,这种结冰过程能形成美丽的冰川,也会导致路面和铁轨结冰而阻碍交通;在空中,这种结冰过程是大气层循环中的一个重要组成部分,同时也是很多起飞机事故的元凶。     

“物态变化章复习”的探究性教学——兼谈“地球上水的物态变化”

5教育科学出版社出版的初中《物理》八年级上册的第五章"物态变化",其中第一节就是"地球上水的物态变化".尚未讲授六种物态变化,而先讲"地球上水的物态变化",编者的意图可能是考虑到水是人类生活、生产的重要物质,同时也考虑到学生在小学科学课中已经初步学习过水的几种物态变     

电子束离子阱及高电荷态离子相关物理

文章简要介绍了电子束离子阱（EBIT）的发展背景及其在国际上的状况，较详细地解释了它的结构和工作原理，介绍了它在分解研究等离子体方面的特别优势以及在EBIT上能够实现的高电荷态离子相关的前沿物理学问题研究。     

水的玻璃化转变的研究

本文用我们液态低频力学谱方法对玻璃化转变研究领域中一个持续半个多世纪、十分令人困扰的热点水的玻璃化转变问题进行了研究.用表征玻璃化转变最直接的参量力学模量,首次实现对水的玻璃化转变过程的明确表征,得出水的玻璃化转变温度是163K,而不是长期一直认为的136K.另外,水的玻璃化转变表现出不同于传统玻璃化转变的反常耗散行为.研究还表明,水的玻璃化转变温度表现出重要的同位素效应,这是水的玻璃化转变奇异特征的一个反映,也是在玻璃化转变研究中首次观测到同位素效应.     

水的玻璃化转变的研究

本文用我们液态低频力学谱方法对玻璃化转变研究领域中一个持续半个多世纪、十分令人困扰的热点水的玻璃化转变问题进行了研究。用表征玻璃化转变最直接的参量力学模量，首次实现对水的玻璃化转变过程的明确表征，得出水的玻璃化转变温度是163K，而不是长期一直认为的136K。另外，水的玻璃化转变表现出不同于传统玻璃化转变的反常耗散行为。研究还表明，水的玻璃化转变温度表现出重要的同位素效应，这是水的玻璃化转变奇异特征的一个反映，也是在玻璃化转变研究中首次观测到同位素效应。     

基于离子特异性效应调控聚电解质络合物水凝胶自修复性能

通过两步聚合法制备了甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵（MPTC）和苯乙烯磺酸钠（NaSS）聚电解质络合物（PMPTC/PNaSS）水凝胶,研究了基于离子特异性效应调控聚电解质络合物水凝胶的自修复性能.通过不同种类离子对PMPTC/PNaSS水凝胶的特异性掺杂,可影响水凝胶中聚电解质链间静电相互作用以及链的运动能力,从而控制水凝胶的力学性能以及自修复性能.结果表明,当掺杂阴离子从结构构造型的强水化离子变为结构破坏型的弱水化离子,聚电解质络合物水凝胶的自修复效率会逐渐增加.主要是由于结构破坏型阴离子可以更加有效地打开水凝胶中的离子键,提高聚电解质链的运动能力和自修复效率.     

利用高能离子模拟研究反应堆结构材料中的辐照效应

简要介绍了载能粒子辐射损伤对反应堆结构材料性能的影响,阐述了载能粒子束特别是高能离子束开展模拟研究的优势,并举例说明了国内利用高能重离子模拟研究反应堆结构材料辐射效应取得的进展。实验结果和理论分析表明,载能离子特别是高能离子辐照非常适合用于模拟研究反应堆结构材料中由粒子辐射引起的材料微观结构和宏观性能变化,是模拟研究反应堆结构材料辐射效应的非常有效的手段。 Radiation damage in structural materials of fission/fusion reactors is mainly attributed to the evolution of intensive atom displacement damage induced by energetic particles （ n, α and/or fission fragments） and highrate helium doping by direct α particle bombardments and/or （n, α） reactions. It can cause severe degradation of reactor structural materials such as surface blistering, bulk void swelling, deformation, fatigue, embrittlement, stress erosion corrosion and so on that will significantly affect the operation safety of reactors. However, up to now, behavior of structural materials at the end of their service can hardly be fully tested in a real reactor. In the present paper, damage process in reactor structural materials is briefly introduced, then the advantages of energetic ion implantation/irradiation especially high-energy heavy ion irradiation are discussed, and several typical examples on simulation of radiation effects in reactor candidate structural materials using high-energy heavy ion irradiations are introduced. Experimental results and theoretical analysis suggested that irradiation with energetic particles especially high-energy heavy ions is a very useful technique for simulating the evolution of microstructures and macro-properties of reactor structural materials.     

