地球深部科学中的静态超高压实验研究

目前超深钻探的最大深度只有13km,幔源岩石所提供的上地幔物质成分资料一般涉及的深度也仅在200km以内,全球性地球物理测量虽然能提供地球深部从地幔直至地球核心的物理参数,但无法了解地表以下各层圈的物质组成,因而开展超高压下的模拟实验研究对于了解地球深部物质的成分、性质和状态非常重要.超高压实验技术分为两大类型:动态超高压实验技术和静态超高压实验技术.动态超高压实验技术是利用各种爆轰装置产生冲击压力,同时在瞬间产生高温.在地球内部,物质一般处于静高压状态,因而动态超高压实验一般仅用来进行核幔边界区和地核物质状态方程的测定,所获得的实验结果可为静高压实验研究提供基础资料,而其他关于地球深部的模拟实验研究主要是在静态超高压实验装置中进行的.     

一种新型双电流探针研究激光等离子体自发电流

激光辐照固体靶产生的激光等离子体自发电流研究是高温、高密度等离子体物理研究的一项重要内容。传统的研究方法是采用带耦合线圈的单电流探针。我们首次研制了一种新型的双电流探针研究激光等离子体自发电流。优点是在一次激光辐照靶中,不仅可以测量到激光等离子体自发电流随时间的变化,而且可同时得到电流空间分布两个点的数据。这种新方法测量精度较以往的单电流探针法高。在实验方法上,传统的实验均采用较长脉冲宽     

水促进的叶蜡石在超高压高温下的相转变及其对技术应用的影响

叶蜡石是一种在自然界形成的矿物。它在超高压高温技术中,用作高压腔的介质,较好地解决了压力传递、固体高压密封垫、试样支承块、隔热、电绝缘等问题。因而在超高压高温技术及合成中被广泛采用。因此,对叶蜡石在超高压高温下各种变化的研究颇为重要。     

飞秒激光测控神经活动

飞秒激光双光子显微成像技术在神经科学研究中发挥着重要作用. 实验中采用自行改进的双光子成像技术探测大鼠皮层脑片神经元钙活动, 记录到自发以及电刺激、药物刺激诱导的钙活动, 同时记录到飞秒激光诱发的神经钙活动. 结果表明, 神经元钙升高的幅度与其对应电活动强度呈线性关系; 谷氨酸能够诱导神经元产生大幅度的钙升高, 但当多次刺激时其钙响应的幅度降低; 通过同时记录多个神经元的自发钙信号, 可以分析判断这些细胞属于不同的微回路; 飞秒激光能诱导细胞的局部钙升高和整体钙升高. 飞秒激光神经活动测量和控制方法具有非接触、无损伤、可精确重复的优点, 为进一步认识神经生物现象提供了行之有效的实验手段.     

飞秒激光诱导周期性表面结构及其应用

近年来,飞秒激光微纳加工技术引起了科学界的广泛关注.飞秒激光脉冲凭借其超短脉宽及超强的瞬时功率,较传统的激光加工有着明显的优势:几乎可以加工任何材料,非接触加工,非热加工,加工精度高,能够加工亚微米级结构和三维复杂结构,加工过程耗能低.飞秒激光加工材料的过程中会产生周期性的表面结构,这些表面结构会对材料的表面性能产生明显的影响,并且在国防、医疗、高端制造等多个领域具有巨大的应用潜力.因此,国内外研究人员对飞秒激光诱导周期性表面结构进行了系统深入的理论研究和实验研究.本文简要阐述了飞秒激光的基本特点及飞秒激光微纳加工的独特优势,对近年来关于飞秒激光诱导周期性表面结构(laser induced periodic surface structure,LIPSS)的理论与实验研究进行了综述,并阐述了这种周期性表面结构对材料表面浸润特性、光学特性以及表面拉曼增强的影响和研究进展,最后对LIPSS未来的研究方向进行了预测和展望.     

脉冲激光全息干涉术在岩石力学研究中的应用

在岩石力学研究中,经常需要测量岩石各点的变形情况,即需要观测岩石的变形场。例如在和地震预报有关的岩石力学研究中,需要研究地震断层面形成过程中变形场的时空规律。激光全息干涉术是进行这种全场性测量的重要手段。70年代以来Spetzler、Soga、Sobolev等应用连续激光进行过这种全息干涉测量。最近我们成功地利用脉冲激光全息照相进行了干涉测量。     

激光引起金属靶层裂的实验研究

激光引起金属靶的层裂,目前国外只有少量文献有报道,并主要集中在铝、铜材料。由于脉冲强激光能产生10~7s~(-1)以上的超高应变率,它为在实验室内研究这样极端条件下的材料的断裂行为和机理,提供了几乎唯一的加载手段。本文简要报道我们在中国科技大学“华光”10~(10)W钕玻璃激光器上所做的铝和铁靶层裂实验的初步结果。这是我国首次利用强激光装置实现金属层裂的尝试,为强激光破坏效应的研究提供了现实的前景。     

