~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…     

3He流体的低温输运性质综述

收集整理了400余篇文献中的3He流体低温输运性质(粘度和热导率)实验数据,总结并分析了3He流体低温输运性质的相关理论,为建立3He流体低温输运性质的方程及完善3He数据库(He3Pak)奠定基础,也可供3He低温研究人员参考。     

硅中的过渡元素杂质能级

本文提出了半导体中过渡元素杂质的一个简单模型,用格林函数方法计算了硅中替代和间隙原子产生的杂质能级和波函数。发现两者的性质有很大的差别。替代原子只有当d原子能级V_d低于价带顶时才能产生杂质能级。它的波函数主要是悬键态,当能级靠近导带边时变成正键态。间隙原子只有当V_d高于价带顶时才能产生杂质能级。它的波函数主要是中心原子d态,当能级靠近导带边时变成弱反键态。最后定性地说明了过渡元素杂质能级的化学趋势和一些实验事实。 关键词：     

毛细管真空紫外线辐射源

稀有气体中的毛细管放电的共振辐射在真空紫外区,可被用作真空紫外辐射源。本文讨论了无窗式毛细管真空紫外辐射源的结构设计,并用实验测定了它的辐射特性。由于HeⅡ(303.8)共振辐射对光电子谱研究最为有用,实验表明为了获得强的HeⅡ(303.8)线,He的工作气压应小于0.1乇。总的HeⅡ(303.8)约为3.2×10~(11)光子/秒。此类毛细管真空紫外光源可用于表面研究及真空紫外单色仪的波长定标。     

最高冷的元素——氦

<正>在元素周期表中,氦元素排在第二,原子核外只有一个轨道,并且被两个电子完全占据,没有额外的电子可以参与成键,属于最轻的惰性元素。氦有3He和4He两种同位素,氦气常压下的沸点是4.2 K,是最难液化的气体。液态氦在温度下降至2.18 K时,性质发生突变,成为一种超流体,能没有粘滞力地流动,热导率变得非常高,约为铜的800倍;其比热容、表面张力、压缩性都是反常的。因此在元素单质中,氦不仅是温度最低的流体,也基本不参与其他元素的化学反     

固体表面态的一些实验研究

固体表面的许多现象对我们是非常重要的,比如多相催化,金属腐蚀,许多固体电子器件和生物系统中的一些现象都与固体表面的电子特性有密切关系.表面电子特性包括静态特性和动态特性.前者指表面原子的化学成份、几何排列和最外层价电子的能级结构(表面态等物理性质);后者指在外来条件(如光子、电子、原子、分子等)影响下,表面物理性质的变化.当然,静态特性和动态特性总是没有明显的分界线,这就给研究带来困难.但静态特性是表面固有的性质,相对来讲比较容易认识.许多近代的表面分析仪器都是基于静态特性制造的.又用它来观察动态特性.因此,只有深…     

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…     

离子束引起的固体原子混合

寓子束与固体相互作用改变了固体近表面处的组分、结构和性质..离子束与固体作用的基本物理现象归结为:(1)离子束穿透固体表面,由于和固体原子不断碰撞失去能量,而在固体近表面处形成离子元素的高斯分布;(2)高能离子和固体原子碰撞和级联碰撞使大量固体原子离位,在固体近表面处形成缺陷和亚稳结构;(3)离子束轰击下,固体表面原子被碰撞离开固体(溅射效应);(4)离子束和固休原子碰撞造成固体原子大量离位,起到固体内原子输运作用.如果离子束穿透两种元素界面,将在介面产生两种元素均匀交混层.这种作用称为离子束混合,实际上是寓子束使固体内原…     

从经典物理角度看半导体中的电子和空穴

半导体物质中有两种载流子,一种是类似于通常产生金属电导的电子Z另一种叫做空穴,空穴是一种准粒子,它在讨论半导体许多问题中有重要意义.上述电子和空穴在某些场合都可以看做经典的自由粒子.在分析半导体的电学、磁学、热学等性质时,利用自由粒子具有的性质可使分析简化,并使分析结果更直接、更生动.但其理论基础是固体能带论.本文针对各向同性能带(球形等能面)展开讨论,所有分析均在一维情况下进行. 一、固体能带理论简述 固体似下均指结晶体)能带理论认为,固体中的电子在整个固体内做共有化运动,每个电子都只受到一个具有晶格周期性的势…     

