态选择电荷交换实验测量以及对天体物理软X射线发射模型的检验

在高温天体等离子体环境中,低能高电荷态离子与中性原子和分子之间的电荷交换是天体物理环境中软X射线发射的重要机制之一.电荷交换软X射线发射相关的天体物理建模需要大量的主量子数n和角量子数l分辨的态选择俘获截面数据,目前这类数据主要来自于经典或者半经典的原子碰撞理论模型.本文利用反应显微成像谱仪,系统测量了炮弹能量为1.6—20.0 keV/u Ne~(8+)与He的单电子俘获n分辨的态选择俘获截面.将测得的相对态选择截面与多通道Landau-Zener方法以及分子库仑过垒模型计算的结果进行比较,发现理论模型计算结果与实验测量结果在弱反应通道上存在显著差异.进一步结合天体物理中常用的l分布模型,计算了1.6和2.4 keV/u Ne~(8+)与He之间电荷交换中的软X射线发射谱,通过与近期实验测量的X射线谱比较,发现计算的软X射线谱强度明显偏离已有的测量值.这些研究表明,多通道Landau-Zener方法、分子库仑过垒模型以及l分布模型在定量描述电荷交换态选择截面时存在一定的不足,如果将这些理论模型应用于天体物理的X射线背景研究中,可能导致对天体等离子体参数的描述不够准确.

超快强场相干调控氯溴甲烷分子的解离研究

超快强场相干调控分子解离在原子与分子物理、物理化学、量子调控等多个领域引起了重要关注,在现象理解、机理探究和调控方案等多个方面仍然存在许多值得深入研究的问题.近期研究表明,在保持光谱振幅分布不变的条件下,对最初处于基电子态纯本征态的分子,通过调制单个超快强紫外激光脉冲的光谱相位分布,可以有效调控总解离概率和分支比.本文采用含时量子波包方法,进一步探讨了光谱相位调控氯溴甲烷(CH_(2)BrCl)分子的光解离反应,着重探究了初始振动态对解离反应的影响.为了凸显超快强场脉冲调控解离机理与弱场的不同,本文展示了在弱场极限下,改变单个超快脉冲的谱相位不会影响总解离概率和分支比;然而在强场极限下,总解离概率和分支比对单个超快脉冲的谱相位有明显依赖性.通过分析基电子态振动态布居分布,发现啁啾脉冲可以有效调控强场极限下诱导的共振拉曼散射(resonance Raman scattering,RRS)现象,从而导致解离概率和分支比对初始振动态的选择性.研究结果进一步表明,通过选择合适的初始振动态并调控啁啾率的值和符号,可以实现Cl+CH2Br键的优先断裂.该研究为理解超快光场相干控制多原子分子光解反应提供了新的视角.

氖原子光电子角分布的理论计算

本文利用密度矩阵理论和Racah代数推导出了光电子角分布的一般计算公式,并在多组态Dirac-Fock方法基础上发展了计算原子光电离过程中产生的光电子角分布的相对论程序,利用该程序对氖原子2s和2p光电子角分布的偶极和非偶极参数进行了具体计算,所得结果与已有文献具有很好的一致性.在此基础上,本文讨论了光子与电子相互作用多级展开中的非偶极项以及入射光的极化性质对光电子角分布的影响.

一次多回击闪电过程的物理特性分析

利用西藏那曲无狭缝光栅摄谱仪获得的一次多回击云对地闪电光谱,研究了各放电通道的温度及其变化。结果表明,一次闪电不同回击过程的通道温度有明显差异,闪电前期的温度通常较高,之后呈逐渐降低趋势。将闪电光谱与同步电学观测资料相结合,讨论了光谱特征、通道温度与闪电放电特性、电流热效应的相关性。数据分析显示,光谱总强度与辐射电场的变化幅度成正比;光谱总强度与放电电流的大小成正比;通道温度与回击过程传输的能量为正相关。

基于介电函数实验值拟合对一维光子晶体能带结构的分析与讨论

使用与在宽波段范围内TiO2,SiO2介电函数相似的指数型函数,利用数值拟合方法,给出了与实验介电函数值完全吻合的色散关系;将其直接应用于平面波展开法,计算分析了一维TiO2/SiO2色散光子晶体能带结构.与常规平面波展开法的计算结果对照发现,由两种方法分别计算得到的能带结构中均有两个较宽的光子带隙,但两者的带宽和位置均有所不同,且改进后的计算结果中未出现中间的一个窄带隙.分析认为,改进后的平面波展开法计算出的能带结构似更符合实际.

物理吸附储氢的最佳条件分析

基于Langmuir吸附模型分析了物理吸附储氢的最佳条件,讨论了压强、温度及吸附热对储存量的影响.由于平衡常数随温度和吸附热按指数规律变化,存储量对温度和吸附热的依赖十分敏感.在300K时,压强从50~100bar降到1.5bar的最大存储/释放量对应的吸附热约为-33.5kJ·mol-1.

