考虑碰撞的j×B方法离子引出的数值模拟

原子蒸气激光分离同位素 (AVL IS)离子引出有许多种方法 ,j× B驱动方法是一种新方法。研究该方法考虑离子碰撞时的物理模型 ,并用二维流体理论电子平衡模型对j× B驱动方法进行数值收集模拟 ,与不考虑碰撞时的结果进行比较。模拟结果表明 ,该引出方法中的碰撞效应不可忽略。模拟了电子温度 ,初始原子密度和驱动线电流变化率对离子引出时间和碰撞损失率的影响 ,并与平行板电场法和改进 M型电极法进行了比较 :j× B驱动电极法在引出时间上要比改进 M型电极法和平行板电极法要短得多 ,但碰撞损失率略大。总体上 j× B驱动方法有自己明显的优势     

二维无碰撞离子引出过程的数值模拟

利用流体理论电子平衡模型，对二维不考虑带电粒子碰撞的激光分离同位素（ＡＶＬＩＳ）离子引出过程进行了数值模拟，包括对不同收集方式进行了模拟和对比，研究了离子引出过程中的物理机理及物理量的空间分布特点，表明等离子体电位略高于阳极电位，并在离子引出过程中基本保持不变；电子温度越高等离子体电位越高，离子引出时间越短；对称收集方式的离子引出时间短且离子逃逸量也少。     

考虑电荷交换的RF共振离子引出方法的模拟

为较全面地了解 RF(radio frequency)共振离子引出方法的特性 ,使之更好地用于原子蒸气激光同位素分离(AVL IS) ,用 PIC- MCC方法对其进行了模拟。等离子体中带电粒子在电磁场中的运动用 PIC方法模拟 ,而各粒子间的碰撞用 Monte Carlo方法来模拟 ,碰撞类型主要考虑对目标同位素离子损失影响最大的电荷交换。模拟得出了离子引出时间和碰撞损失率与引出系统的各种参数之间的依赖关系。结果表明 ,为使目标同位素离子快速而低损耗地引出 ,应该采用较大的 RF共振电压幅度和较小的极板间距 ,并且采取措施增加电子温度 ;对于原子蒸气的密度的大小 ,则应在分离产率和碰撞损失率之间权衡。     

收集板对金属原子二维平面蒸发的影响

为了分析原子法激光同位素分离工程 (AVL IS)分离器中加入精料收集板对原子蒸气密度、速度和温度等物理特性的影响 ,采用直接模拟蒙特卡罗 DSMC (direct-simulation Monte Carlo)方法模拟了铀原子二维平面蒸发动力学过程 ,着重研究了 Knudsen数 K n变化和收集板温度变化对蒸气物理特性的影响。模拟结果表明 :收集板中间 ,蒸气密度增加 ,速度下降 ,温度上升 ;蒸气的 K n越小 ,蒸气的速度越高 ,相对温度越低 ;收集板的温度越高 ,蒸气纵向速度越低 ,温度越高 ,密度越高     

考虑碰撞的二维离子引出过程的数值模拟

为研究各因素对原子蒸气激光同位素分离（ＡＶＬＩＳ）中离子引出特性的影响,采用二维流体理论电子平衡模型分析计算了引出过程中外加恒定电磁场和电子温度等因素对离子引出特性（引出时间、碰撞损失率）的影响。粒子间的碰撞主要考虑同位素离子和原子间的共振电荷转移,用碰撞截面来处理。数值计算结果表明,外电场和电子温度对离子引出特性影响较大。外电场强,电子温度高,则引出时间短,碰撞损失亦小。而一定的恒定磁场对引出特性影响很小。     

射频离子推力器束流特性数值模拟

为了分析射频离子推力器束流特性,基于二维流体模型对自研的11 cm射频离子推力器开展放电室等离子体数值模拟,获得给定电气参数下离子密度、电子温度等关键参数的分布特性;研究了等离子体参数和束流大小与射频功率间的函数关系;以等离子体参数和栅极参数为输入,基于离子光学系统模型获得不同工况下的单孔离子引出轨迹.研究结果显示:离子密度和电子温度分别沿放电室径向逐渐减小和增大,有利于获得更好的束流均匀性及更大的束流;束流大小与射频功率呈线性正相关关系,有利于实现束流连续精确可调;屏栅上游鞘层的形成与离子密度、离子种类、栅极电压组合相关,综合考虑以上因素获得最佳束流聚焦和引出特性.     

