静磁场对电磁悬浮熔融液滴表面张力测量影响的研究

基于电磁悬浮技术的振荡液滴法是测量高温熔体表面张力的重要手段。地面条件下,熔体在重力和电磁力作用下呈倒锥形,熔体存在多个振荡模式,增加了表面张力测量的不确定性。本文通过叠加静磁场抑制熔体的内部对流和振荡变形,分析熔体振荡模式的变化和静磁场对熔体表面张力测量的影响。研究发现:当磁场强度为0.2 T时,熔体R~+、R~-、D_(max)和Area的振幅分别减小了 52%、54.3%、45.9%和54.2%。当磁场强度超过0.3 T时,m=0、±1振荡模式被明显抑制,熔体仅存在m=±2振荡。在未叠加静磁场时,实验测量得到的表面张力平均值为1.276 N·m~(-1),相对误差为1.31%。在1 T静磁场下为1.304N·m~(-1),相对误差下降至0.46%。因此,静磁场能有效抑制熔体内对流和振荡变形,有利于提升高温熔体表面张力的测量精度。     

强梯度磁场下金属熔体中析出相晶粒迁移的动力学研究

建立了梯度磁场下金属熔体中晶粒迁移的一般动力学模型，导出了磁场对导电熔体黏度的影响规律，得到了迁移速度的解析解和迁移距离的分析解.导电熔体的有效黏度随磁场强度的平方成线性递增关系.迁移速度达到终极速度的时间为10^-3s数量级.终极速度随着磁场强度的增加而迅速减小，表明强磁场对晶粒迁移有抑制作用.迁移距离和迁移率与磁场分布密切相关.为观察初晶硅的迁移状况，将Al-18wt%Si合金在650℃保温60min后，施加强梯度磁场（B_z=5 T，B_zdB_z/dz=-224T²·m^-1）对熔体作用不同时间并淬火，结果表明，晶粒半径大于等于40μm的初晶硅在120s内大部分完成迁移，与理论计算符合. 关键词： 强梯度磁场 析出相 迁移 刚体动力学     

半导体硅熔体的有效(磁)黏度

用钕铁硼(NdFeB)永磁材料构建"魔环"结构的永磁体,向直拉硅生长的熔体所在空间引入磁场,采用回转振荡法测量不同磁场强度下硅熔体的有效黏度(磁黏度).在温度一定时,测得的磁黏度随着磁场强度的增加而增加,二者呈抛物线关系.熔硅温度升高,磁场影响加剧.1490—1610℃温度区间内,磁黏度有异常变化.当引入磁场强度为0068T时,熔硅有效黏度比原黏度增加2—3个数量级,证明引入磁场是硅单晶大直径生长时,抑制熔硅热对流的有效手段. 关键词： 硅熔体 有效(磁)黏度 魔环永磁体 回转振荡法     

多晶硅铸锭过程中行波磁场作用下的传热流动特性研究

本文针对多晶硅铸锭定向凝固过程中行波磁场作用下的传热流动特性开展数值模拟研究。将低频磁场作用下的洛伦兹力纳入多晶硅铸锭全局传热流动的计算当中,研究了单纯洛伦兹力作用以及洛伦兹力与热浮力耦合作用时硅熔体区域的传热流动特性,明确了能够影响多晶硅铸锭过程的有效磁场强度范围。研究结果表明,10~(-3)T以上的磁场强度才能够产生足够大的洛伦兹力以强化或消弱热浮力作用,不同方向行波磁场下的洛伦兹力对硅熔体中传热流动特性的作用效果大相径庭。     

