HL-2A装置中性束注入器钛吸附泵的设计

HL-2A装置NBI的设计参数为，注入气体为氢气、束能量60keY、束脉宽2s、两条束线切向注入、最终达到总的中性束注入功率4MW。目前，初步方案拟定为一条束线安装两个离子源，束线真空部分由一个主真空室和一个次真空室以及离子源真空室和漂移管道构成。     

Er3+,Yb3+共掺Gd2WO6荧光粉的下转换温度效应

采用共沉淀法制备了Er3+,Yb3+共掺Gd2WO6荧光粉,通过对浓度猝灭曲线的分析表明Er3+间的相互作用类型为电偶极-电偶极相互作用。分析了样品荧光的温度效应并得到摩尔分数为5%和20%的Er3+掺杂样品的激活能ΔE分别为0.27和0.29 eV。利用Er3+的2H11/2和4S3/2能级跃迁至基态的荧光强度比随温度变化这一特性研究了两个不同Er3+掺杂浓度样品的下转换温度效应,结果表明该材料体系具有良好的温度传感特性。     

Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3-BaMnO3无铅压电陶瓷的结构与电性能

采用固相法制备了(0.8 -x)Na0.5 Bi0.5TiO3 -0.2K0.5Bi0.5TiO3-xBaMnO3(简称NBT-KBT-BM)无铅压电陶瓷,研究了不同BM含量(x=0,0.25％,0.50％,0.75％,1.00％,1.25％,物质的量分数)样品的物相组成、显微结构及电性能.结果表明:所制备的NBT-KBT-BM陶瓷样品均为单一的钙钛矿结构.与纯NBT-KBT陶瓷相比,掺BM陶瓷的烧结温度降低,相对密度ρr得到提高.随x的增加,材料的压电常数d33、平面机电耦合系数kp与机械品质因子Qm先增大后减小,而介电损耗tanδ以及退极化温度Td一直降低.BM的掺入降低了材料的矫顽场Ec,提高了剩余极化强度Pr,从而增强了铁电性.当x=0.75％时,陶瓷获得最佳性能:d33=167 pC/N,kp=0.269,Qm=133,εr=774,tanδ=2.93％.     

Er3+,Yb3+共掺杂Y2O3纳米晶体粉末中1.5 μm近红外发光增强现象的研究

用燃烧法制备了平均粒径为10和40nm的(Y0.96Er0.02Yb0.02)O3纳米晶体样品,并通过1200℃高温退火获得了同样组分的体材料样品。利用X射线衍射谱(XRD),傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR),透射电镜(TEM)和透射电镜(SEM)照片对样品的晶体结构和形貌进行了表征。测量了不同样品980nm激发下的上转换发射光谱和近红外发射光谱。对实验结果的分析发现,随着粒径的减小,样品发射光谱中红光和近红外发射的成分增加。产生这一现象的原因是由于纳米材料具有比表面积大的特点,能够吸附更多的OH-(振动能量3200～3800cm-1),OH-数量的增加使电子从Er3+的4I11/2→4I13/2能级(能量差3600cm-1)的无辐射弛豫速率增大,这一无辐射弛豫过程减少了4I11/2上的电子布居数,使绿光发射减弱;同时增加了4I13/2上的电子布居数,使红光和近红外发射增强。40nm样品的1.5μm发射主峰强度是体材料的1.6倍,这一结果对纳米发光材料的实际应用是很有意义的。     

Tm~(3+)掺杂Na_5Lu_9F_(32)单晶体的1.8μm优化发射性能研究（英文）

采用改进过的布里奇曼法成功地生长了Tm~(3+)离子浓度从0.5~4mol%变化的高质量Na_5Lu_9F_(32)单晶.在790nm LD激发下,研究了不同Tm~(3+)掺杂晶体在1.86μm波段的荧光发射性能、衰减曲线以及Tm~(3+)离子之间的能量传递过程.当Tm~(3+)离子掺杂浓度增加到~1.95mol%时,晶体在1.86μm处的荧光发射强度达到最大.然后,随着Tm~(3+)离子浓度进一步的增大,发射强度迅速下降.然而,Tm~(3+)离子在3F4能级处的荧光寿命随着Tm~(3+)掺杂浓度从0.5增加到4mol%,逐渐降低.同时计算了1.86μm处最大的受激发射截面为0.80×10~(-20) cm~2.Tm~(3+)离子的浓度猝灭效应和离子之间的交叉弛豫能量传递过程是造成1.86μm荧光发射变化的主要原因.     