低杂波电流驱动下快电子慢化时间的实验研究

利用快电子轫致辐射测量系统并采用低杂波功率关断的方法,分析了相同等离子体密度下低杂波功率对快电子慢化时间的作用以及相同低杂波功率下等离子体密度对快电子慢化过程的影响.实验结果表明:快电子的慢化时间与等离子体参数间有强依赖关系.一定等离子体密度下低杂波功率值越高,快电子慢化时间越长.一定低杂波功率下等离子体密度越高,快电子慢化时间越短.快电子慢化时间理论分析与实验结果吻合.     

薄膜沉积过程的分子动力学模拟

应用嵌入原子势作为势函数，对薄膜沉积过程进行分子动力学模拟，来模拟不同工艺条件下的成膜过程、薄膜质量及各参数变化对成膜的影响．结果表明，衬底温度越高，则原子在薄膜表面的扩散能力越强，薄膜内部的空位密度越小．但衬底温度对薄膜质量的影响只在一定范围内比较明显；原子自身携带的能量越高，则其扩散能力也越强，特别是在衬底温度较低时，这项影响越大；随着原子入射角的增大，薄膜表面的纤维状生长及阴影响应越明显，薄膜的质量则明显下降．     

多电荷Cr离子注入聚合物的微观结构和离子浓度分布

采用MEVVA源引出的Cr离子对聚酯（PET）薄膜进行了离子注入,引出的Cr离子具有多种电荷态,多种能量的Cr离子同时注入,其射程分布与单能离子注入的射程分布有明显的差别,借助于TRIM计算程序,采用多次叠加法得出了合理的计算结果,计算结果表明,由于多电荷叠架注入,Cr原子浓度分布出现3导结构,用散射RBS方法分析了Cr离子在PET中的剖面分布,所测量的Cr原子浓度分布形态与计算结果相近,但是所的分布比计算结果分布范围窄,相应位置上的原子浓度低,说明溅射效应对Cr原子浓度分布和注入到基体中的注量有明显的影响,计算结果与样品横截面电子显微镜观察相符合,这种结构对PET薄膜改性有重要的影响。     

离子势的长程作用对强场隧穿电离过程中的中性原子残存现象的影响研究

强场物理中中性原子的产生对于基础物理和应用物理有着很重要的应用.本文利用三维半经典模拟方法研究了线偏强激光场隧穿电离过程中离子势的长程作用对中性原子残存问题的影响.采用汤川势(Yukawa Potential)来刻画电子感受的势场,通过调节屏蔽系数可以连续地减小长程作用的影响.可以发现不同的屏蔽系数下残存中性原子稳定化频率基本不发生改变,只是中性原子的残存率会随着屏蔽系数的增大而降低.这说明离子势的长程作用会增加中性原子残存率,而基本不影响中性原子的稳定化频率.另外本文还研究了激光场的波长和场强对残存中性原子稳定化频率的影响.发现激光场波长越长,场强越大,残存中性原子的稳定化频率越低.     

共存锌离子对废水中铅去除的影响

采用稻壳灰吸附柱吸附含铅废水,通过吸附量的计算及穿透曲线的绘制探讨了不同质量浓度共存锌离子对吸附过程的影响.并通过Thomas模型及Yoon-Nelson模型拟合,分析共存锌离子对吸附过程的影响.结果表明,共存锌离子质量浓度越大,稻壳灰对铅离子的吸附量越低,吸附到达平衡的时间越短,同时锌离子占据了部分吸附位点,并没有改变稻壳灰与铅离子的结合方式.     

保温温度对SiO2玻璃制备工艺的影响

以正硅酸乙酯[Si(OC2H5)4]为原料,用溶胶－凝胶法制备SiO2玻璃,通过实验研究了不同保温温度对溶胶－凝胶法制备SiO2玻璃的凝结时间及SiO2玻璃密度的影响,实验结果表明溶胶－凝胶转变时,不同的保温温度对凝结时间及SiO2玻璃的密度均有不同程度的影响,保温温度越高,凝结时间越短,SiO2玻璃密度越小。     

保温温度对SiO_2玻璃制备工艺的影响

以正硅酸乙酯 [Si(OC2 H5) 4]为原料 ,用溶胶—凝胶法制备 Si O2 玻璃 ,通过实验研究了不同保温温度对溶胶—凝胶法制备 Si O2 玻璃的凝结时间及 Si O2 玻璃密度的影响 .实验结果表明溶胶—凝胶转变时 ,不同的保温温度对凝结时间及 Si O2 玻璃的密度均有不同程度的影响 ,保温温度越高 ,凝结时间越短 ,Si O2 玻璃密度越小 .     

