Design study for the cascaded HGHG experiment based on the SDUV-FEL

Cascading stages of high-gain harmonic generation(HGHG) free electron laser(FEL) is a promising way to produce fully coherent X-ray radiation.As a test facility for modern FEL R&D,the Shanghai deep ultraviolet FEL(SDUV-FEL) is now under upgrading for the cascading two stages of HGHG experiment.Since the energy of the electron beam is as low as about 185 MeV after upgrade,the total harmonic number of this two stages HGHG is only 2×2,and the wavelength of the final radiation is 196.5 nm which is the 4th harmonic of the 786 nm seed laser.With help of three-dimensional simulation codes,design studies on the FEL physics for the cascaded HGHG experiment are present based on the parameters of the upgraded SDUV-FEL facility.It is found from the simulation results that the part of the electron beam which has been used in the first stage can still generate powerful radiation in the radiator of the second stage,and this radiation will be difficult to be separated from the radiation generated by the fresh part of the electron beam.To overcome this problem,a novel method based on the energy spectrum of the electron beam is proposed in this paper to demonstrate the "fresh bunch" technique.     

纳秒激光消融法制备银纳米材料

采用532 nm, 10　ns的激光在丙酮、 水、 甲醇、 异丙醇等溶剂中辐照银金属基 体材料与溶液界面处, 利用超短脉冲激光对金属材料消融, 制备了银纳米粒子溶胶. 通过 紫外/可见/近红外吸收光谱、 透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等方法对制备的溶胶 表征, 结果表明, 利用激光消融法可以得到银纳米材料, 溶剂不但影响银纳米粒子的形 成速度, 同时也影响银溶胶的稳定性.     

纳秒强激光烧蚀铝靶的数值模拟研究

为研究强激光对金属表面的破坏效应,文中利用热传导理论和相变的等效温度处理方法,建立了激光烧蚀金属过程的二维计算模型,并利用有限元分析方法对纳秒单脉冲强激光作用铝靶过程进行了数值模拟计算,获得了激光辐照下铝靶烧蚀形状和温度场分布特征. 结果表明,在激光单脉冲能量一定的情况下,脉宽越长,烧蚀形状愈加细长;大光斑的烧蚀半径要小于光斑尺寸,且光斑增大到一定程度后烧蚀半径因功率密度下降而减小.     

利用双温模型理论分析飞秒激光烧蚀金过程

为了了解飞秒激光脉冲烧蚀金过程中的电子温度和晶格温度变化。利用显式有限差分法对飞秒激光脉冲烧蚀金的过程中电子和晶格的温度场进行一维数值计算。理论研究了不同激光脉宽和电声耦合系数对金属表层电子和晶格温度的影响,同时还研究了双脉冲激光烧蚀金过程中电子和晶格温度的变化。得出激光脉冲越短,加工热效应越小,多脉冲具有热累积效应。因此,为了实现飞秒激光冷加工,应该采用单个超短脉冲降低热效应。     

利用相干渡越辐射测量自由电子激光的群聚

探讨了利用相干渡越辐射(CTR)来测量自由电子激光(FEL)群聚电子束的测量方法。根据相干渡越辐射(CTR)的特性,结合FEL中电子束群聚的特点,建立了理论模型。利用CAEP光阴极RF腔注入器、30 M eV射频加速器产生的30 M eV电子束及相应的FEL装置进行了实验验证。结果表明:群聚后电子束渡越辐射的强度大大高于非群聚电子束的辐射强度,而且辐射角也很小,反映了该辐射的相干性,由此可以给出电子束的群聚效果。     

超短脉冲激光对透明介质的烧蚀特性研究

用波长800 nm,脉宽分别为20 fs,100 fs,1 000 fs高斯型激光脉冲研究熔石英的烧蚀机制,采用一种新的模型来计算烧蚀过程中电子数密度随时间的演化,同时确定了不同情况下材料的烧蚀阈值,并分析了在这个过程中多光子电离,隧道电离及雪崩电离的作用,本文结果与以前研究结果符合得较好.     

自由电子激光与混沌

对自由电子激光的混沌问題作了评述,讨论了自由电子激光中电子与光场的不稳定性、电子轨道混沌与光场混沌之间的相互影响与关联。指出用混沌理论研究手段对探索自由电子激光的重要意义和途径。     

飞秒激光辐照CuZr非晶合金损伤动力学研究

采用考虑了电子压强梯度的双温分子动力学方法,研究了纳米CuZr非晶合金薄膜在脉宽为100 fs,能量密度为0.08～0.16 J/cm~2的飞秒激光辐照下的烧蚀动力学过程.结果表明,低能量密度下,电子压强梯度对靶材的结构损伤过程影响很小.高能量密度下,电子压强梯度对靶材内部的电子温度和晶格温度演化场产生了显著的影响,CuZr非晶合金薄膜的结构存在皮秒量级的由电子压强梯度诱导的非热烧蚀过程,并且随着能流密度的增大,这一超快的非热烧蚀过程在时间尺度上会得到提前.     