用B样条函数计算氢分子离子的能级和波函数

采用B样条函数展开方法数值求解了氢分子离子的定态薛定谔方程,计算了不同核间距时氢分子离子的基态和第一激发态的能级,结果表明,将氢分子离子的核位置作为B样条函数的节点,即使对较大的核间距,基态和第一激发态的能级值仍可达到很高的精度,所得基态径向波函数与用GAUSSIAN化学软件计算的结果符合得很好.

关联效应对氖原子电子碰撞激发过程的影响

利用全相对论扭曲波方法,系统研究了各种碰撞能量时中性Ne原子基态2p6 1S0及亚稳态2p53s3P2到2p53l(l=s,p,d)精细能级的电子碰撞激发过程,并分析了电子关联效应对靶态能级、辐射跃迁几率及其电子碰撞激发截面的影响.结果表明,电子关联效应对低能区的碰撞激发截面的影响尤其显著,靶态计算中考虑更多来自高激发态的电子关联后,会导致低能区的碰撞激发截面降低,并在一定程度上消除了与实验测量结果的偏差.对于2p53s和2p53p激发态,本文在关联模型B下的计算结果与以往的实验和理论符合的比较好.但是,对于2p53d激发态,不同理论结果之间存在较大偏差需要实验和理论研究进一步检验.

液相辉光放电原子发射光谱法测定溶液中Cd的方法研究

通过改进放电装置,建立了一种新的液相辉光放电原子发射光谱(LGD-AES)测量溶液中Cd元素的方法。探索了放电电压和Cd浓度对放电稳定性、光谱信号强度、测定灵敏度和检出限的影响,并将测试结果与电解液阴极放电-原子发射光谱(ELCAD-AES)的分析结果进行比较。结果表明,当放电电压从600V升至720 V时,电子温度从2 000 K升至3 300 K,电子密度从2.47×10^(16)cm^(-3)降至1.77×10^(16)cm^(-3),Cd的发射光谱强度增强,灵敏度升高,检出限为1.22~2.95 mg/L。LGD-AES技术检测水中金属离子具有放电设备小型、能量消耗低、放电稳定性高、背景光谱干扰小和灵敏度高等优点。

吸附氢分子的振动态及熵的计算

用第一性原理方法研究了H_2在(MgO)_9及(AlN)_(12)团簇上的吸附态、振动模式及熵.分析表明,吸附体系的振动中有六个简正模式可归为氢分子的振动;由于氢分子质量很小,零点能修正对吸附能有重要影响.利用振动配分函数计算了吸附氢分子的熵,表明吸附态H_2的熵主要决定于较低的同相振动的频率,并不完全与吸附强度相关;在标准大气压下70—350 K的温度范围内,吸附H_2的熵与气态H_2的熵之间存在很好的线性关系,吸附后H_2的熵减小约10.2R.

用强场近似方法研究强激光场中H原子的电离

利用传统的强场近似方法和考虑Coulomb修正的强场近似方法,计算了H原子在激光场中的总电离几率及H原子在不同波长激光场中电离的能量谱,并将得到的能量谱与直接数值求解含时Schr(?)dinger方程的结果进行了比较,结果发现:当激光波长较长时,考虑Coulomb修正的强场近似方法得到的结果与数值求解含时Schr(?)dinger方程的结果符合得较好.

Np原子外壳层电子波函数性质的理论研究

利用基于多组态Dirac-Fock(MCDF)方法的原子结构性质计算程序包GRASP 2K,在考虑和不考虑相对论效应的情况下,分别计算了超铀元素镎的外壳层电子轨道波函数和轨道束缚能,分析了相对论效应对轨道波函数以及束缚能的影响,并讨论了相对论效应对锕系元素原子半径收缩的影响.

Xe^(53+)离子与Xe原子碰撞过程中的辐射电子俘获和辐射退激发光谱的理论研究

基于多组态Dirac-Fock方法和密度矩阵理论,系统地研究了在197 Me V/u的碰撞能量下,Xe^(53+)离子与Xe原子的辐射电子俘获过程(REC)以及电子被俘获到激发态后辐射退激发产生的特征谱线.计算了炮弹Xe^(53+)离子俘获电子到不同壳层np_(1/2,3/2)(n=2—5)的总截面与相应的REC光子能量和角分布,以及由激发组态1snp_(1/2,3/2)(n=2—5)J_f=1向基态1s^2Jd=0辐射退激发的跃迁能量、跃迁概率和特征光子的角分布和线性极化度.计算结果表明,辐射光子具有显著的角各向异性特征.此外,1snp_(3/2)J_f=1→1s^2J_d=0退激发特征光子也显示出很强的线性极化和角各向异性特征,而1snp_(1/2)J_f=1→1s^2J_d=0退激发特征光子的线性极化度趋于零并且角分布也趋于各向同性.

