基于代数重建算法的高能电子三维成像研究

本工作将代数重建算法应用于新兴发展的高能电子成像技术开展三维成像研究,实现对样品靶物质内部结构信息的精确诊断.通过蒙特卡罗程序及粒子追踪程序模拟高能电子成像过程,包括电子束与靶物质相互作用过程,获得样品靶物质成像角度下的高能电子二维成像结果.利用代数迭代重建ART(Algebraic Re-construction T...     

等离子体科学技术应用专题系列介绍——第七讲 低温等离子体及其在材料表面改性中的应用

一、低温等离子体概述 等离子体是一种电离的气态物质,称为物质第四态,宇宙中99.9%的物质都处于等离子体态.它由带电的电子、离子和中性粒子组成.粒子之间不断碰撞发生能量交换,同类粒子之间容易通过碰撞交换能量达到热力学平衡,因而有电子温度Tc,离子温度T1气体温度Ts按照研究的不同目的,等离子体可以作不同的分类.根据温度分为高温等离子体和低温等离子体.当电子温度105-108K时,称为高温等离子体,属于热力学平衡或局部热力学平衡等离子体,如太阳上的等离子体和核聚变等离子体等.当电子温度为3×102-105K时称为低温等离子体.低温等离子体…     

致密天体中电子气体对原子核结构的影响

运用相对论平均场理论结合Wigner-Seitz近似,研究了致密物质中电子气体对⁵⁶Fe和¹²⁰Sr结构的影响,对关联的处理采用Bardeen-Cooper-Schrieffer方法.结果表明电子气体对单粒子能级、核子密度分布、核子分布均方根半径、原子核均方根半径等性质都有影响,并且对质子的影响大于对中子的影响. 关键词： 相对论平均场理论 Wigner-Seitz近似 单粒子能级 均方根半径     

基于金属-配体共轭界面键的纳米粒子内电荷离域:金属d电子的影响（英文）

过去研究表明,当金属纳米粒子被有机配体修饰形成界面共轭的"金属-配体"共价键时,会出现特殊的粒子内电子离域现象,然而对于不同金属对此现象的影响却缺少系统研究.本文介绍了合成了乙基苯乙炔修饰的d区元素(包括4d的钌、铑和钯,5d的铱、铂和金)纳米粒子的方法,并通过对比研究其光电性质,阐明了金属元素d电子对其粒子内电子离域现象的影响.傅里叶转换红外光谱和光致发光光谱测量结果均表明,在同一周期的金属元素中,随着d电子数的增加,粒子内电子离域现象逐渐增强.然而钯却表现异常,这可能与其异常低的电子亲和能相关.     

走向统一的自然力 强力、弱力和电磁力的大统一(Ⅴ)

<正>3.夸克·标准模型·强弱电大统一(1)夸克亚原子粒子及其分类天然放射性的发现打破原子"永恒不变"的神话之后,比原子-分子尺度要小得多的亚原子粒子陆续发现:1897年,J.J.汤姆生通过测定阴极射线的荷质比发现了第一个亚原子粒子,称其为"微粒",并将其所带电荷称为"电子",1901年洛伦兹进一步将其命名为电子;1905年,爱因斯坦发现光量子,后来人们将其称为光子;1911年,卢瑟福     

质量守恒和转换定律

什么是质量?目前大家还有不同的看法.有人认为质量是物质之量,有人则说质量是惯性的大小.我们同意前一种看法,认为后一种看法目前已经不对. 19世纪以前,许多人认为物体系由相同的最小粒子所组成,这种粒子和运动无关.物质之量正比于粒子数,质量是物质之量的简称,它和物体运动的速度无关.但由于19世纪末到20世纪初,人们发现了电子,并从实验和理论上证明了电子的质量随速度加大而增长.电子如此,原子、分于和宏观物体也如此.因此,许多物理学家认为质量守恒定律被推翻了.在古典力学里,质量虽说表示物质之量即粒子数,但是物体的质量归根到底还是由…     

超导薄膜粒子探测器

 在核物理与粒子物理学中,探测一种粒子或辐射,要靠它们与物质的相互作用,并且通常用物理的方法验证这种作用.如果以相互作用机制来分类,探测器大致有下列几种:粒子在物质中直接或间接产生电离.很多探测器都利用这种机制.例如,直接收集电离粒子的电离室,经过气体放大的多丝室;测量经迹的泡室,测量能量的液氩室;核乳胶及半导体探测器等.粒子穿过介质时,使介质中的原子或分子激发.收集退激发放出的光,构成了另一大类探测器.例如,广泛应用的气体.液体、固体闪烁计数器,都利用了这种机制.电子或光子通过物质而相互转化.利用这种机制的探测器有电磁簇射计数器、微通道计数器等.     