基于双层辉光离子渗金属的离子轰击金属靶材的计算机模拟

轰击离子的产生、输运以及离子对靶材的溅射过程是实现双层辉光等离子渗金属的重要一环。基于辉光放电的理论以及COMSOL Multiphysics软件对典型的双层辉光等离子渗金属装置进行了建模，分析了轰击离子的能量范围，结合经典散射理论和蒙特卡罗方法，使用SRIM软件详细地模拟了Ar⁺对金属靶材的溅射过程。结果表明：溅射原子的位置集中在金属靶材入射位置的附近，形成环状的溅射坑。溅射原子的能量集中在20 eV内，随着入射离子能量的增加，会出现一些高能量、大角度的溅射原子。溅射产额随着靶材原子d壳层电子填满程度的增加而增大，溅射产额主要来自低能反冲原子。溅射产额越大意味着低能反冲原子越多，能量传递越分散，溅射原子能量越低。     

等离子体中离子声波的色散关系

以含有满足玻耳兹曼分布的低温电子、远离平衡态的高温电子和离子组成的等离子体为研究对象,推导得到在该等离子体中传播的离子声波的色散关系.利用数值模拟方法讨论系统参数如快电子数、两种电子温度之比和数密度比值对离子声波的色散关系的影响.结果表明:系统参数的变化均会影响和改变着系统的色散关系,其中ω2随快电子数α的增大而增大.     

等离子体中离子声波的色散关系

以含有满足玻耳兹曼分布的低温电子、远离平衡态的高温电子和离子组成的等离子体为研究对象,推导得到在该等离子体中传播的离子声波的色散关系.利用数值模拟方法讨论系统参数如快电子数、两种电子温度之比和数密度比值对离子声波的色散关系的影响.结果表明:系统参数的变化均会影响和改变着系统的色散关系,其中ω2随快电子数α的增大而增大.     

轴向电场对纳米管道中溶液离子径向分布的影响

用分子动力学模拟的方法,研究了轴向外加电场强度对圆柱形纳米管道中NaCI溶液离子径向密度分布的影响.仿真结果表明,纳米管道两端的外加电场强度增大时,系统的瞬时动能增加.离子获得较大的径向动能就可以克服所在位置势能束缚,运动到使原来浓度峰值减小的径向位置,以保证系统的自由能减小,从而导致离子径向浓度峰值变小.壁面电荷密度越小,离子受到壁面电荷的束缚就越小,这一现象越明显.由于离子的径向分布对电渗流有直接影响,因此这一仿真对电渗流的理论研究和利用外电场实现离子分离的纳流体器件的设计具有重要的参考价值.     

Matlab编程快速实现振幅型菲涅尔波带片的设计

利用Matlab编程实现对菲涅尔波带片狭缝方程的可视化,为照相法制作振幅型波带片提供图样。结果表明：该方法生成图样时间短、效率高。最后分析了影响图样设计精度的因素,并得出结论：波带片焦距越短或者波带片半径越大,精度越低;计算点数越少,精度越低。     

多模光场与二能级原子Nj度简并N^∑光子共振相互作用系统中场量了熵与纠缠的演化

利用冯·纽曼量子约化熵理论研究了多模相干态光场与单个二能级原子简并多光子共振相互作用系统中场量子熵与纠缠的时间演化特性,得到了多模光场量子熵的解析表达式,并给出了三模场与原子相互作用时场量子熵的数值计算结果,详细讨论了此时初始平均光子数、原子分布角以及原子偶极相位角对场量子熵与纠缠的影响。数值计算结果表明：初始光场越强,场与原子之间的量子纠缠越弱,当光场足够强时,两子系统几乎始终处于退纠缠状态;场量子熵强烈地依赖于原子分布角,光场与原子总是处于纠缠态,并且在短时间的振荡之后几乎停留在最大纠缠态,而原子分布角越大,场量子熵演化到其最大值的时间越短;原子偶极相位角对场与原子之间的量子纠缠几乎没有影响。根据场量子熵的这些特性,可以制备纠缠态或纯态。     

多模光场与二能级原子N_j度简并N~∑光子共振相互作用系统中场量子熵与纠缠的演化

利用冯·纽曼量子约化熵理论研究了多模相干态光场与单个二能级原子简并多光子共振相互作用系统中场量子熵与纠缠的时间演化特性,得到了多模光场量子熵的解析表达式,并给出了三模场与原子相互作用时场量子熵的数值计算结果,详细讨论了此时初始平均光子数、原子分布角以及原子偶极相位角对场量子熵与纠缠的影响.数值计算结果表明:初始光场越强,场与原子之间的量子纠缠越弱,当光场足够强时,两子系统几乎始终处于退纠缠状态;场量子熵强烈地依赖于原子分布角,光场与原子总是处于纠缠态,并且在短时间的振荡之后几乎停留在最大纠缠态,而原子分布角越大,场量子熵演化到其最大值的时间越短;原子偶极相位角对场与原子之间的量子纠缠几乎没有影响.根据场量子熵的这些特性,可以制备纠缠态或纯态.