三维磁重联观测研究进展

磁重联是等离子体中最主要的能量转换过程, 在耀斑、CME和磁层亚暴等空间等离子体物理和空间天气学过程以及磁约束核聚变的磁流体力学稳定性研究中起着关键作用, 是等离子体物理的一个基本问题. 除周期性边界条件, 如环形磁约束核聚变装置外, 一般情况下三维磁重联都发生在以磁零点为基点的磁场拓扑分形面上. 本文简要介绍三维磁重联中磁零点的理论和卫星观测进展, 并对今后的发展作一简要分析.     

中国空间天文展望

在过去的几十年中,人类对宇宙和自然规律的认识不断取得新的突破.伴随着人类认识宇宙的巨大进步,国际空间天文学蓬勃发展.本文阐述了空间天文学的研究背景和发展历程,对比我国和国际上主要国家空间天文学的现状,指出了我国空间天文学的不足和今后的重点研究方向.结合我国当前空间天文规划,重点介绍了我国拟开展的一系列空间天文探测计划,并对相关在研项目和预先研究项目做了简要介绍,最后对我国空间天文学未来发展进行了展望.     

等离子体辅助原子层沉积过渡金属及其碳化物

过渡金属及其碳化物薄膜现已广泛应用于微电子、能源及催化等领域.等离子体辅助原子层沉积能够产生高活性的反应粒子,具有沉积温度低、反应充分等特点,能在复杂3D结构基底上制备连续、保形的高质量过渡金属及其碳化物薄膜.本文首先介绍了等离子体辅助原子层沉积技术的基本原理,然后综述了当前等离子体辅助原子层沉积制备金属及其碳化物的研...     

地球等离子层极紫外波段辐射特性计算

介绍了计算地球等离子体层 He⁺密度分布的动态全球核心等离子体层模式(DGCPM), 模拟了等离子体层结构特性和30.4 nm辐射特性, 与IMAGE卫星观测结果的对比分析表明: (1) 等离子体层顶主要位于5.5 R_E以内, 10 min收缩或扩张的特征尺度约0.1 R_E; (2) 等离子体层肩产生于行星际磁场南向偏转并从晨侧向正午方向旋转; (3) 等离子体层尾在行星际磁场南向偏转时会向昏侧旋转并变窄. 模拟得到从月球上观测时等离子体层位于5.5 R_E以内, 对应月基极紫外相机视场角 10.7°×10.7°; 等离子体层 30.4 nm辐射强度为 0.1~11.4 Rayleigh; 首次从侧面模拟出了等离子体层肩和尾结构, 其空间变化尺度量级为0.1 R_E. 以上计算结果为月基极紫外相机参数设计提供了重要理论依据.     

自组织临界性及其在斜坡重力作用灾害研究中的应用

首先介绍了3种在自组织作用下的反映斜坡物质能量耗散普适性过程的沙堆模型实验, 以及托卡马克等离子体试验. 实验表明, 当沙堆由非均匀颗粒组成时呈现SOC现象; 托卡马克等离子体当约束条件减弱时具有SOC的一些特性. 然后通过沙石材料土工性质的测试和堆积结构模拟分析, 得出SOC主要由系统的组构特征确定的结论. 最后在SOC的概念框架下讨论了斜坡重力作用灾害的机理研究、预测预报以及防治工程设计等问题.     

火星壳磁场对电离层影响的综述

火星壳磁场对电离层的影响是火星电离层研究的热点之一.本文总结了国际上针对火星壳磁场对电离层影响的研究.早期的火星电离层数据主要来自无线电掩星观测.根据无线电掩星观测结果,火星壳磁场主要影响电离层的电子密度标高和峰值电子密度.强水平磁场可以有效阻止等离子体的垂直扩散,导致顶部电离层电子密度的标高与光化平衡区域相近;而在类似极尖区的强垂直磁场区域,由于等离子体的垂直扩散增强,会导致扩散平衡区域电子密度标高的增加.MGS的无线电掩星观测发现在火星壳磁场比较强的南半球区域电离层主峰值电子密度平均略高于在北半球弱磁场区域的观测结果.MEX首次利用顶部探测雷达对火星电离层进行观测,其观测结果证实电离层主峰值电子密度的异常增加只发生在火星壳磁场中类似极尖区的开放磁场区域,而且峰值电子密度增加的幅度远大于无线电掩星观测的结果.造成在火星壳磁场类似极尖区的开放磁场区域出现电离层主峰值电子密度异常增加的可能机制有两种：一种与能量粒子的注入有关;而另一种与等离子体不稳定性的激发和波动加热有关.目前还无法确定是哪种机制起主要作用.在此基础上,本文提出了火星电离层和等离子体环境需要深入研究的几个问题.     

染料敏化太阳电池产业化进程分析

染料敏化太阳电池结合了有机染料光敏剂和无机半导体的优势,具有较宽的光谱响应范围,制造工艺简单、成本较低,应用前景广阔,因而备受人们的关注.本文回顾了染料敏化太阳电池技术的发展历史,介绍了2001年以来国际上该电池产业化进程,并对该电池目前存在的问题和未来发展的趋势作了简要分析.     