对撞机和北京正负电子对撞机

在对撞机建成以前,人们进行高能物理实验都是利用高能粒子去轰击实验室里静止的靶.在达种情况下,高能粒子和靶内粒子之间的有效作用能,只占高能粒子能量的一小部分.打靶的粒子能量越高,有效作用能所占的比例越小,高能粒子能量的利用效率也越低.如果让两束相对运动的高能粒子相对撞,有效作用能所占比例会大得多.如果两束能量相同的同种粒子相对撞,则有效作用能等于两个粒子能量之和.图1表示高能粒子能量与有效作用能之间的关系曲线.曲线1、2、3分别是同样能量的电子与正电子、电子与质子、及质子与质子对撞的相应曲线,而4、5、6分别是电子轰…     

关于"电子干涉实验"的商榷和联想

一 本刊2003年第11期的<托马斯·杨双缝演示应用于电子干涉实验>一文描述了电子、中子等实物粒子显示出波动性,并得出了"单电子杨氏双缝干涉实验表明,当少量电子通过仪器落在屏上时,其分布看起来毫无规律,并不形成暗淡的干涉条纹,这显示了电子的‘粒子性'.但大量电子通过仪器时,则在屏上形成了清晰的干涉条纹,这又显示了电子的‘波动性'"以及"这是单电子的干涉"两个结论.这里有两点需要商榷.     

超流3He中的双量子涡旋

我们所感受到的物质世界是由质子、中子、电子和光子组成的 .随着粒子物理研究的不断发展 ,人们认识到 ,除了上述四种宏观物质组元粒子之外 ,还存在上百种短寿命的粒子 .根据标准模型 ,最深层次的物质粒子共有 12种 (每种另有相应的反粒子 ) ,即 6种夸克 (夸克组成了质子、中子、介子等强子 )和 6种轻子 (包括电子、μ子、τ子等 ) .此外 ,还有一些力传递粒子 ,如传递电磁力的光子等 .上述理解涵盖强力、弱力和电磁力三种基本相互作用 ,但第 4种相互作用———引力未被包括在内 .其原因在于 :前三种力可用量子不连续的图像来描述 ,但引力却…     

Higgs粒子初露端倪

最近几年 ,全世界的粒子物理学家都会注视位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心ＣＥＲＮ的大型电子正电子对撞机ＬＥＰ寻找Ｈｉｇｇｓ粒子的实验结果 .粒子物理的标准模型认为 ,构成物质的最小单元是轻子和夸克 .共有 6种轻子 ,它们是电子和电子中微子、μ子和 μ中微子、τ子和τ中微子 ;6种夸克 ,它们是上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克 .传递相互作用的粒子是光子、中间玻色子(Ｗ ,Ｗ-,Ｚ0 )和胶子 .而由于存在Ｈｉｇｇｓ粒子 ,产生真空对称性的自发破缺 ,上述所有有质量的粒子的质量都是通过与Ｈｉｇｇｓ场相互作用而获得的…     

正、反粒子受控湮灭原理

本文提出了人工控制正、粒子湮灭反应的基本原理: 用电磁场将正、反粒子约束在一起, 形成具有一定密度的"等粒子体"或"准等粒子体". 这种"等粒子体"和"准等粒子体"是一种新的物质形态. 它能够在常温和低温下发生自行湮灭和释放能量. 温度越低反应截面越大, 并且可以通过调节正、反粒子的密度来控制其湮灭寿命和释放能量的速率.     

超强激光与泡沫微结构靶相互作用提高强流电子束产额模拟研究

利用二维粒子模拟方法,本文研究了超强激光与泡沫微结构镀层靶相互作用产生强流电子束问题.研究发现泡沫区域产生了百兆高斯级准静态磁场,形成具有选能作用的"磁势垒",强流电子束中的低能端电子在"磁势垒"的作用下返回激光作用区域,在鞘场和激光场的共同作用下发生多次加速过程,从而显著提升高能电子产额.还应用单粒子模型,分析了电子在激光场作用下的运动行为,验证了多次加速的物理机理.     

