三线圈超导磁体在脉冲电流下的动力稳定性分析

对于聚变反应堆中超导载流磁体在稳态电流基础上受到脉冲电流影响时的动力稳定性给出了定量分析方法。结合其超导载流磁体的实验结构,给出了超导磁体在不同稳态工作电流（即低于稳态的磁弹性人稳临界电流）作用下受到矩形脉冲电流作用 磁弹性动力响应的数值模拟结果。在此基础上,给出了关于稳态工作电流、脉冲电流强度和脉冲持续时间等参数的磁弹性动力稳定性参数范围。     

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针对核聚变反应堆中受到复杂磁场作用的限制器叶片,用悬臂导电薄板作为其简化结构,从导电介质所满足的电磁学及力学的基本定律和方程出发,建立了描述其力-电-磁耦合作用下几何非线性动态响应问题的理论模型,给出了数值计算的求解过程,定量模拟了面内磁体力和几何非线性对薄板挠度的影响。仿真结果显示,在横向磁场很小时,面内磁体力和大挠度都不考虑时的线性结果是可靠的,但是随着横向磁场的增加,几何非线性的影响越来越大,面内磁体力的作用也越发明显,且考虑几何非线性得到的挠度峰值要比线性情形的小,这表明了在导电结构设计中必须同时考虑面内磁体力和几何非线性效应。     

托卡马克聚变堆中环向磁场超忸线圈的磁弹性弯曲与稳定性

本文针对托卡马克装置中超导载磁体的磁弹性弯曲与稳定性问题，动用Ｂｉｏｔ－Ｓａｖａｒｔ定律和曲梁弯曲理论，给出了其环向磁场的超导载流线圈结构在自身电流产生的磁力作用下的磁弹性力学模型。     

导电流体中气泡径向振动行为的磁场控制

液态金属中气泡行为是磁流体力学的重要方面。为对磁场条件下导电流体中气泡动力学行为作全面理解,基于磁流体动力学方法建立了磁场条件下导电流体中气泡径向振动的无量纲化动力学方程,数值研究了磁场对导电流体中气泡径向非线性振动稳定性、泡内温度、泡内气压及液体空化阈值的影响。结果显示:磁场增强了气泡非线性振动的稳定性,随着磁场增强且当作用在泡上的电磁力与惯性力数量级可比时,气泡运动为稳定的周期性振动;同时,磁场引起泡内温度、泡内压力及液体空化阈值变化。研究表明,可用磁场调节和控制液态金属中气泡的运动使其满足工程应用需求。      

铁酸铋薄膜光电流的磁场调制研究

BiFeO₃作为一种具有体光伏效应的室温多铁材料,是近年来多功能材料领域的研究热点.其中磁、光、电等多种性能之间耦合作用的共存带来了丰富而复杂的物理内涵.利用脉冲激光沉积在导电玻璃(SnO₂:F,FTO)衬底上沉积了BiFeO₃薄膜,实验结果表明,该薄膜具有良好的铁磁和铁电性能,并通过磁场实现了对薄膜光电性能的调控.在标准太阳光照的同时施加1.3 kOe (1 Oe=103/(4π) A/m)磁场下,磁-光电流变化率达到232.7%. BiFeO₃薄膜中的磁-光电流效应来自于光磁电阻效应,即光生电子在磁场作用下成为自旋光电子,在材料导带运动过程中受到自旋相关散射而具有光磁电阻效应;此外,磁场作用使这些自旋光电子受到的畴壁散射减弱也进一步增强了磁光电流效应.本文为磁场、光场调控多铁性薄膜的磁、光、电等物理特性提供了参考,为多功能光电材料领域的器件研究与应用提供了基础.     

超声脉冲法测量固体材料声速实验的扩展与升级

根据声速与材料弹性常量之间满足的克里斯托菲尔方程,利用超声脉冲法测量了超磁致伸缩材料中超声波沿不同方向传播的声速,计算出超磁致伸缩材料的弹性常量.利用电磁铁激发均匀的外磁场,测量了超磁致伸缩材料中超声波沿不同方向传播的声速与外磁场的关系,研究了超磁致伸缩材料的弹性常量随外磁场的变化规律.通过对传统固体介质声速测量实验内...     