蒙特卡罗方法的两个基本问题

随机数的产生和概率分布的随机抽样方法,是蒙特卡罗方法的两个最基本的问题。对这两个问题的处理目前仍然因循60年前蒙特卡罗方法诞生初期的技术途径,因此长期受一些无法彻底解决的问题所困扰,同时也面临一些新问题的挑战。分析了上述问题,分别对随机数的产生和任意分布的抽样方法给出了新的技术解决途径。The producation of random number and the sampling of random distribution are two foundational problems in Monte Carlo Mothed. In this paper, we carry out some new ways to treat the problems.     

中国极化电子离子对撞机探测器设计

核子是构成宇宙可见物质的最主要成分,也是研究强相互作用的最佳实验室。对核子内部结构的研究是当前理论和实验研究的重要前沿。在核子内部结构的实验研究中,电子- 离子对撞机(Electron Ion Collider, EIC)是最理想的装置,能提供核子内部最清晰的图像,是人类认识物质世界深层次结构,特别是核子与原子核结构最理想的工具。中国极化电子离子对撞机EicC项目,设想在已开建的HIAF 高能离子束的基础上进行升级:将离子束流升级成15~20 GeV 的极化束流,建设3~5 GeV 高能极化电子束流,实现质心系能量为10~20 GeV双极化电子- 离子对撞,在海夸克能区对核子内部结构进行精细测量,并对质子质量、奇特强子态等诸多重要物理课题展开研究。在本文中,我们开发了EicC 快模拟软件,对探测器性能进行参数化模拟;通过物理模拟汇集EicC探测需求,利用探测器模拟软件进行优化并提出EicC 探测器谱仪的初步设计方案。该谱仪方案提供了接近全立体角的覆盖范围和大动量范围内的粒子鉴别能力,兼顾EicC项目丰富的物理课题。     

载能团簇离子诱发的非线性二次离子发射

载能团簇离子进入固体时, 由于集体相互作用,在入射路径上产生非常高的能量沉积密度。 实验发现, 载能团簇离子的作用结果并不等于团簇中各原子独立作用的总和, 而是具有非线性效应。 就二次离子发射而言, 这种非线性通常与团簇的能量、 团簇的大小、 离子的电荷态以及靶物质的结构有关。 通过研究二次离子发射有助于理解载能团簇离子与物质相互作用过程中的能量沉积与释放机制。 Using energetic cluster as projectile is a unique way to produce simultaneous impacts of several atoms and deposit extremely high energy density in a very small area. The cluster impingement on solids has exhibited some non linear effects not presented in collisions of individual atoms with those solids. The study of the secondary ion emissions can give insight into the energy deposition and relaxation steps of the cluster solid interaction. The dependence of the yields of secondary ion emission induced by clusters on the energy of clusters,cluster sizes,charge states and material structures of the targets was reviewed in this paper.     

离子沟道效应离子前向散射、离子背散射研究装置

本文阐述了研制成功并投入使用的用于离子沟道效应、离子背散射研究装置,其包括能量狭缝、双向狭缝、高真气靶室和多维精密定角仪。多维精密定角仪是核心部分,其由微处理机实时控制四个高精度转轴,每个脉冲转动角小于0.005°,并有效地消除了空回,还有二个直线位移手动微调机构,可以同时使用数个晶体样品,带有终端限度和声光报警安全装置。 文中着重介绍了多维精密定角仪研制中的关键性问题和特殊性的几个问题。     