为何不用电子做散射实验？

在"α粒子散射实验"的教学过程中,笔者遇到这样一个问题:既然1897年J.J.汤姆孙(J.J.Thomson)就发现了电子,并且在20世纪初从实验事实,人们已经对电子的一些性质有了相当的了解,为何不用电子做散射实验而要用α粒子做散射实验呢?带着这个问题笔者查阅了有关资料,而写出本文.     

磁场对直流辉光放电阴极鞘层中电子输运过程的影响

采用MonteCarlo模拟方法研究了磁场对直流辉光放电阴极鞘层中电子输运过程的影响.磁场垂直于阴极鞘层中电场的方问.模型中,电子与中性粒子的碰撞过程有三种(弹性碰撞;激发碰撞和电离碰撞).电子的自由飞行步长由电子与中性粒子的碰撞频率来决定.计算了电子的密度分布,电子与中性粒子的非弹性碰撞速率,以及电子能量和电子通量分布等.结果表明,横向磁场能在一定程度上改变直流放电中电子的输运过程.磁场中电子与中性粒于的非弹性碰撞速率被增强,这一结果与实验结果符合较好.     

光电效应和康普顿效应中光子和电子之作用

 我们知道,当波长较短的光与物质相互作用时,则表现为粒子性.光电效应和康普顿效应(亦称康普顿散射)是光的粒子性的最好证明.在这两种效应中都包含了光子和电子的作用,那么在这两种效应中,光子和电子作用有什么不同?在什么情况下,产生光电效应?在什么情况下,产生康普顿效应?这些问题常使学生感到困惑.为回答上述问题,本文试对这两种效应中光子与电子作用的异同之处作一定性讨论.     

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…     

“基本粒子”及其性质

 在1897年发现电子后的近一个世纪中,人们对物质结构基本组元的认识已前进了一大步.原子不是物质的最小单位,它由原子核和电子组成,而原子核又由质子和中子组成这样的常识已为许多人所了解.这样,在很长时间里,电子、质子、中子等粒子一直被看作是组成物质的“基本粒子”.但是,随着加速器的出现和探测技术的发展,到20世纪60年代,由于一大批共振态粒子的发现,“基本粒子”的数目猛增为上百种.从而使人们意识到,介子、重子这些一度被人们称为“基本粒子”的强子可能并不是基本的,物质结构可能存在更深一层次的基本成份.     

振荡引向自组装

随着电子与机械元件越来越趋于小型化 ,这给科学家和工程师们提出了一个巨大的挑战 ,要求他们努力地生产出毫米和纳米量级的组件 .这个问题的可能出路之一是发展一种能使材料自组装的工艺技术 .现在 ,美国Argonne国家实验室与俄罗斯科学院微结构物理研究所的科学家们 ,正致力于发展一种新的方法 ,来促使微型粒子能自组装成一些复杂的图案结构 .在宏观领域有大量的实验曾证实 :将沙石、轴承滚珠或其他颗粒状的物质装于容器内进行搅拌 ,在重力与粒子间相互碰撞的作用下 ,通过振荡可以出现从八角的蜂窝状到无序的旋涡状等多种式样的和美丽的图…     

阿秒能谱与光谱技术在凝聚态物理中的应用

<正>1.引言凝聚态体系中电子、激子、声子、极化子等粒子与准粒子的超快动力学过程是决定物质基本物理性质的关键因素，处于基础科学与先进技术发展的重要地位。其中许多凝聚态体系中的动力学过程如界面电荷转移、界面电子输运、电子散射与屏蔽、电子集体振荡等都发生在亚飞秒(1 fs=10^-15s)时间尺度。对这些过程的实时探测和控制对于全面理解凝聚态物质中的基本物理机理和突破现代电子器件与光电子器件的极限有重要的研究意义。可以预见，对于超导体中库珀对的形成、光伏器件中电荷转移动力学、新型量子态形成及相变等超快物理过程的研究，将进一步促进这些新型量子态电子和光电子器件的发展。