激光与固体靶相互作用中低密度预等离子体对高能电子产生的影响

对线极化、圆极化的超短超强激光脉冲与靶前有一段低密度预等离子体的固体靶的相互作用进行了理论和粒子模拟研究。激光通过有质动力加速机制加速预等离子体中的电子,研究了电子获得的最大能量随激光强度和预等离子体密度的变化。当激光脉冲与靶直接作用时,靶中的电子由于J×B机制而得到加速,所获得的能量比预等离子体中电子低。研究表明,在超短超强激光脉冲与固体靶相互作用中,预等离子体的存在有利于高能电子的产生。

高能电子回流对过密等离子体自导透明的影响

采用一维相对论质点网格法（ParticleinCell，PIC）对强度低于等离子体自导透明阈值的P极化激光斜入射过密等离子体薄靶的过程进行了模拟。研究发现，激光在初始时刻不能穿透等离子体，经过一段时间后激光开始穿透等离子体，该时间与等离子体厚度呈线性关系。研究结果表明，高能电子回流到达前表面时产生的库仑排斥力引起电子膨胀，使得激光能够在等离子体内部传播；对于更高密度的等离子体，模拟发现可以通过多次高能电子回流加速激光穿透等离子体。

应用于燃料重整制氢的低温等离子体技术

低温等离子体具有能量效率高、装置体积小、室温环境下工作和对电源要求不高等特点,适用于在多变环境下的小规模现场制氢。分析了通过放电产生低温等离子体的物理特征,讨论了提供化学反应能量的高能电子与低温气体中重粒子的相互作用。对各种放电如电晕放电、滑动弧放电、介质阻挡放电、射频放电、微波放电及辉光放电等装置结构进行了介绍,重点阐述产生和维持放电条件、电子能量的影响因素和调节方法。以气态下和液态下产生等离子体进行制氢的实验装置为例,综述了以甲醇、乙醇、重石脑油、甲烷水合物、二甲基醚等液体原料为介质的放电等离子体的产生及特点,主要包括反应器结构、电极结构、转换效率及产氢率等。目前限制低温等离子体制氢技术应用的主要问题是装置结构复杂和制氢效率低等问题。

N型4H-SiC ECR氢等离子体处理研究

采用电子回旋共振(ECR)氢等离子体对n型4H-SiC(0001)表面进行处理,并利用原位高能电子衍射(RHEED)对处理过程进行实时监控。在200°C～700°C温度范围内获得的RHEED图像成条纹状且对比清晰,表明SiC表面原子排列规则,单晶取向性好,计算表明表面未发生重构。用X射线光电子能谱(XPS)技术对表面成分进行分析,结果显示,表面C/C-H污染物被去除、氧含量降低。

空间等离子体源与测试系统设计

文章介绍了空间等离子体源与测试系统的设计方法。为了实现具有较高能量的低密度等离子体环境,首先在源入口处设计水平与垂直两种微波输入模式,提高电子的密度和温度,然后在源出口处设计装有几何调节栅和电位调节网的扩散杯,调节电子密度和温度。

氢等离子体处理SiC表面技术的研究

对SiC表面进行传统湿法清洗之后,采用电子回旋共振(ECR)氢等离子体系统在200℃低温条件下对SiC表面进行了氢等离子体处理,对处理前后的SiC样品表面分别做了反射高能电子衍射(RHEED)分析和X射线光电子能谱(XPS)分析。通过RHEED分析发现,经过氢等离子体处理的SiC表面比传统湿法清洗的SiC表面平整度更高,而且实验发现氢等离子体处理SiC表面时间越长,SiC表面平整度越高。通过XPS分析发现,SiC表面氧的含量显著减少,C/C—H化合物被去除,从而显著提高了SiC的抗氧化能力。

低温等离子体医学研究

等离子体是固、液、气之外的第4种物质存在状态,可以通过激发工作气体高压放电产生,系大量活性基团、高能电子和离子、亚稳态粒子、光子等组成的混合体,具有极高的化学活性.近年来随着大气压低温等离子体技术的快速发展,等离子体在生物医学上的研究和应用日益增多,特别是在肿瘤治疗中的潜在应用得到了广泛关注.等离子体医学领域的研究已逐渐成为多学科交叉、相互促进的关注热点之一.

