激光净化能量密度阈值的相轨道研究

建立了激光清洗的物理模型，探讨了激光辐照下基底表面和吸附粒子位置随时间的变化规律，作出粒子运动的相轨道，从相轨道角度对激光净化能量密度阈值进行研究．激光清洗Al基底上的Fe粒子，本文对激光清洗Al基底上的Fe粒子所计算的能量密度阈值比用其它方法得到的结果更与实验值接近．     

干燥激光净化能量密度阈值研究

论述了干燥激光净化的物理机制，应用力学平衡条件求出干燥激光净化时粒子逸出表面的脱附力以及单脉冲情况下干燥激光净化的辐照能量密度阈值，讨论了能量密度阈值随温度的变化规律．结果表明：干燥激光净化的能量密度阈值随温度升高而减小．     

神光装置实验和诊断技术进展专题·编者按

正目前,随着以神光Ⅲ装置——这个世界上输出能力第二的大型激光装置的建成,我国已具备了研究极端条件下高能量密度物理领域前沿问题的条件.中国工程物理研究院(中物院)激光聚变研究中心已经在神光Ⅲ、神光Ⅲ原型以及神光II装置上开展了多年的激光惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,ICF)研究,取得了大量具有国际先进水平的研究结果,并发展了一系列达到国际先进技术水平的诊断技术.本专题将选取部分有代表性的神光     

纳秒脉冲激光诱导的硅离子发射与激光能量密度的关系

用高分辨质量选择的飞行时间谱技术研究了在１９３ｎｍ脉冲激光辐照下自Ｓｉ（１００）表面上硅离子的脱附．发射硅离子动能分布的测量表明，随着激光能量的增加，将相继出现一些新的特征峰，其强度随着激光能量密度的增加而增加．在低的激光能量密度下出现在２．２，３．０，４．２和６．９ｅＶ的峰表征不同背键表面态下的电激发过程，而在较高能量密度下相继出现的特征峰分别表示硅表面上的预熔、蒸发、等离子体形成等物理过程的开始．因此，所有在动能分布曲线相继出现的特征峰可做为检验在不同激光能量的作用下，各种不同物理过程开启的判据．     

脉冲激光沉积制备薄膜的研究动态

综述了脉冲激光沉积制备薄膜的原理、特点,国内外对脉冲激光沉积的研究应用情况及目前的最新研究方向．着重分析了脉冲激光沉积过程中各主要沉积条件,如激光能量密度、靶－基体距、真空室气压及基体温度等对薄膜质量的影响．     

用准分子激光对漆包线精细剥漆的研究

对不同能量密度、不同频率的准分子激光作用漆包线的情况进行了实验研究,得出用激光精细剥漆的最佳能量密度,且用最佳能量密度对不同粗细、不同漆厚的漆包线进行剥漆处理,发现剥漆所需的脉冲个数与漆厚有着密切的关系．初步分析了各种实验现象．结论对准分子激光应用于电子工业生产和进入自动化具有重要意义．     

超高功率超短脉冲发展的现状及相关科学问题

超高功率超短脉冲激光系统在其聚焦焦点附近可以实现高达1022-24 W/cm2的峰值功率输出,为强场物理实验研究,以及实验室内模拟极端环境下的天体物理条件提供了直接的实现方案.自从国际上首次提出了建造EW激光的概念,即输出总功率达到1018 W的大型激光系统后,国际上很多国家都在设计和建造大规模的超高功率超短脉冲激光系统.本文简要介绍了国际上这种规模激光系统的发展状况,并结合国内超高功率高能超短脉冲激光的发展,对超高功率超短脉冲激光系统发展中相关技术问题进行阐述.     

强场物理研究进展

极端条件使物理学研究的范围得到了很大的扩展,一门新兴的学科—强场物理由此诞生.强场物理的实验和理论研究取得了突破性进展,超短激光脉冲在大气中的传播已引起世界很多实验室极大的兴趣,有很大的应用价值.     