横向磁场中大挠度金属薄板的混沌振动

利用Karman关于板的大挠度理论,考虑涡电流在板中引起的Lorentz力,导出了在横向磁场和横向载荷共同作用下薄板的非线性运动方程.借助Bubnov-Galerkin法将非线性偏微分方程转化为含三次非线性项的常微分方程.在定性分析的基础上,利用次谐轨道的Melnikov函数给出了发生Smale马蹄型混沌运动的阈值条件,进而数值计算了系统的分岔图、相应的相图、Poincaré映射和时程曲线,给出了混沌运动的数字特征.分析结果表明:磁感应强度和外载荷都会影响系统的振动特性. 关键词： 金属薄板 大挠度 横向磁场 混沌振动     

脉冲磁场下水热法制备Cr掺杂ZnO稀磁 半导体晶体

本文以ZnCl₂, CrCl₃. 6H₂O和氨水缓冲溶液为原料, 在4T脉冲磁场下水热法制备了Cr掺杂ZnO稀磁半导体晶体, 通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察及采用振动样品磁强计进行磁性分析等, 探讨了脉冲磁场对其微观结构及磁性能的影响. 结果表明: Cr掺杂ZnO稀磁半导体晶体仍保持ZnO的六方纤锌矿结构, 脉冲磁场具有促进晶粒生长及取向排列的作用, 4T脉冲磁场条件下合成的Cr掺杂ZnO稀磁半导体具有良好的室温铁磁性, 其饱和磁化强度(M_s)为0.068 emu/g, 而无脉冲磁场情况下制备的样品室温下呈顺磁性, 并且, 脉冲磁场下制备将稀磁半导体的居里温度提高了16 K.     

托卡马克聚变堆中环向磁场超导线圈的磁弹性弯曲与稳定性

本文针对托卡马克装置中超导载流磁体的磁弹性弯曲与稳定性问题，运用Ｂｉｏｔ－Ｓａｖａｒｔ定律和曲梁弯曲理论，给出了其环向磁场的超导载流线圈结构在自身电流产生的磁力作用下的磁弹性力学模型。所得到的控制方程反映了磁场与线圈变形之间的非线性耦合作用，全面描述了结构的轴向拉伸、绕轴扭转、面内弯曲和面外弯曲等各种变形模式。本文采用半解析半数值方法对控制方程进行了定量求解，获得了有关线圈形变和内力分布的定量结果。通过其面外弯曲变形与外加电流的非线性关系，应用Ｓｏｕｔｈｗｅｌ图，给出了线圈在磁弹性相互作用下发生磁弹性失稳的临界电流值，并讨论了临界电流随环向磁场线圈个数变化的规律     

强磁场发展动态与趋势

文章主要介绍了强磁场的发展状况和最近取得的一些进展，包括45T稳态磁场、60T长脉冲磁场、80T非破坏性脉冲磁场和百特斯拉级磁场，同时文章也介绍了强磁场的发展趋势和各磁场实验室的强磁场发展计划．     

用毕－萨定律计算圆平行板电容器极板上电流的磁场

用毕－萨定律计算了分布在圆平行板电容器极板上电流的磁场,从而证实了：１）在似稳条件下磁场完全是由传导电流产生的,“位移电流”的磁场为零;２）极板电流在电路容器内部产生的磁场很大,它极大地的削弱了馈线电流的磁场,使得电容器内部的磁场很小．     

强磁场对不同厚度Fe80Ni20薄膜的微观结构及磁性能的影响

有无6 T强磁场条件下利用分子束气相沉积方法制备了不同厚度的Fe₈₀Ni₂₀薄膜. 研究发现, 薄膜的面内矫顽力随厚度增加而降低且符合Neel理论; 矩形比随厚度的增加先快速增大后缓慢降低; 6 T磁场抑制了颗粒团聚及异常长大, 并降低了薄膜表面的粗糙度, 这使薄膜的矫顽力要小于无磁场作用的薄膜, 矩形比大于无磁场作用的薄膜; 而且薄膜在垂直于基片表面的6 T磁场作用下由0 T下的面内磁各向异性转变为磁各向同性. 关键词： 强磁场 气相沉积 微观结构 磁性能     

The magneto-elastic subharmonic resonance of current-conducting thin plate in magnetic filed

Based on Maxwell equations and corresponding electromagnetic constitutive relations, the electrodynamic equations and electromagnetic force expressions of a current-conducting thin plate in electromagnetic field are deduced. Nonlinear magneto-elastic vibration equations of the thin plate are given. In addition, nonlinear subharmonic resonances of the thin plate with two opposite sides simply supported which is under the mechanic live loads and in constant transverse magnetic field are studied. The corresponding vibration differential equation of Duffing type is deduced by the Galerkin method. The method of multiple scales is used to solve the equation, and the frequency-response equation of the system in steady motion under subharmonic responses is obtained, and the stability of solution is analyzed. According to the Liapunov stability theory, the critical conditions of stability are obtained. By the numerical calculation, the curves of resonance amplitude changing with the detuning parameter, the excitation amplitude and the magnetic intensity and corresponding state planes are obtained. The existing regions of nontrivial solutions and the changing law of stable and unstable solutions are analyzed. The time history response plots, the phase charts and the Poincare mapping charts are plotted. And the effect of the magnetic intensity on the system is discussed, and some complex dynamic performances as period-doubling motion and quasi-period motion are analyzed.     