国外技术信息：等离子体分解水中污染物

提出了一种分解水中有机污染物的新方法。该方法采用高压脉冲电流作用于针尖电极和平面电极上。在气相发生脉冲等离子体。水相（上部）和气相（下部）被绝缘板隔离，产生的等离子体通过小孔渗入水相。进入水中的等离子体可产生许多活性物质、高能电子等。试验表明，采用该方法处理ChicagoSkyblue水溶液，脱色效果很好。

高能电子爆发与绕月卫星表面电位大幅下降的联动效应

"嫦娥"一号、二号绕月飞行经历地球磁尾边界层区域时,分别在2007年11月26日—2008年2月5日和2010年10月3日—2011年2月28日,发现了15次月球轨道0.1~2 MeV电子急剧增加(Bursts of 0.1~2 MeV Energetic Electrons,BEE),卫星周围等离子体离子加速的现象.统计研究表明,这类现象发生在稳定太阳风和弱行星际磁场条件下,且无显著空间环境扰动事件发生时,离子的加速滞后于高能电子爆发,离子能量的变化与高能电子通量的时间演化正相关,地球磁鞘内侧或边界层过渡区域是该类现象的高发区,离子能量增加时卫星表面电位大幅下降可达负几千伏.为了研究高能电子爆发与绕月卫星表面电位变化的关系及其对月球表面电位的影响,本文用电流平衡法建立绕月卫星和月球表面充电模型,并假设能量电子(>2eV^2 MeV)满足幂律谱的分布,模拟急剧增加的能量电子对卫星和月球表面电位的影响.模拟结果表明,能量电子急剧增加使得绕月卫星和月球表面电位大幅下降;能量电子总流量>1011 cm-2时,绕月卫星和月球表面充电电位可达负上千伏;月球充电到大的负电位的时间仅为卫星充电时间的1/10.鉴于高能电子急剧增加事件的高发生率(~125次/年),能量电子急剧增加使得绕月卫星表面电位大幅下降的发生率应大于实测等离子体离子加速现象的发生率(~25次/年).

脉冲高能量密度等离子体沉积(Ti,Al)N薄膜组织及其性能研究

利用脉冲高能量密度等离子体技术在室温条件下在 4 5 #钢基材表面沉积了高硬度耐腐蚀 (Ti,Al)N薄膜 .利用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、俄歇电子能谱分析了薄膜的显微组织 .利用纳米压痕仪测试了薄膜的纳米硬度 .测试了薄膜在 0 5mol LH2 SO4 水溶液中的耐蚀性 .测试结果表明 :薄膜主要组成相为 (Ti,Al)N ,同时含有少量的AlN ,薄膜的纳米硬度高达 2 6GPa ,薄膜具有良好的耐蚀性 ,与 1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢相比 ,耐蚀性提高了一个数量级 .

100TW飞秒激光诱发高能质子的实验

在“SILEX—I”激光装置上，开展了超短超强激光等离子体相互作用对质子的加速实验。确认：在超短超强激光等离子体相互作用中，会产生高能质子流。质子流产额、空间分布、能量分布与激光功率密度、靶材料、靶厚等参数相关。在激光功率密度10^17W·cm之的条件下，激光与平面金属靶相互作用中，质子束产额约10^5～10^6／发。质子束发射方向与入射激光方向无关。此外质子束的发射立体角较小，约10°。实验还从质子束的能谱（图1）观察到：质子束在一定（图2）能量处出现截止，靶越厚，质子截止能量越小；靶越薄，质子截止能量越大。