准分子激光诱导下 a-Si : H 膜的电导率异常

用ＸｅＣｌ准分子激光器对ａ－Ｓｉ∶Ｈ薄膜进行了低能量密度下的辐照处理,测量了激光辐照区内薄膜的电导率随能量密度与脉冲数的变化．研究表明,能量密度在７５ｍＪ／ｃｍ２附近的激光辐照可导致膜的电导率大幅度升高,这种电导率异常是膜表层形成了ｎｍＳｉ晶粒分散于ａ－Ｓｉ∶Ｈ基底中的混合相的反映．     

激光烧蚀制备纳米Si晶粒的激光能量密度阈值

在10 Pa的Ar环境气氛下,采用脉冲激光烧蚀方法在玻璃或单晶Si(111)衬底上制备了纳米Si晶薄膜. 为了确定能够形成纳米Si晶粒的激光能量密度阈值,在0.40～1.05 J/cm2内实验研究了激光能量密度对纳米Si晶粒形成的影响. 扫描电子显微镜(SEM)测量证实,随着激光能量密度的减小,所形成的纳米Si晶粒数目逐渐减少. 当激光能量密度低于0.43 J/cm2时,衬底表面不再有纳米Si晶粒形成. 从激光烧蚀动力学角度出发,对实验结果进行了定性分析.     

近代物理实验教学的信息化实践

近代物理实验是高校物理专业课程的重要组成部分,然而大多数高校仍延续旧的实验教学模式,既抑制了学生的学习积极性,又造成了实验资源的浪费。近代物理实验教学应积极进行改革,以适应时代发展的需要。笔者提出了利用信息技术构建新型实验教学模式的方案,对开放实验室、虚拟实验室的建立以及多元化教学环境的实现进行了分析和论述。     

Editor’s note

The past two decades have witnessed great progress in development of ultrashort laser pulse in laser science, often at an unexpected speed. It has found various applications, both theoretical and practical, in the frontiers of science.     

北京正负电子对撞机及其重大改造工程

北京正负电子对撞机（BEPC）自1988年建成投入运行以来，在高能物理实验和同步辐射研究领域做出了许多重要成果，成为在其工作能区性能国际领先的高能加速器。为了在激烈的国际竞争中继续保持我国在一粲物理领域的领先地位，我国科学家提出了北京正负电子对撞机重大改造计划（BEPCII），于2003年底得到国家批冷谈淮。和BEPC一样，BEPCII“一机两用”用于高能物理和同步辐射研究，用为对撞机的主要指标的亮度将比BEPC高100倍，同步辐射的性能也将大幅度提高。简要报告了BEPC上的研究成果、BEPCII工程建设的进展及其发展前景。     

大统一理论,轻子星和γ射线暴,类星体

 在超重质量星无限塌缩的过程中,其能量标度达到足够大时,此时就可以应用粒子物理中的大统一理论,并提出一个新的模型:核子衰变后一个超重质量星将把它的几乎所有质量转化为能量,从而变为可能是亚稳定或不稳定的轻子星.按照这一模型,就可以解释超高能宇宙射线和高能天体物理中的下列疑难:类星体和γ-射线暴等.轻子星也许就是真实的白洞.     

Detector challenges at the LHC

The best way to study the existence of the Higgs boson, supersymmetry and grand unified theories, and perhaps the physics of dark matter and dark energy, is at the TeV scale. This is the energy scale that will be explored at the Large Hadron Collider. This machine will generate the energy and rate of collisions that might provide evidence of new fundamental physics. It also brings with it the formidable challenge of building detectors that can record a large variety of detailed measurements in the inhospitable environment close to the collisions points of the machine.     