Co基金属纤维不对称巨磁阻抗效应

以直径32 μm的熔体抽拉Co基非晶金属纤维为研究对象, 分析了该纤维不同激励条件下的巨磁阻抗(giant magneto impedance, GMI)效应. 实验结果表明: 这类纤维的GMI效应具有不对称性特点, 即 AGMI (asymmetric GMI)效应. 同时, 发现AGMI效应随激励条件不同而变化, 随交流频率或者激励幅值升高而逐渐增强; 当存在一定偏置电压时, AGMI效应大幅增强. 通过研究纤维的磁化过程, 分析了Co基金属纤维的AGMI效应. 由于Co基熔体抽拉纤维具有螺旋各向异性以及磁滞的存在使得GMI效应具有不对称性, 频率升高或者激励电流幅值增加有利于壳层畴环向磁化, AGMI增强. 当在纤维两端施加偏置电压时, 偏置电流诱发环向磁场增强了环向磁化, AGMI效应提高; 偏置电压较低时磁场响应灵敏度提高, 同时磁化翻转向高场移动, 阻抗线性变化对应的直流磁场区间增大. 这一方面拓宽了GMI传感器工作区间及灵敏度, 另一方面不利于获得更大的磁场响应灵敏度. 10 MHz (5 mA)激励时, 施加1 V强度的偏置电压后, 对应的磁场灵敏度从616 V/T 提高至5687 V/T; 偏置电压为2 V时, 灵敏度降低到4525 V/T. 因此, 可以通过适当提高环向磁场的方法获得大的磁场响应灵敏度及阻抗变化线性区域.     

勾形磁场对硅单晶CZ生长过程的影响

利用有限元法对勾形磁场环境下硅单晶Czochralski生长时炉内的传递过程进行了全局数值模拟,磁场强度范围为(0～2.0)T.结果表明:勾形磁场可有效抑制熔体内的流动;随着磁场强度增加,熔体内对流逐渐减弱,加热器功率增大,结晶界面温度梯度在磁场强度为0.05T时略有降低,之后增加;结晶界面形状在磁场强度为0.05T和0.1T时向熔体侧弯曲,之后随磁场的增加,变得平坦;同时,熔体内的传质机制逐渐转为以扩散为主;结晶界面平均氧浓度随磁场强度的增加而逐渐降低,当磁场强度高于1.0T时,结晶界面氧浓度会略有上升.     

勾形磁场对分离结晶法制备CdZnTe晶体的影响

为了了解勾形磁场对CdZnTe晶体生长质量的影响,利用有限元法对坩埚内的热量和动量传递过程进行了全局数值模拟。假定熔体和气相中的流动都为准稳态轴对称层流,研究了B_o(磁场轴线与晶体-坩埚界面的交点的磁场强度的轴向分量)为0 T,0.5 T,1.0 T,1.5 T,2.0 T,2.5 T,3.0 T时的CdZnTe晶体生长过程。结果表明:勾形磁场能有效抑制熔体内的流动,会产生由洛仑兹力、表面张力和浮力共同驱动的涡胞。随着磁场强度的增加,传热向导热型转变,熔体内最大流函数逐渐减小,抑制作用增强。     

磁场退火对Co基熔体抽拉丝巨磁阻抗效应的影响

对Co基熔体抽拉非晶丝进行了普通炉内退火和不同磁场强度（500 Oe,1600 Oe,4000 Oe）下的横向和纵向磁场退火,利用HP4192阻抗分析仪和Lakeshore7407VSM分析了退火态样品的巨磁阻抗（GMI）效应和软磁性能.研究结果表明,纵向磁场降低了环向各向异性,纵向磁场退火样品GMI效应降低且GMI曲线为单峰,最大阻抗变化率ΔZ/Z为131%,磁场响应灵敏度为7%/Oe;而横向磁场提高了环向畴体积,增加了环向各向异性场,导致退火样品GMI曲线随频率升高由单峰转 关键词： 非晶丝 巨磁阻抗效应 退火     