高能束技术的发展及应用

高能束流加工技术包含了以激光束、电子束和离子束为热源对材料或构件进行特种加工的各类工艺方法。作为先进制造技术的一个重要发展方向,高能束流加工技术具有常规加工方法无可比拟的特点,并已扩展应用于新型材料的制备领域。

基于高能粒子溅射的表面深度剖析方法现状及应用

近年来国内外对于材料表面问题的研究非常活跃。材料表面深度剖面分析方法不仅能像均质材料的分析方法那样获得表面元素含量的信息,而且能够用来表征从表面到基体各元素成份的纵深分布情况。为了解当前材料表面深度剖面分析技术及发展状况,文章从各类高能粒子入射样品表面的分析机理入手,介绍了二次离子质谱法、俄歇电子能谱法、X射线光电子能谱法、辉光放电光谱法、激光诱导击穿光谱法这5种可用于深度剖析的分析方法,它们通常使用高能入射粒子轰击样品表面,将待测样品逐层原子化或离子化后,再通过光谱、质谱或电子检测装置测得元素含量的纵深分布信息。在详细阐明了这5种深度剖析方法的分析原理、分析特点、溅射坑型及其在材料表面分析中的典型应用后,分析和探讨了这几类深度剖析方法在入射粒子、适合样品、可测试元素、是否可定量分析、应用领域等方面的对比情况,明确了它们在深度剖面分析领域的各自优势和不足,指出了对几种分析技术的综合运用,有时可改进单一方法的适用性和准确度。

高能多脉冲辐射照相的复合靶物理分析

介绍了电子束与钽靶相互作用的能量沉积解析理论和（钽-碳）复合靶的设计。单靶的某个区域内形成的高温等离子体沿轴的2个方向（±z）溅射而使单靶穿孔，大焦斑束形成较小的孔，小焦斑下靶孔较大而相对光滑。复合靶或修正复合靶可以经受2～3个束脉冲的连续照射。蒙卡模拟计算表明，复合靶或修正复合靶的焦斑尺寸与单靶相同，可用于多脉冲闪光照相。

高能束流加工技术──先进制造技术发展的重要方向

高能束流加工技术包含了以激光束、电子束和等离子体为热源对材料或构件进行特种加工的各类工艺方法，如焊接、切割、制孔、喷涂、表面改性、刻蚀与精细加工等。作为先进制造技术的一个重要发展方向，高能束流加工技术具有常规加工方法无可比拟的特点，并已扩展应用于新型材料的制备领域。高能束热源以其高能量密度、可精密控制的微焦点和高速扫描技术特性，实现对材料和构件的深穿透、高速加热和高速冷却的全方位加工，在高技术领域和国防科技发展中占有重要地位。

烟气中SO_2,NO_x脱除的新技术——膜、电化学及高能辐射等技术

综述了近年发展起来的脱除烟道气中SO_2及NO_x的新技术,包括典型膜技术、电化学技术和结合化学反应的高能辐射技术(电子束照射、等离子体电晕放电等),经过不断改进,已有些达到小型工厂阶段,有非常诱人的前景。

等离子体医学

用于医学的低温等离子体是指气体温度在20°-150°范围的等离子体，大多具有功率低、气体温度低、高能电子百分比高的特点。

极强激光场驱动超亮伽马辐射和正负电子对产生的研究进展

高功率超短超强激光脉冲的诞生开启了相对论非线性光学、高强场物理、新型激光聚变、实验室天体物理等前沿领域.近年来,随着数拍瓦级乃至更高峰值功率激光装置的建成,超强激光与等离子体相互作用进入到一个全新的高强场范畴.这种极强激光场与等离子体相互作用蕴含着丰富的物理过程,除了经典的波与粒子作用、相对论效应、有质动力效应等非线性物理过程外,量子电动力学(QED)效应变得格外重要,例如辐射阻尼效应、正负电子对产生、强伽马射线辐射、QED级联、真空极化等.本文主要介绍我们近年来在极端强激光场与等离子体相互作用中激发的QED效应以及伴随的超亮强伽马射线辐射和稠密正负电子对产生等方面的研究进展.