元素周期律与对称性

 元素周期律是俄罗斯化学家门捷列夫1869年在对自然界中各种元素的化学和物理性质的大量实验资料进行分析比较后,发现元素的性质随着各元素的原子量大小顺序呈现周期性变化而得出的规律。性质相似的元素组成一族。例如惰性气体元素,按原子量大小,依次为氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等,这些元素的原子的电离能特别大(见图1),不易与其他原子结合,在自然界中以单原子分子的形式稳定存在,所以称为惰性气体,在周期表中属于零族元素。     

采用常规状态方程计算氦-3热力性质的可行性研究

3He作为一种特殊的工质在低温工程、基础物理学和空间技术等领域获得重要应用,这些应用需要可靠的3He热力学性质数据。但是目前没有适用于3He的宽范围状态方程。不仅如此,而且有关的热物性实验数据也十分稀缺,这给应用3He的研究人员带来了困难。本文基于全面收集和整理有关3He的各类数据,通过编写计算机程序,考察了五种常用的状态方程(理想气体状态方程,范德瓦尔方程,RK方程,RKS方程和PR方程)用于计算3He在4K~100K温区定压下比容-温度关系的可行性,并将计算结果与实验数据进行了比较。这些比较结果将为3He状态方程的研究提供有价值的参考。     

苏联科学院П.Л.卡皮查院士在液化气体方面的贡献——为物理通报作

П.Л.卡皮查院士从事科学活动开始时起,就关心着物理学的两个重要方面——强磁场和低温。他对这些感到兴趣不是偶然的。当温度接近绝对零度(-273.16℃)时,物质分子的热运动开始减小。因此,在这样的条件下,分子、原子和原子核原来由于热运动而被模糊了的性质,也就开始显现出来。利用低温和强磁场,可以深入     

科学家通过激光脉冲照射获得碳元素第3种固体相态Q-碳

正美国科学家最近合成出一种不同于石墨和金刚石的固态碳元素新相态,并称其为Q-碳。他们还开发出一种技术,能在常温常压下利用Q-碳造出多种金刚石结构。一堆从0.02到0.04克拉的单粒钻石,总重5.36克拉(示意图)。Q-碳具有很不寻常的性质,比如它有铁磁性,而其他固态碳没有;它比金刚石还硬;在能量较低时就能燃烧。此外,它还能用于制造多种单晶金刚石材料。相态是同一元素的不同形式,如石墨和金刚石是碳的两种固体形式。论文第一作者、北卡罗莱纳州立大学材料科学与工程教授杰伊·纳拉扬说:"现在我们造出了碳的第3种固体相     

超导磁体及其应用

 1911年,荷兰物理学家昂纳斯(Onnes)观察到水银在4K下出现超导现象,随后又发现铅、锡等元素也属于超导物质,但是这些元素的超导状态极易因磁场影响而被破坏,例如铅在550Gs的磁场下就会失去超导状态,因此无法用它们绕制磁体。直到60年代发现铌锆等合金材料具有超导性后,实用超导磁体才得以实现。但是,早期的超导磁体容易受到一些因素(如力、热等)的影响而转变为正常态,从而使磁体损坏;尤其是大型超导磁体,由于储能增加,当磁体失去超导态后极易将磁体烧损,加上冷却磁体的液氦不易获得且比较昂贵,因此它的实际应用受到限制。     