强磁场作用下Cu熔体中富Fe颗粒的迁移与排列

凝固界面前沿颗粒间的相互作用决定了颗粒的运动轨迹、分布和材料的性能,控制熔体中颗粒的迁移可用于材料的净化和提纯.在Cu-30%Fe合金液固两相区施加不同的强磁场条件,富Fe颗粒的分布和排列不尽相同.当无强磁场作用时,富Fe颗粒较均匀地分布在Cu熔体中;随着施加稳恒强磁场磁感应强度的增加,富Fe颗粒向远离重力方向的试样上端迁移,样品底部几乎无富Fe颗粒;而施加向下的梯度磁场作用后,富Fe颗粒沿重力方向向下迁移.结合强磁场作用下颗粒的受力情况,分析了Fe颗粒的迁移行为.不同磁场条件和不同区域的颗粒直径统计分析表明,随磁感应强度增加,Fe颗粒聚合增加,但施加梯度强磁场后颗粒的团聚又逐渐减弱,对此从影响颗粒运动的Stokes和Marangoni凝并速度进行了讨论.从能量最低的角度解释了富Fe相沿平行磁场方向的取向排列.     

双等离子体团相互作用的磁流体力学模拟

利用商用磁流体力学模拟程序USIM对双等离子体团相互作用过程进行了数值模拟,分别考察和比较了双对流等离子体团在外加磁场和无外加磁场情况下,相互作用的物理过程.发现在外加磁场情况下等离子体团相互作用会伴随着磁重联(反向磁场)、磁排斥(同向磁场)以及一些不稳定过程.针对激光产生等离子体团错位相互作用实验,进行了标度模拟,发现外加磁场起着重要作用,进一步表明激光等离子体的磁化特征.研究结果为下一步在神光Ⅱ激光装置进行强磁环境下等离子体实验提供理论指导.     

Area scintillations of Bessel Gaussian and modified Bessel Gaussian beams of zeroth order

As an extension of our previous study, the area scintillation aspects of Bessel Gaussian and modified Bessel Gaussian beams of zeroth order are investigated. The analysis is carried out on the basis of equal source sizes and equal source powers. It is found that, when compared on equal source size basis, modified Bessel Gaussian beams always have less area scintillations than a Gaussian beam, while Bessel Gaussian beams exhibit more area scintillations. Comparison on equal source power basis, however, removes the advantage of modified Bessel Gaussian beams, that is, their area scintillations become nearly the same as those of the Gaussian beam. On the other hand, for the case of equal source powers, Bessel Gaussian beams with larger width parameters continue to have higher area scintillations than the Gaussian beam. We provide graphical illustrations for profiles of equal source size beams, equal source power beams and the curves to aid the selection of equal source power beams.     

非球面光学反射镜的装调方法

针对通过胶粘固定的口径为230 mm非球面反射镜的装调要求,选用无像差面型检测法,通过对3个关键过程,即底板与裸镜的粘接,镜框与底板的连接,光学定心加工的实验研究,提出使粘接应力及结构件传导应力变化量达到最小的微应力装校方法,并通过光学定心加工标定出非球面反射镜的光学中心。装调结果表明:对于口径为230 mm的非球面反射镜,微应力装调后面型精度0.02;光学中心偏心量5 m,分划板表面与光轴垂直度误差2.5。     

Bound-State Scalar Form Factor for Two Fermions within the Relativistic Quasipotential Approach

A new expression for the bound-state scalar form factor was obtained for two relativistic fermions of equal mass. The respective analysis was performed within the relativistic quasipotential approach based on the covariant Hamiltonian formulation of quantum field theory by means of the transition to the three-dimensional relativistic configuration representation for the interaction of two relativistic particles that have a spin of 1/2 and equal masses.     