南极典型鸟类骨骼中的Ca、P、Sr的含量及Ca/P和Ca/Sr特征

应用同步辐射加速器X荧光技术(SR-XRF)和原子荧光光谱(AFS)对南极雪海燕(Pagodroma nivea)、贼鸥(Catharacta maccormicki)和三种典型企鹅(阿德利企鹅PygoscelisAdeliae、南极企鹅Pygoscelis antarctica、金图企鹅Pygoscelis gentoo)的新鲜翅骨和腿骨以及沉积物中的残骨进行微区扫描和定量分析,并使用AXIL软件对扫描图谱进行解读,获取骨骼中主要元素Ca、P和微量元素Sr的相对含量.元素Ca、P和Sr在骨骼皮质骨不同部位分布不均,Ca/P计数比变异系数为4.7%,Ca/Sr计数比和质量比变异系数都超过了70%.相比其他海鸟,企鹅骨骼中的Sr含量异常偏高,Ca/Sr计数比显著小于其他海鸟骨骼,表明该比值可能是一个识别企鹅和其他海鸟骨骼的替代性指标,并初步探讨了Sr含量异常的原因.     

北京平原区第四系含水层中水-岩作用的锶同位素示踪

通过采集北京平原区第四系含水层中地下水.并对水样中的Ca2+、Sr2+和87Sr/86Sr比值等进行分析,结果表明,地下水中的Ca2+和Sr2+主要来源于水-岩相互作用,而与地下水补给源的携带关系不大,两者在地下水中经历了相似的水文地球化学过程,可以用于示踪水-岩相互作用过程;地下水样按Sr2+浓度大小可明显分为两组,其中低浓度组对应于相对较高的87Sr/86Sr比值,高浓度组对应于相对较低的87Sr/86Sr比值;87Sr/86Sr比值较大程度上受控于水-岩相互作用,而与海水和当地大气降水中的值有较大不同;地下水中的Sr2+以碳酸盐岩风化来源为主,显示出明显的年代累积效应.永定河流域地下水中的Sr2+浓度总体高于潮白河流域:87Sr/86Sr比值沿地下水流向总体上呈增大趋势.     

Speleothem Mg,Sr and Ba records during the MIS 5c-d,and implications for paleoclimate change in NE Sichuan,Central China

Trace metals of Mg, Sr and Ba in a stalagmite (SZ2) collected from Suozi Cave in NE Sichuan, Central China, were analyzed with ICP-AES. The stalagmite was dated to have developed between 120 and 103 ka BP. Results indicate that the Mg/Ca, Sr/Ca and Ba/Ca ratios of SZ2 varied between (9500-14700) 10 6 , (54-123) 10 6 and (31-82) 10 6 , respectively. The three records displayed significant millennial scale variations, which correlate with changes in past climate and environment. Lower values of Mg/Ca ratios and higher values of Sr/Ca and Ba/Ca ratios of SZ2 occurred during relatively cold-dry marine isotope stage (MIS) 5d, while the opposite trend was observed during relatively warm-humid MIS 5c. Trace metals in speleothems can be affected by distribution coefficients or trace metal concentrations in solutions from which speleothems precipitate. Temperature is suggested to be the dominant controller of Mg/Ca ratios in SZ2, whereas the Sr/Ca and Ba/Ca ratios may have been influenced by surface soil and atmospheric dust activities and prior calcite precipitation in Suozi Cave. Further investigations are warranted as to whether Sr/Ca and Ba/Ca ratios were affected by temperature and growth rate of the speleothem. The shifts of Mg/Ca, Sr/Ca and Ba/Ca records in SZ2 during the transition from MIS 5d to 5c apparently were earlier than the oxygen isotope record ( 18 O) of the same stalagmite. This possibly indicates (1) that atmospheric dust activity (the mechanism affecting SZ2 Sr/Ca and Ba/Ca ratios) is closely related to temperature, and (2) that temperature changes (dominated by solar insolation) precedes change in speleothem 18 O records which are controlled by both summer monsoons and winter temperatures.     

Textural and chemical zoning in garnets related to mantle metasomatism and deformation processes

A few texturally-zoned garnets were found in a polymict peridotite (JJG1414) from the Cretaceous kimberlite, Kimberley, South Africa. The systematic analyses of electron and ion microprobe as well as laser fluorination technique reveal the existencal of marked elemental and oxygen isotopic zonation in these garnets, corresponding to the textural zonation. The rims are normally enriched in Ca, Ti, Cr, LREE, Sr, Nb, and depleted in Mg, Al and¹⁸O. It is demonstrated that these garnets were infiltrated by melts/fluids, probably representing the disequilibrated products of fluid-assisted mantle deformation.     

水导激光加工光源选型与材料蚀除研究

水导激光加工系统中光源的输出参数对其加工能力有极为重要的影响.为进一步拓宽水导激光加工的应用领域,针对光源选型问题,建立了激光与水相互作用的物理模型.利用龙格库塔方法对不同脉宽和波长的激光辐照下水中焦点区域自由电子密度的演变过程进行数值模拟计算,探究了多光子电离、雪崩电离、电子扩散以及电子重组等物理进程对自由电子密度的影响,明确了不同激光参数下水的理论击穿阈值,并进行相应的实验验证.在此基础上选取合适的激光光源进行水导激光刻划304不锈钢的实验.结果表明,合适的激光光源可以在提升激光与水射流耦合效率、降低耦合损耗的同时,抑制加工过程中形成的热缺陷,实现高质量的水导激光加工.      