高功率激光与MNOS型电荷耦合器件相互作用过程的等离子体诊断

电荷耦合器件(Change-coupled devices,CCD)是一种全固体自扫描摄像器件,因其具有体积小、图像畸变小、无残像和寿命长等优点,因而在摄像、探测和信息处理与存储等领域得到广泛应用.在一些特殊的场合,CCD经常要与激光光源配合使用,不可避免地存在着激光与CCD相互作用甚至产生损伤的问题.这里所说的损伤又有组成CCD的半导体材料中处于杂质能带的电子吸收激光能量大量向导带跃迁,引起暗电流增加而使器件饱和或失效的软损伤和激光束直接作用于CCD,致使器件中材料或结构硬损伤等.对前一问题,已有文献进行了相关的研究.本文利用调Q-YAG激光与NMOS结构的CCD多次重复作用产生的等离子体形貌及其Mach-Zehnder干涉图,研究了高功率激光与该种光电器件的相互作用过程.首次得到了脉宽为15ns的1064nm激光对MNOS结构相互作用过程的等离子体干涉图及有关实验结果.     

垂滴法测量CO2与不锈钢表面的接触角

为测量CO₂与固体表面的接触角, 研制了一台可视化的高压测试釜, 并搭建一套完整的恒温控制系统. 实验中使用垂滴法表现不同温度液体CO₂在其蒸气环境中与不锈钢表面的接触角. 液滴图像被工业摄像机采集到计算机中, 利用3次样条的主动轮廓线法计算接触角的大小. 根据实验结果给出了一组可靠的接触角测试数据, 实验数据表明CO₂对不锈钢表面具有良好的浸润性, 而且该方法可以作为高压液体与固体表面接触角测量的一套标准测试方法.     

单光子探测激光距离测量技术

激光距离测量技术通过测量激光的时间、相位、频率、偏振、强度等信息,实现非接触和高精度的距离测量,在科研和工业生产中具有广泛的应用。单光子探测技术将光电直接探测的灵敏度提高到单光子极限,大幅提升了激光距离测量的能力,使我们看得更远。我们通过发展高速、多通道、高精度单光子探测器,实现了远距离高精度激光三维成像。     

N_2(α~1Π_g)+CO(X~1∑)→CO(A~1Π)+N_2(X~1∑_g)的E-E传能速率

亚稳态N_2(a~1Π_g)不但是放电过程中的重要能量载体而且也是电离层中最重要的紫外分子发射(LBH)源.因此,了解它的传能过程对化学激光、大气化学和遥控技术的应用都有很重要的意义.Golde等第一次在流动余辉装置上利用高纯N_2(X~1∑_g)微波放电产生N_2(a~1Π_g),通过测量E-E传能发射光谱求得标题反应的传能速率为1.5×10(-10)cm~3/mol·s.Sha等利用共振多光子电离技术,对上述体系进行了详细深入研究.而后,Marinelli等又利用共振双光子激发荧光技术通过测量荧光的衰减直接求得CO(X~1∑)对N_2(a~1Π_g)的猝灭速率为2.8×10~(-10)cm~3/mol·s.本文报道利用交叉分子束技术结合高灵敏度光谱测试技术测量上述体系的E-E传能速率并对此进行了讨论.     

化学发光探针介导的声动力学肿瘤成像研究

提出一种化学发光探针介导的声动力学肿瘤成像方法. 声敏剂选择性地在肿瘤组织中分布后, 通过超声的敏化作用在肿瘤组织中产生活性氧自由基; 利用活性氧自由基选择性化学发光试剂直接实时地把声敏化过程中的活性氧自由基转化为光子辐射出来, 然后利用光学检测技术进行肿瘤的在体成像. 在体外实验中, 利用可在体使用的化学发光探针FCLA, 对两种声敏剂ATX-70和HpD声动力学反应过程中活性氧自由基的产生进行了直接的实时检测. 在移植了人体肿瘤的裸鼠实验中, 利用这种方法获得了非常清晰的在体诊断图像. 此方法可望在肿瘤的早期临床诊断中得到应用.     