大功率多磁极会切场离子源的弧放电特性分析

为了在HL-2A上实现3MW的中性束注入, 我院自主研制了直径为260mm, 高度为240mm的大功率多磁极会切场离子源. 目前, 它的性能已达到并超过了最初设计指标, 放电脉冲为1s时, 最大离子流密度为0.44A/cm²; 放电脉冲为3s时, 等离子体离子流密度0.24A/cm²; 等离子体非均匀性都在5%—7%范围之内. 目前, 它是我国国内等离子体密度最高, 放电功率最大的长脉冲桶式离子源. 本文通过实验数据与理论相结合的方式对弧放电特性进行分析.     

稀土掺杂材料的上转换发光

稀土掺杂材料的上转换发光是实现光波频率转换的重要途径,也是稀土掺杂发光材料研究的重要内容。本文从介绍与上转换相关的基本概念出发,阐述了稀土离子上转换发光的发展历史;对稀土离子掺杂材料的能量传递、激发态吸收、合作敏化、合作发光、双光子吸收激发及光子吸收雪崩等上转换发光机制进行了概述,并对各机制进行了比较;对不同稀土离子掺杂体系中上转换发光的机制进行了总结;对以往研究的稀土掺杂上转换发光材料的基质,包括粉体材料、晶体材料、非晶材料进行了概括;最后对影响稀土离子上转换发光效率的因素进行了分析,提出了在上转换发光材料的设计中应重点考虑基质对泵浦光及上转换发射光的吸收、基质材料的声子能量、稀土离子的掺杂方案及泵浦途径等因素。     

非傍轴衍射光束横截面上的光强及其能量传输

运用角谱表示的矢量衍射理论,以平面波微小圆孔的非傍轴衍射为例,给出了垂直于光束传输方向的横截面上不同定义的三种光强（传统光强I、功率密度Jz、时间平均能流密度矢量的z分量〈Sz〉）的计算公式,并进行了详细的数值计算和比较研究.指出对微小孔衍射的能量传输,必须考虑光场的矢量特性.应用能流密度矢量S和功率流密度矢量J,分别计算了微小孔非傍轴衍射的透射系数,得到了一些新的结论.     

微小孔非傍轴衍射光束传输特性的研究

基于非傍轴标量光束横截面上光强的精确定义,对桶中功率和二阶矩定义的光束束宽、远场发散角和M2因子等进行了比较研究.以平面波的微小圆孔衍射光束为例,进行了详细的数值计算.结果表明,桶中功率定义的光束束宽、远场发散角和M2因子较二阶矩定义的小,两种定义的M2因子都随束腰趋于零而趋向于零,桶中功率定义的光束束宽的传播规律与双曲线存在一定偏差.     

火灾烟颗粒分形模型和球形模型光散射的比较研究

对烟颗粒的光散射进行模拟计算是研究火灾烟颗粒光散射特性的重要手段,目前对于火灾烟颗粒光散射的数值计算多采用球形或椭球模型.实际上,火灾烟颗粒的形貌与球形和椭球均存在着显著差异.扫描电子显微镜图像表明,烟颗粒具有近似分形的结构.本文利用离散偶极近似方法计算了随机取向的火灾烟颗粒分形凝团以及同体积的球形颗粒的光散射Muller矩阵,并对两者的归一化Muller矩阵元素随散射角的分布进行了比较.研究表明:火灾烟颗粒分形模型和球形模型的归一化矩阵元素F₁₁(θ)/