石墨烯纳米孔道内受限水介电常数影响因素的分子动力学模拟

受限水的介电特性对于石墨烯电容器的储能效率有着重大的影响.因此本文使用分子动力模方法,研究了不同石墨烯纳米孔道宽度(0.812～10 nm)下内受限水介电常数的分布及其影响因素.结果表明,在石墨烯纳米孔道内部受限水双电层结构可分为空隙层、界面层和体相层三个部分.其整体的介电常数随孔道大小的降低而线性减少.这是由内部体相层的宽度的降低而导致的.此外电极电压大小和石墨烯-水相互作用参数ε_CO的强弱也会显著改变电极表面的双电层(Electric Double Layers, EDLs)结构.其中电压的增大使得介电常数分布的震荡的程度也随之增加,最终导致了整体介电常数的减小.与之类似,亲水态的石墨烯表面(高ε_CO)下受限水分布的震荡程度也显著增加,这导致了整体介电常数的降低.     

金团簇结构和电子性质的密度泛函研究

采用密度泛函理论,研究了Aun(2≤n≤10)团簇的最优结构和电子性质.采用各种不同的拓扑结构进行优化,计算结果显示最优结构都是二维的;在得到的最优结构基础上,进一步研究了其电子性质.结合能的二阶差分,费米能和能隙都显示了奇偶谐振效应.具有偶数个原子的金团簇要比奇数个原子的金团簇稳定,这与金团簇中的电子配对紧密相关.     

理论物理所专题讲座

 我国著名的高温超导专家中科院物理所研究员赵忠贤先生,应邀作了专题报告《高温超导研究现状》该报告包括三个方面:一、材料、结构、化学特征化及均匀性研究进展:①材料:按结构分类有二十几种超导材料.其中最常用的铜基氧化物超导材料的转化温度已从当初的30K提高到125K,其结构共性为两配位,四配位,五配位,六配位的铜氧团以不同的组合形式生成;一层铜氧面与两层铜氧面的T_c比近于2/3（Bi系例外?）;最佳组合似为四配位与五配位.     

二维红外相关光谱法研究温度对交联胶原结构的影响

采用傅里叶红外光谱和二维相关分析研究了改性前后胶原在升温(25～115℃)过程中结构的变化。结果显示,改性前后胶原的特征吸收峰强度降低,峰值向低波数移动,其中酰胺II带的变化最明显,降低了～10cm-1,表明维系胶原三股螺旋结构稳定的氢键被破坏,结构发生改变。在1 515cm-1处自相关峰强度最强,说明温度对酰胺II带的影响最大。与未改性胶原相比,改性胶原的相关程度更弱,表明改性胶原结构受温度影响要小,交联提高了胶原的热稳定性;改性后胶原结构变化的顺序也不一样。由此可见,二维红外相关分析法能提供由温度引起的胶原结构动态变化的微观信息,对进一步研究改性胶原结构和功能之间的关系有一定的意义。     

产生医用放射性核素核数据的测量、 理论计算与评价(续)

简要介绍产生治疗放射性核素 (利用反应堆、 加速器或衰变而产生的26个核素、 61种不同反应途径) 核数据的测量、 理论计算与评价的新进展。 这些核素是: 已广泛用于临床的32P, 89Sr, 90Y, 103Pd,125I,131I, 137Cs, 153Sm,186Re,188Re,192Ir和具有很大潜在使用可能性的64Cu,67Cu,67Ga, 86Y, 105Rh,111In,114mIn,124I, 125I(新),149Pm, 166Ho,169Yb,177Lu,211At,213Bi,225Ac。 61种不同反应途径中有6种新的反应途径。 为提高核医学应用的安全性和有效性, 对现有核数据进行评价与适当能区的理论计算是十分必要的。 The nuclear data measurements and preliminary evaluation as well as theoretical calculation for established and emerging 26 radio nuclides produced in 61 ways by using reactor, accelerator or decay are briefly introduced. The measured data evaluation and theoretical calculation in some energy range are very important in order to keep the safety and validity in medical therapeutic applications. The 11 established radio nuclides are 32P, 89Sr, 90Y, 103Pd,125I,131I, 137Cs, 153Sm,186Re,188Re,192Ir and the 16 emerging radio nuclides are 64Cu,67Cu,67Ga, 86Y, 105Rh,111In,114mIn,124I, 125I(new),149Pm, 166Ho,169Yb,177Lu,211At,213Bi,225Ac.