等离子体中尘埃粒子对电磁波的吸收效应

基于Mie-Debye散射模型研究了等离子体中的尘埃粒子对电磁波的吸收效应. 计算了Debye散射场的无旋分量及由它引起的入射电磁波的能量损耗. 结果表明: 温度越低, 等离子体密度越高, Debye散射场的无旋分量产生的吸收截面越大; 对于较低的频率电磁波, 尘埃等离子体的散射主要表现为Debye散射, Debye散射场中的无旋分量引起的能量吸收不可忽略, 它引起的吸收截面对波的传播有重要影响.     

介质阻挡放电等离子体流动控制的研究

在等离子体激励因素诱导流场变化实验和数值模拟分析的基础上,探索了介质阻挡放电等离子体流动控制的效应．结果表明湍流模型比层流模型可获得更好的结果．通过平板流动实验与压气机叶栅实验相结合的措施,研究了等离子体对外流、内流加速与抑制流动分离的耦合作用．实验结果表明：等离子体激励可以改变边界层的速度特性;在流速低于20m／s时,等离子体激励可显著改善栅后总压和速度分布特征;流速接近50m／s时,等离子体仍会明显改变总压和速度的最小值;可见,在低速流动条件下,采用等离子体激励方式能达到抑制流动分离的目的．     

磁尾的等离子体片边界层场向电流密度与地磁活动指数Kp的关系分析

对2001年7月～10月Cluster穿越磁尾等离子体片边界层期间观测到的172个场向电流事件进行了研究,主要分析了等离子体片边界层场向电流特性与地磁活动指数之间的关系.研究结果表明：1）等离子体片边界层场向电流的相对发生率随地磁活动的增强而增加;2）等离子体片边界层场向电流密度随Kp指数的增大而增大;在磁暴的主相阶段,场向电流迅速增大,电流密度最大达到19.05nA/m2,同时Kp增大至5;3）地磁活动指数Kp与等离子体片边界层区场向电流密度有着一致的变化关系.然而,当AE〈800nT时,等离子体片边界层场向电流密度随着AE的增加而增加,当AE〉800nT时,场向电流密度随着AE的增加而减小.从而说明,等离子体片边界层场向电流密度与Kp指数的变化关系更为密切.     

等离子体浸没式氧离子注入技术修饰ITO表面的研究

有机电致发光器件（OLED）具有自发光、低功耗、响应快、亮度高、可视角度大等特点,是下一代理想的显示技术及面光源.当前OLED广泛采用氧化铟锡（ITO）透明阳极兼出光窗口,然而,ITO表面功函数与器件内层有机材料最高电子占有轨道（HOMO）之间的势垒较高,器件工作电压高,导致能效偏低以及稳定性差等问题.射频等离子体处理ITO可获得一定幅度功函数提高（约0.4eV）,但仍未达到与有机材料最高电子占有轨道匹配程度,而且,处理效果时效性很短,只有数小时.而采用等离子体浸没式氧离子注入（PIII）技术修饰ITO表面,可精确控制氧离子注入剂量及深度,改变ITO表层氧、铟、锡3种元素原子比例.在不改变ITO薄膜主体透明性及导电性的基础上,表面功函数提高幅度达0.8eV,与主要的OLED空穴输运有机材料的HOMO能级匹配,并且,处理效果经过50h后未见明显衰退迹象.     

等离子体圆柱波导的传播特性

分析了等离子体圆柱波导中存在的一般模式 .重点讨论了波导的传播特性随等离子体参数、介质参数、波导尺寸、工作频率的变化 .导出了各种模式的模方程 ,并给出了相应的近似解的解析表达式 .在极限条件下 ,导出的结果与文献所给的结果相一致 .计算的结果表明 ,这种结构波导的传播特性可以通过选择适当的等离子体参数、介质参数以及波导的尺寸来控制 .     

人工心脏瓣膜材料的抗凝血性能和使用安全性研究

心脏瓣膜病严重威胁人类健康. 植入人工心脏瓣膜是挽救此类病人生命的可靠途径. 全世界已超过200万例植入了热解碳人工心脏瓣膜. 但人工心脏瓣膜植入体内后的凝血问题是国际医学界的一大难题. 本文综述报道用离子束技术对人工心脏瓣膜材料进行表面处理以改善其血液相容性及使用安全性的研究结果.     