近玻尔速度能区高电荷态离子与激光等离子体相互作用实验研究装置

近玻尔速度能区高电荷态离子在稠密等离子体中的能量损失是强流重离子束驱动的高能量密度物理等前沿研究中的核心物理问题之一.基于中国科学院近代物理研究所的320 kV实验平台,新建立了一套近玻尔速度能区离子束与激光等离子体相互作用的实验研究装置,用于开展高精度的离子能量损失和电荷态研究.本文将详细介绍该装置的特点,包括脉冲离子束(≥200 ns)的产生与调控、高密度(10^(17)—10^(21)cm^(–3))激光等离子体靶的制备、等离子体参数诊断与离子的高精度测量(<1%)等.基于该装置已开展了百keV的质子束和4 MeV的Xe^(15+)离子束与激光Al等离子体靶相互作用的实验,并取得了相应的结果.本实验装置能够为中国在近玻尔速度能区高电荷离子与稠密激光等离子体相互作用研究提供高精度的实验数据,以促进理论工作的发展.

Xe^(54+)离子与Xe原子碰撞过程中的辐射电子俘获及退激发辐射的理论研究

基于多组态Dirac-Fock理论方法和冲量近似,对Xe54+与Xe在197 Me V/u碰撞能量下,炮弹离子的俘获及退激发过程进行了理论研究.计算了炮弹离子从中性靶原子俘获一个电子到nl(n=1,2,3,4,5;l=s,p,d)轨道上的辐射电子俘获截面和相应的辐射光子能量,以及俘获末态退激发辐射跃迁的能量和概率.结合这些计算结果,进一步模拟了碰撞产生的炮弹离子的退激发X射线谱的结构,并与兰州重离子加速器装置上的最新实验观测结果进行了比较,符合得很好.

名义组分为Y6Ba11Cu16Ox的纳米超导材料

采用柠檬酸盐热分解法制备了名义组分为Y6Ba11Cu16Ox的纳米超导材料。利用XRD对其粉体进行物相表征,发现其相是Y123和Y211的混合相,并测得两者之间的摩尔比为1∶0.14,同时把其XRD图谱与Y1Ba2Cu3O7-x的XRD图谱进行了对照分析。利用标准的四端引线法对其块体进行R-T分析,测出其起始转变温度Tonset=86.0K,转变宽度△Tc=6.7K,并表现出良好的超导电性,也相应地把其与Y1Ba2Cu3O7-x进行了对比。根据Scherrer公式计算得到样品的平均晶粒尺寸约为67.1nm。文中也分析了所制材料为混合物的原因。

NpFn分子结构与电子结构的理论研究

运用杂化密度泛函（B3LYP）方法,对NpFn（n=3～6）的分子结构特性进行了系统地研究.优化得到了各分子的平衡几何构型,计算了分子的振动频率,并进行了态密度和自然键价轨道（NBO）分析.讨论了不同芯电子相对论有效原子芯势（RECP）对计算结果的影响,分析了NpFn分子的成键,发现随着与Np结合的F原子数目增加,Np原子的5f与F原子的2p轨道能逐渐接近,成键依次增强,键长呈现出收缩的趋势.目前的计算结果与可行的理论和实验符合较好.

W^(6+)离子的电子碰撞电离研究

采用细致能级扭曲波方法计算了W^(6+)离子基态[Kr]4d^(10)5s^(2)4f^(14)5p^(6)和亚稳态[Kr]4d^(10)5s^(2)4f145p^(5)5d^(1),[Kr]4d^(10)5s2^(4)f^(13)5p^(6)5d^(1),[Kr]4d^(10)5s^(2)4f^(14)5p^(5)5f1,[Kr]4d^(10)5s^(2)4f^(13)5p^(6)5f^(1)的电子碰撞单电离(EISI)截面.为了考虑亚稳态离子对电离的贡献,本文采用了3种模型来确定母离子束中处于长寿命能级的比值.与Pindzola和Griffin(1997 Phys.A 561654)的理论结果和Stenke等(1995 J.Phys.B:At.Mol.Opt.Phys.282711)实验结果进行比较,发现在考虑了亚稳态的贡献后本文结果与Stenke等的实验结果吻合得很好.

不同背景气体及压强对激光Al等离子体动力学演化特性的影响

从实验和理论两方面细致研究了空气、氦气和氩气3种背景气体在压强为105 Pa、500 Pa和5×10^(-4) Pa下激光Al等离子体的动力学演化特性.实验方面,搭建了高时间分辨的瞬态成像测量装置,获得了不同背景气体及压强下Al等离子体羽的瞬态图像.理论方面,利用辐射流体力学模拟程序对Al等离子体的动力学演化过程进行了模拟,并对实验获得的等离子体羽尺寸等参数进行拟合.结果表明,不同背景气体及压强对Al等离子体的约束作用不同,原子序数越大、压强越大的气体,对等离子体的约束能力越强.

遗传算法研究进展

对遗传算法编码策略、遗传算子、参数确定、收敛性、欺骗问题等理论在国内外的研究现状进行了系统的研究,并对遗传算法在国内外的研究进展和新的应用领域进行了讨论;最后,通过对近几年研究文献的统计分析,探讨了遗传算法的研究热点和发展方向。