基于金属结构单元间耦合的左手材料的设计及实验验证

提出了基于金属结构单元间耦合进行左手材料设计的思想,并建立了理论分析模型.通过合理选择结构单元的结构参数并通过单元之间的耦合,使电谐振等效电路的谐振频率与磁谐振等效电路的谐振频率相等,从而最大限度地实现宽左手频带.加工、制作并测试了基于金属结构单元间耦合的左手材料.实验结果表明,测试样品具有相等的电谐振频率和磁谐振频率,其左手频带的带宽为24 GHz.实验结果与理论分析一致,验证了基于金属结构单元间耦合的左手材料设计思想. 关键词： 左手材料 单元间耦合 等谐振频率 宽频带     

大视场CCD成像系统像面均匀性测试技术研究

以光度学为理论基础,研究了大视场CCD成像系统像面均匀性测试技术。论述了600~800mm非对称、双半球不等半径积分球的设计方案。对像面均匀性测试系统的积分球出口进行了测试,出口处的照度不均匀性不高于2.3%,照度不稳定性不高于2.7%,积分球后半球内表面的亮度不均匀性不高于4.4%。在对测试结果进行误差分析的基础上,对大视场CCD摄像机进行了实际测试。结果表明,该装置可广泛应用于光电成像系统的像面均匀性测量。     

激光二极管抽运Nd:YV04和频黄光激光器的理论及实验研究

为了达到最佳和频593 nm黄色激光输出,采用激光二极管(LD)端面抽运Nd:YVO4晶体,根据四能级系统的速率方程理论,建立了空间相关的两波长激光运转速率方程模型,由此导出两波光子数表达式.对LD端面抽运Nd:YVO4/KTP三镜复合腔结构的腔内和频黄光激光器,在满足参与和频的两基频光光子数密度相等的条件下,理论上得到了谐振腔的各个参数.实验比较了在满足两波光子数密度相等和两波振荡阈值相等两种情况下激光器输出的593 nm黄色激光功率.在抽运功率为12 W时,二种情况下分别得到了410 mW和340 mW的黄光输出,光一光转换效率分别为3.4%和2.8%.由此可见,在满足两波光子数密度相等的条件下可以得到更高转换效率的和频黄光输出.     

Nonlinear optical effects in amorphous-like SiCON films

We have found that IR bicolor coherent poling of the SiCON films with the pulsed IR 200 ps laser pulses causes sufficiently high values of the second-order optical susceptibilities. The dependence of the second-order susceptibility versus the fundamental power density as well as versus the time of the optical poling and writing/fundamental beam ratios indicate on substantial role of the N / C ratio. Maximally achieved value of the second-order optical susceptibility was equal to about 9 pm / V.

In the case of our films we have shown that optimal incident angle of the writing beam with respect to the sample's surface for the achievement of optimal grating is equal to about 67°. Optimal ratio between the fundamental and writing beams was equal about 30. The grating is destroyed during the 10 min after the interruption of optical treatment.     

Relations between Varshni and Morse potential energy parameters

A set of relationships between the Morse and Varshni potential functions for describing covalent bondstretching energy has been developed by imposing equal force constant and equal energy integral. In view of the extensive adoption of Morse function in molecular force fields, this paper suggests two sets of parameter conversions from Varshni to Morse. The parameter conversion based on equal force constant is applicable for small change in bond length, while the parameter conversion based on equal energy integral is more applicable for significant bond-stretching. Plotted results reveal that the Varshni potential function is more suitable for describing hard bonds rather than soft bonds.      

用波尔共振仪研究受迫振动特性

介绍了波尔共振仪实验系统的基本结构及原理,测定了幅频和相频特性曲线,分析了实验系统误差.研究发现,当系统发生共振时,驱动频率和固有频率近似相等且相位差为90°.     

10kV绝缘栅双极型晶体管固体开关的研制

采用8只IXLF19N250A绝缘栅双极型晶体管串联研制成功了10kV固体开关。试验表明:该固体开关最高输出电压为14kV，最高输出脉冲电流为20A、输出脉冲宽度可在2~112μs之间以1μs步长变化，脉冲重复频率范围为1Hz~4kHz，短时间可以工作到8.6kHz。