Eu~(3+)激活的La_2Na_2Sr_6(PO_4)_6Br_2和Y_2Na_2Ca_6(PO_4)_6F_2晶体中的发光中心

采用高温固相法合成了La_2Na_2Sr_6(PO_4)_6Br_2和Y_2Na_2Ca_6(PO_4)_6F_2。X射线衍射分析证明它们都为单一物相。用Sr_(10)(PO_4)_6Br_2和Ca_(10)(PO_4)_6F_2同晶指标化法进行指标化,结果表明:它们都属六方晶系的磷灰石结构,空间群为P6_3/m。计算了它们的晶胞参数。以Eu~(3+)做结构探针,研究了Eu~(3+)所处晶格的点对称性。研究表明:在La_2Na_2Sr_6(PO_4)_6Br_2中Eu~(3+)占据4f格位,为C_3点群,而在Y_2Na_2Ca_6(PO_4)_6F_2中Eu~(3+)处于6h格位,为C_6点群。     

桂西南不同地层土壤的元素地球化学特征

以隆安县为桂西南代表 ,根据地层、地形、土类等确定调查路线和采样点 ,挖掘土壤剖面 ,采集 B层土壤 ,同一地层采集多个样品充分混合 ,以风干土混合样进行分析。测定 2 1个地层土壤的 Fe、 Al、 Si、 N、 P、 K、Na、 Ca、 Mg、 Mn、 Zn、 Cu、 S、 B、 Mo、 Co、 Ni、 Cr、 Sr、 Ba、 V、 As、 Ge、 Ga、 Se、 Cl、 I、 W、 F、 Br、 Sn元素含量。其中 Fe、 Al、 Zn、 Ni、 V、As、Se含量和 Si、P、 K、Na、Ca、 Mg、 S、Ga含量分别高于和低于世界土壤元素背景值 ,Mn、Cu、B、Mo、Co、Cr含量处于背景值范围。As的含量高于我国土壤临界含量。Ca、Mn、S的变异系数 >10 0 % ,N、 P、K、 Na、Mg、Zn、Mo、 Ni、Cr、Sr、 Ba、As、Ge、 Se、 Cl、I、W元素的变异系数为 5 0 %～ 10 0 % ,Fe、Al、Si、Cu、B、Co、V元素的变异较小。该区石灰岩、白云岩、硅质岩等基性岩发育的土壤比由粉砂岩、页岩、泥岩和第四纪红土等基岩发育的土壤富铝化程度深 ,Fe、Al富集明显。各地层 Si、Ca、Mg、Na、K的迁移量大 ,以 Si迁移和 Fe富集为主要特征。378对元素组合中 ,10 9对元素组合之间相关关系 P<0 .0 5 ,134对元素组合之间相关关系 P <0 .0 1,且以正相关为主 ;Si与其他元素间的关系多为负相关 ;过渡元素间大多有相关关系     

“大连相干光源”为化学反应中的分子“拍电影”

 自由电子激光被称为第4代先进光源，是帮助人类探索物质微观世界的最先进的研究工具，在能源、物理、化学、材料、生物等多个学科领域具有变革性的推动作用。基于可调极紫外相干光源的综合实验研究装置（简称"大连相干光源"）的成功研制，填补了中国在这一领域的空白，有望成为推动中国科技实现跨越式发展的"利器"。介绍了大连相干光源的研制背景和国内外的发展现状，阐述了装置成功研制的意义，并展望了未来的应用前景。     

激光诱导Ni等离子体电子温度、电子密度的空间演化特性研究

在350-600nm波长范围内测定了激光烧蚀Ni等离子体中Ni原子的空间分辨发射光谱.由发射光谱线的强度和STARK展宽分别计算了等离子体电子温度和电子密度,并由实验结果讨论了激光等离子体的空间演化特性.     

库仑修饰势在原子散射中的引用分析

对弱外光场条件下修饰势的引入进行分析、推导,得到仅当自由电子的颤动半径小于原子尺度时,才能引入分数形式修饰势的结论.     

Coral Sr thermometer simplified from Sr/Ca thermometer

Cubic sub-samples obtained from a Porites coral slice collected from Xisha Islands, South China Sea, were weighed with precise micro-balance. The Sr and Ca concentrations were analyzed with isotope dilution thermal ionization mass spectrometry. Our results demonstrate that Ca concentrations in all samples are very uniform ( mean = 9.52mmol/g, la = 0.02mmol/g) ; Sr concentrations and Sr/Ca ratios are well correlated (correlation coefficient r = 0.9968) . It implies that the Sr thermometer can replace Sr/Ca thermometer and the determination of Ca can be omitted. This can save up to 50% time and cost, and more importantly, paleoclimate study using coral proxy can now be carried out in routine Sr isotope laboratories.     

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.