磁性石墨

德国来比锡大学的EsquinaziP教授及其同事们利用质子对石墨样品进行辐射,可使石墨在室温下转变为一种纯碳的、不含金属的、轻型的磁性材料.众所周知,碳元素具有许多值得注意的固体形态:一种是粉末状的石墨,由于它在二维层间只有松散的键约束,因此可用来作为润滑油或铅笔芯;第二种是钻石,由于它在三维空间内都有紧密的约束而成为坚硬的宝石;第三种就是著名的富勒球;其他还有碳纳米管等.所有这些固态碳都具有重要的电性质,但都没有磁性.迄今为止还没有任何一种由纯碳组成的样品具有磁性,当然除了保持温度在绝对零度附近的掺杂的石墨样品.来比…     

电流变液──液态物理研究的新热点

电流变液(electrorheological fluid)简称ER液体,其主要特性是在电场作用下可发生液体一固体转变.由于这种独特的性质和重要的应用背景,近年来它受到很大的关注.早在30年代,人们就在实验中发现,当某些细小的颗粒悬浮在低粘滞性油中时,在外电场作用下,这些颗粒会沿电场方向形成纤维状.1949年,W.M.Winslow较系统地报道了其研究结果,并指出了应用前景[1].后来又有一些有关这方面的报道.可是,由于早期的实验使用的样品多为含水的悬浮颗粒,在温度较高时(～70°C),水分即被挥发了,因此没有实际的应用价值,从而使对ER液体的研究在相当长的时期…     

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…     

氦-3热力学状态方程框架

本文构建了低温流体3He状态方程的总体研究框架,它以温度和密度为独立变量,采用Helmholtz能形式表述 3He的热力性质依赖关系。在此基础上,推导了基于Helmholtz能形式基本状态方程的各热力学性质表达式。     

α-铁中位移级联过程中缺陷的生成和He-空位复合物的形成

运用分子动力学方法研究了不同He浓度和不同级联能下含He的α-Fe低温时的位移级联过程.模拟的主要撞击原子(PKA)的能量(E_P)(即级联能)从500eV变化到5keV，辐照温 度为100K，He的浓度从1%变化到5%.比较了不同He浓度下的Fe-He混合物和纯α-Fe的位移级 联过程，发现在含有He的α-Fe中总的Fe和He的Frenkel对与纯的α-Fe的Frenkel对的数目相 当.当He的浓度较低时，含有He的α-Fe中的Frenkel对比α-Fe的要低，随He的浓度增加，有 He的α-Fe中的Frenkel对比α-Fe中的高，这主要与He在金属中的性质有关.本研究证明了位 移级联过程可以直接导致He泡的成核.对不同级联能和不同He浓度下Fe的位移级联过程的模 拟，发现在同样的级联能下，随着He浓度的增加，He成团的几率增大；在同样的He浓度下, 随着级联能的增加,He成团的几率也同样增加，并分析了级联下He泡的形成机制. 关键词： Fe 位移级联 He-空位复合物 分子动力学     

钡作为掺杂元素调控铅基钙钛矿材料的毒性和光电特性

近年来,有机-无机杂化卤化物钙钛矿材料(ABX_3)由于具有优异的光电性质,受到了材料、能源等领域的广泛关注.但是,卤化物钙钛矿存在两个明显阻碍其商业化应用的问题:热稳定性差和含有有毒的铅(Pb)元素.相比于有机-无机杂化卤化物钙钛矿,全无机卤化物钙钛矿通常拥有更好的热稳定性.同时,采用一些无毒的元素部分替代B位的Pb,可以在保持优异光电特性的同时减小材料的毒性.本文结合无序合金结构搜索方法和第一性原理计算,系统研究了Ba掺杂CsPbX_3 (X=Cl, Br, I)钙钛矿体系的热稳定性和光电特性.计算结果显示,只有在高Ba浓度时,可以在室温下形成无序固溶体.由于Ba和Pb的离子半径和电负性等物理化学性质存在显著差异,随着Ba掺杂浓度的增加,带隙和载流子有效质量都呈现上升趋势,且带隙具有很宽的调节范围.因此,我们预测高Ba掺杂浓度的CsPbX_3 (X=Cl, Br, I)钙钛矿体系在短波段(如紫外或近紫外光)发光二极管或辐射探测器等领域具有潜在的应用价值.