外加磁场对射频磁控溅射制备铝掺杂氧化锌薄膜影响的研究

利用射频磁控溅射法制备了铝掺杂氧化锌(AZO)透明导电薄膜,在传统的磁控溅射系统中引入外加磁场,研究了外加磁场对AZO薄膜沉积速率、形貌结构及光电特性的影响.研究结果表明,外加磁场后薄膜的沉积速率从不加磁场的13.04 nm/min提高到了19.93 nm/min;外加磁场后薄膜表面平整致密、颗粒大小均匀,结晶质量较高,而不加磁场薄膜表面形貌呈蠕虫状,薄膜质量较差.溅射时间为90 min时,外加磁场前后AZO薄膜方阻分别为30.74?/和12.88?/.外加磁场对薄膜可见光透过率影响不大,但使薄膜的吸收边蓝移现象更明显.运用ansys软件对磁控溅射二维磁场分布模拟后发现,外加磁场提高了靶上方横向磁场强度,改善了磁场分布的均匀性,加强了磁场对电子的磁控作用,提高了靶电流,是AZO薄膜的溅射速率、光电性能和形貌结构得到提高和优化的原因.     

Development of the Rayleigh-Taylor instability in a thin layer of a magnetic fluid subjected to an orthogonal magnetic field

A thin layer of a Newtonian magnetic fluid wetting the faced-down surface of a horizontal magnetized plate in a vertical magnetic field is considered. The lower boundary of the layer is the interface with a stationary gas. The effect of magnetic forces on the development of the Rayleigh-Taylor instability is considered in the linear formulation of the long-wave approximation of ferrohydrodynamic equations.     

An Extrinsic Fabry–Perot Optical Fiber Sensor Based on Nano-Magnetic Fluid

Abstract

An extrinsic Fabry–Perot optical fiber sensor based on nano-magnetic fluid and a Fabry–Perot interference is presented for magnetic field measurement. The sensing fiber end is coated with a thin film of SU-8 photoresist; immersing it into a nano-magnetic fluid forms a magnetic-field-dependent extrinsic Fabry–Perot interference. The relationship between the fringe contrast and magnetic field is analyzed in different concentrations of the magnetic fluid, and the concentration of 25% is most suitable for the measurement of the magnetic field intensity. The stability of the sensor is also addressed.     

外加磁场对磁控溅射制备氮化硅陷光薄膜的影响

在基底与靶材之间放置磁性强弱不同的永久磁铁来研究外加磁 场对磁控溅射制备氮化硅陷光薄膜的影响. 通过X射线衍射、原子力显微镜 (AFM) 以及紫外分光光度计分别测试了外加磁场前后所制备薄膜的组织结构、表面形貌和光学性能. 结果表明, 外加磁场后, 氮化硅薄膜依然呈现非晶结构; 但是表面形貌发生明显改变, 中心磁场1.50 T下, 薄膜表面为特殊锥状尖峰结构"类金字塔"的突起, 而且这些突起颗粒垂直于基底表面; 在 可见光及近红外范围内, 中心磁场1.50 T 下的薄膜样品平均透射率最大, 平均透射率达到90% 以上, 比未加磁场的样品提高了近1 倍, 具有很好的陷光特性. 关键词： 外加磁场 磁控溅射 氮化硅薄膜 陷光效应     

强磁场对不同厚度Fe-Ni纳米多晶薄膜的生长过程及磁性能的影响

有无6 T强磁场条件下, 利用分子束气相沉积方法制备了21 nm和235 nm厚的Fe-Ni纳米多晶薄膜. 研究发现, 0 T时, 21 nm厚的薄膜是晶粒堆叠而成, 晶粒尺寸为6–7 nm; 6 T时, 21 nm厚的薄膜首先在基片表面形成了晶粒相互连接的5 nm平坦层, 晶粒沿基片表面拉长, 随后以6–7 nm尺寸的晶粒堆叠而成; 0 T时, 235 nm厚度的薄膜生长初期平均晶粒尺寸为3.6 nm, 生长中期平均晶粒尺寸为5.6 nm, 生长末期薄膜近似柱状方式生长, 晶粒沿生长方向拉长; 6 T时, 235 nm厚度的薄膜在基片表面也形成了晶粒相互连接的5 nm平坦层, 晶粒沿基片表面拉长, 随后以尺寸均匀的6.1 nm晶粒堆叠而成; 而且, 6 T强磁场使得不同厚度薄膜的面外与面内矫顽力都降低.