物理前沿科学及其应用

论述了人们对物理前沿科学超导体、纳米科技和太阳能电池的研究和应用，指出了现代物理学的巨大发展并与新兴的高新技术相互融合渗透，有着美好的发展前景。     

Multiple ionization of atom clusters by intense soft X-rays from a free-electron laser

Intense radiation from lasers has opened up many new areas of research in physics and chemistry, and has revolutionized optical technology. So far, most work in the field of nonlinear processes has been restricted to infrared, visible and ultraviolet light, although progress in the development of X-ray lasers has been made recently. With the advent of a free-electron laser in the soft-X-ray regime below 100 nm wavelength, a new light source is now available for experiments with intense, short-wavelength radiation that could be used to obtain deeper insights into the structure of matter. Other free-electron sources with even shorter wavelengths are planned for the future. Here we present initial results from a study of the interaction of soft X-ray radiation, generated by a free-electron laser, with Xe atoms and clusters. We find that, whereas Xe atoms become only singly ionized by the absorption of single photons, absorption in clusters is strongly enhanced. On average, each atom in large clusters absorbs up to 400 eV, corresponding to 30 photons. We suggest that the clusters are heated up and electrons are emitted after acquiring sufficient energy. The clusters finally disintegrate completely by Coulomb explosion.     

Storage of X-ray photons in a crystal resonator

The temporal structure and high brilliance of the X-ray beams produced by third-generation synchrotrons open up new possibilities in time-dependent diffraction and spectroscopy, where timescales down to the sub-nanosecond regime can now be accessed. These beam properties are such that one can envisage the development of the X-ray equivalent of optical components, such as photon delay lines and resonators, that have proved indispensable in a wide range of experiments--for example, pump-probe and multiple-interaction experiments--and (through shaping the temporal structure and repetition rate of the beams) time-dependent measurements in crystallography, physics, biology and chemistry. Optical resonators, such as those used in lasers, are available at wavelengths from the visible to soft X-rays. Equivalent components for hard X-rays have been discussed for more than thirty years, but have yet to be realized. Here we report the storage of hard X-ray photons (energy 15.817 keV) in a crystal resonator formed by two plates of crystalline silicon. The photons are stored for as many as 14 back-and-forth cycles within the resonator, each cycle separated by one nanosecond.     

第三代半导体辐射探测器研究进展

 以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、金刚石等为代表的第三代半导体具有大的禁带宽度、高击穿电场、高饱和电子速率、高热导率以及具有高的位移阈能,耐高温、耐辐照能力,在核装置运行监测、空间探测、高能粒子物理探测等领域具有重要的应用潜力。介绍了第三代半导体的相关性质、辐射探测器主要制备方法以及不同类型辐射探测器的研究进展,展望了第三代半导体在辐射探测方面的发展趋势。提出第三代半导体辐射探测器的出现必然会促进核科学、空间探测、粒子及高能物理等方面的研究,对于国家提升核心竞争力具有重要的推动作用。     

大亚湾与江门中微子实验

中微子物理是粒子物理中最活跃的分支之一,存在众多未解之谜,可能成为超出标准模型的新物理的突破口.本文总结了中微子物理的现状和主要的科学问题,着重介绍了我国正在进行的大亚湾中微子实验和建造中的江门中微子实验.通过研究反应堆中微子,2012年大亚湾实验发现新的中微子振荡,测得了中微子混合角13.本文介绍了大亚湾实验的物理背景和项目背景,简述了实验方法和设计思想,并描述了探测器设计和建造.许多新的想法和技术创新在探测器设计与建造中采用,使探测器相关的相对误差仅为0.2%.在未来几十年内,大亚湾将保持对这一基本参数的最高测量精度.江门中微子实验2008年提出建议,2013年正式启动.通过在53 km处探测反应堆中微子振荡,它将能确定中微子质量顺序,并精确测量3个中微子混合参数.采用一个设计能量精度为3%的2×104 t液体闪烁体探测器,江门实验在研究超新星中微子、太阳中微子、地球中微子、大气中微子、以及奇异现象寻找方面也极具吸引力.它将对多个物理目标进行国际领先水平的研究.文中我们介绍了实验设计和研发的进展.除了大亚湾和江门实验,我们也参与了无中微子双贝塔衰变实验EXO,设计了一个新式的加速器中微子束流线,进一步扩展了中微子研究.