高压诱导拓扑绝缘体Bi2Te3超导性研究取得进展

最近，中科院物理所赵忠贤、孙力玲、周兴江等合作，利用自主研制的先进的低温一高压一磁场综合测量系统对拓扑绝缘体Bi加，单晶进行了系统研究。通过高压原位磁阻和交流磁化率的双重测量．研究了压力诱导的拓扑绝缘体至超导体的转变。并通过高压实时霍尔系数的测量，给出了压力下超导临界温度与载流子浓度及类型转变之间的定量关系。     

类锂硅离子X射线激光时空特性

近年来,X射线激光研究取得了重大进展。在我们以前的工作中,利用具有空间分辨能力的光谱诊断技术,成功地观察到类锂硅离子5f-3d(88.84 )、5d-3p(87.28 )、6f-3d(75.83 )、6d-3p(74.64 )四条谱线显著的激光放大现象。本文报道我们进一步对这四条谱线产生放大的动力学过程的研究。我们发展了一种同时具有时间和空间分辨能力的光谱诊断技术,首次测量了上面四条激光线发射的时空特性,进一步从实验上证实了所观察到的X射线激光是三体复合泵浦产生的。实验是在中国科学院上海光学精密机械研究所LF12激光装置上进行的。从激光装置     

紊动射流的分维测量

湍流在很多方面表现出分形特征,湍流的分形问题已成为端流研究的热点之一.Sreeuivasan等人利用平面激光诱导荧光(PLIF)技术获得的湍流图象对边界层、轴对称圆形射流、平面尾流和混合层问题开展了界面分维的测量,取得了有广泛影响的成果.     

冲击变质效应与冲击变质的阶段:兼论岫岩陨石坑的证实

最近辽宁岫岩罗圈里的疑似陨石冲击坑,实施了深达307 m的科学钻探,在107~149 m深度发现一系列冲击波所产生的冲击变质的效应:  含岩石熔体玻璃的多相角砾岩, 石英击变面状页理和陨击玻璃等。从而使岫岩罗圈里陨石坑得到了证实。这是中国冲击变质作用研究方面的一大进展。研究确定陨石坑除了地形地貌特征之外, 主要依靠冲击变质效应的发现。权威性的冲击变质效应是:  震裂锥;高压,超高压矿物多形的出现;石英、长石等矿物中的面状页理以及震击均质体化和冲击玻璃的产生等。冲击波所产生的瞬时高压,不同于常规地质作用,它以应变速率极高并快速高温淬火和一定压力产生的后冲击温度等为特征, 导致不同程度的冲击变质效应,可称为冲击变质阶段 (stage of shock metamorphism), 不同的冲击变质阶段,作为近似的压力计,可以用以衡量冲击变质的强度。     

振荡构造及其地质意义

振荡构造是浅表地质体在冲击作用或冲击波作用下产生振荡,而在岩石矿物中形成的变形构造,是瞬间超高压(5—10GPa)作用的产物,具有高应变速率(super high strain rate,>10~2s~(-1)).振荡构造分布不广,与区域构造应力场不匹配,但对其研究,不仅具有地质意义,而且具有天文意义.冲击造成的地壳振荡有可能是导致冈瓦纳解体的直接作用.一般来讲,目前技术尚不能捕捉地质体在波的作用下留下的信息,但在强烈冲击波的作用点,在地质体     

离子声波非线性朗道阻尼的实验研究

电子或者离子波的非线性朗道阻尼是最重要的非线性等离子体实验现象之一。1965年O'Neil,Al'tshul和Karpaman等人理论预言,大振幅的电子或离子波的振幅衰减并不是像线性理论表明的按指数衰减规律。1972年Franklin等人测量非线性电子朗缪尔波的振幅在传播过程中的衰减也证实其并非为单调性的指数衰减。证明振幅的振荡是由于捕获电子的非线性效应而产生,从而实验证实了电子朗缪尔波非线性朗道阻尼现象的存在。     

高压下立方Laves相金属间化合物DyFe_2的Mssbauer谱研究

一、引言 目前,高压应用于研究凝聚态材料的特性已成为探索材料中新的状态以及深入理解与高压有关的物理机制的强有力工具。高压Mssbauer谱学技术可以用来研究超精细相互作用、磁有序、点阵动力学和某些类型的相变机理等加压下固体中原子的局域特性。我们所建立的高压装置其砧头材料为B_4C,最高压力可达8.0 GPa,可用于不同Mssbauer同位素如~(57)Fe,     

极端技术下的新型材料

所谓极端技术,是指在极限条件下,这些条件包括超高压、超高真空、超高温、超低温、超高密度、超高速、超高频和超强磁场等等,研究物质的性质及其变化规律的技术。极端技术为探索、研制新型材料开辟了一条新途径,同时也研究在极限条件下,所出观的新物理现象和效应。目前已利用极端技术研制开发了下列新型材料。超高压早在50年代就开始应用,合成了人造金刚石等特硬材料。现在利用炸药爆炸压缩磁场可以获得温升小,持续时间长的超高压,很适合新材料的合成。经超高压处理的工具钢,性能得到显著改善,用来制造工具,使用寿命成倍提高。预计