H2/O2/Ar可燃气体激光诱导火花点火的实验研究

对H₂/O₂/Ar可燃气体激光诱导火花点火进行了实验研究. 采用Nd:YAG激光器产生的 532 nm激光聚焦击穿气体点火, 并采用激光高速纹影系统对不同初压、激光点火能量、氩稀释度可燃气体点火的火焰结构进行了流场显示. 结果表明, 气体击穿形成椭球形等离子体, 稀疏波与等离子体作用, 在等离子体迎光侧和背光侧分别形成一对反旋的螺旋环, 导致等离子体和随后的火焰面向内弯缺, 在等离子体左侧激光轴附近形成一个向外凸出的气瓣. 等离子体的高温气体诱导火花核的形成, 受壁面反射弱激波或压缩波的作用, 初始层流火焰减速. 弧形火焰阵面与壁面的作用及其与激波或压缩波、稀疏波等作用, 导致层流火焰向湍流火焰转捩. 对摩尔比为2:1:10、初压为53.33 kPa, 激光诱导火花点火的激光器最小输出能量为 15 mJ. 随预混气初压的升高, 激光点火能量越高, 降低氩稀释度, 会加快火焰阵面传播速度.     

迎接生命科学世纪的挑战——生命科学发展战略调研报告（概要）

文章简要回顾了生命科学20世纪所取得的重大进展和突破,以及新出现的一些发展趋势和学科热点,从生物学、农学、医学和生物技术等四个主要方面,阐述了我国生命21世纪的发展方向和重点研究领域。     

面向原子级表面制造的等离子体诱导原子选择刻蚀技术

制造正从以经验技能为基础的制造Ⅰ和以经典理论为基础的制造Ⅱ迈向以量子理论为基础的制造Ⅲ.尽管制造的这三个范式出现在不同历史阶段,但它们将并存,甚至在未来可遇见的时期内,制造Ⅱ还依然起主导作用.其中制造Ⅲ的核心领域将是原子及近原子尺度制造(ACSM),涵盖制造的精度、结构尺寸及材料去除、迁移、增加的尺度.原子级的表面制造是ACSM发展的一个重要领域.本文将介绍一种基于等离子体诱导原子选择刻蚀原理(plasma-induced atom-selective etching, PASE)的原子级表面制造技术.晶体表面不同成键状态的原子在等离子体刻蚀反应中具有不同的反应优先等级,而这种反应优先级的调控可通过改变等离子体活性粒子成分、浓度、温度等来实现.因而, PASE技术可以选择性去除材料表面的多余原子,并最终实现原子级表面的创成. PASE技术已成功应用于Si, SiC, Al₂O₃等硬脆单晶材料的抛光,采用CF₄-O₂等离子体,可直接实现上述材料研磨表面(S_a>100 nm)...     

高温超导电力应用的低温冷却系统及制冷机

在过去的十多年中,高温超导（HTS）在电力应用的诸多方面,如电力传输电缆、故障限流器、变压器、船舶推进马达、发电机和电感贮能,取得了很大的进展．低温冷却系统是超导电力设备的重要组成部分,对HTS电力应用的成败及产业化发展起重大影响．低温冷却系统的稳定性、成本很大程度上是由制冷机的性能、价格决定的．介绍各种HTS电力应用低温冷却系统的热负荷水平、冷却方式、致冷介质．从制冷量、维护周期、价格、可靠性方面选择了几种适用于HTS电力设备的商用制冷机产品,介绍其工作原理、性能参数、适用场合．未来HTS电力应用对制冷机的要求主要集中在可靠性、效率、价格3方面：可靠性要提高到99．8％,制冷机相对卡诺效率提高30％以上,制冷机在80K温度下制冷成本降低到25美元倒以下．此外,对恒温器、低温管道、流体循环泵也作了简要介绍．     

氟化碳纳米管的制备方法及相关性质研究进展

介绍了氟化碳纳米管（F-CNTs）的最新进展.详细讨论了碳纳米管（CNTs）的氟化方法,包括直接氟化法和等离子体处理法,总结了氟化温度和压力、氟源种类以及CNTs种类等因素对F-CNTs的结构和性能的影响.同时还介绍了F-CNTs特有的物理和化学性质及其相关应用领域,归纳了F-CNTs目前存在的问题,并对今后的发展方向进行了展望.     

前列腺素E2受体生化性质及功能的研究进展

前列腺素E2受体(EP)是一类G蛋白偶联受体,主要与前列腺素E2(PGE2)结合,在多种疾病的发生中发挥作用.研究发现EP在机体几乎所有系统,如心血管系统、呼吸系统、生殖系统、神经系统等的病理反应中发挥重要作用,甚至与肿瘤的发生也有关联.研究并掌握EP相关性质对于临床疾病的治疗有着重要的意义,在国际上已成为研究和报道的热点.本文简要综述了关于EP前沿的研究成果,以期为广大研究者提供借鉴,为进一步阐释EP作用机制以及相关研究乃至临床治疗提供新的思路.     

非定常等离子激励器诱导平板边界层的流动结构

采用唯象模型模拟DBD等离子激励器,通过求解Navier-Stokes方程研究了等离子非定常激励与平板边界层的相互作用.分别考察了激励强度、激励波形和激励频率对非定常等离子体激励诱导流场结构的影响.结果表明,非定常等离子激励使边界层内形成系列涡对,其涡量沿程呈指数型衰减.涡对的强度主要由等离子的有效激励强度决定,激励频率主要是对涡的平均流向间距的影响.占空因子不太大时,相邻涡对的相互作用可以忽略,激励波形对涡对影响不大.