激光产生的硫等离子体2s—2p光谱及分析模拟

利用双脉冲激光等离子体光谱技术测量了激光作用于高纯度硫靶产生的16~24nm波段的发射光谱,分析发现谱线主要来自Sq+(q=7,8,9,10)离子的2s—2p跃迁.基于稳态碰撞辐射模型和激发态离子数布局满足归一化玻尔兹曼分布的假设,计算了不同离化态硫离子在不同等离子体温度和电子密度下的布居数,在不同电子温度下模拟了等离子体光谱,并通过与实验光谱比较确定了等离子体参数.     

三维旋转滑动弧等离子体助燃激励器的光谱特性实验

为研究不同射流流量和放电电压下三维旋转滑动弧等离子体助燃激励器的光谱特性规律,对3种不同几何结构的电极,在大气压下进行了交流滑动弧放电等离子体的光谱信号测量。结果表明:当流量和电压越大时,三维旋转滑动弧放电等离子体的振动温度越高,即振动激发强度越强。同时,比较A、B、C 3种滑动弧放电等离子体电极结构的光谱特性后发现,A型电极在滑动弧放电过程中产生的等离子体的振动温度最高,最有利于激发产生等离子体。综合考虑以上几种因素发现,流量对振动温度的影响最为明显,流量越大,OH、O2和O等粒子的相对发射强度也越强。例如,在U0=120V下,当Q=40g/min时O的平均相对发射强度约为1 800a.u.unit,当流量增大到Q=100g/min时,O的平均相对发射强度为2 800a.u.unit。     

真空中铝锡合金激光等离子体的时间演化研究

利用时间分辨发射光谱法测量了真空环境中激光Al-Sn合金等离子体时间演化光谱,结合基于流体动力学方程和辐射输运方程的多元素激光等离子体辐射流体动力学模型及程序,模拟了Al-Sn合金等离子体在真空中的膨胀演化,实现了不同电荷态Al、Sn离子在等离子体演化过程中离子密度和等离子体温度的空间分布诊断.结果表明,理论模拟的谱线强度及其时间演化规律与实验结果符合较好,理论重构的不同时间延迟下离子密度和等离子体温度的空间分布图像可以直观地呈现多元素等离子体中不同电荷态离子在等离子体中的演化过程,预期可为多元素情形下的激光等离子体辐射特性及其应用提供帮助.     

半导体桥等离子体的光学诊断

为了克服半导体桥(SCB)等离子体尺寸小、存在时间短的局限性问题,用发射光谱法和增强型电荷耦合器件(ICCD)研究了SCB等离子体的特性.原子发射光谱表明SCB等离子体成分包括铝原子、铁原子、铜原子、铜离子、硅原子和硅离子.根据Stark展宽法,用AlⅠ 394.40nm计算等离子体的电子密度为1016cm-3.等离子体尺寸约为500～2 000 μm.在延时为1μs时刻,等离子体径向速度约为1 km/s,轴向约为0.7 km/s,在5μs时降到最小.研究结果为优化桥体设计和改善装药条件等研究提供了依据.该方法提供了一种瞬态小尺寸等离子体的诊断途径.     

初始温度对O2等离子体形成过程的影响

在O2等离子体物理化学模型的基础上,对不同初始温度下O2等离子体中的主要粒子的形成过程进行了数值模拟,跟踪各种主要成分粒子浓度随时间的变化,得到了初始温度对等离子体主要带电粒子和中性粒子浓度的影响规律.计算结果表明:随着初始温度的升高,O2等离子体中各种主要成分粒子浓度的变化规律相似,粒子浓度变化趋势受初始温度影响不明显.e、O、O2、O+随时间增长浓度变化比较大,O-、O2-、O2+、O*、O2*等随时间增长浓度变化相对较小,但最终都达到一定的平衡状态.     

激光诱导液相基质等离子体电子温度的时间演化特性研究

通过单脉冲激光烧蚀MgSO4水溶液射流产生激光等离子体,通过调节ICCD门脉冲相对激光脉冲的延时,测定了液相基质中激光等离子体中Mg元素的时间分辨发射光谱.实验结果表明,当ICCD门延时在0.6μs-1.6μs范围内变化时,谱线强度随延时的增大逐渐减小,但减小的速度越来越慢;谱线的信噪比有一个先上升后缓慢减小并趋于稳定的过程.同时,利用Boltzmann斜线法对Mg原子谱线(518.36nm,517.268nm,516.732nm,383.829nm,383.230nm,382.935nm)进行拟合,得到了不同延时下Mg等离子体的电子温度范围为4772K-6281K,线性相关系数为0.958.拟合结果说明本实验条件下得到的液相基质激光等离子体满足局部热平衡条件.     

用光谱和EPR谱确定CsMgCl3:Ni2+和CsCdCl3:Ni2+的局域结构

采用半自洽场（semi-SCF）自由Ni^2＋的3d轨道波函数、点电荷-偶极子模型和Ni^2＋-6X-（X=F,Cl,Br,I）络合物的μ-κ-α模型,建立了结构参数与光谱、EPR谱之间的定量关系,利用完全对角化方法,由光谱和电子顺磁共振（EPR）谱,确定了CsMgCl3：Ni^2＋和CsCdCl3：Ni^2＋晶体在77K温度时的Ni^2＋占位和局域结构参数,统一解释了CsMgCl3：Ni^2＋和CsCdCl3：Ni^2＋晶体的结构、光谱和EPR谱.此外,还讨论了高阶微扰方法、参量拟合方法等问题.所得理论结果与实验值符合得很好.     

激光产生的Si等离子体的光谱分析

利用双脉冲激光等离子体光谱技术测量了激光烧蚀Si靶产生的极真空紫外波段等离子体光谱,通过标定发现,光谱中的分立谱线主要来自于Si 7+-Si 10+离子的2s-2p跃迁.基于稳态碰撞辐射模型和激发态粒子数布居满足归一化玻尔兹曼分布的假设,计算了不同电荷态Si离子的离子丰度随电子温度的变化关系,并给出了不同等离子体参数条件下的理论模拟光谱.通过与实验光谱的比较,确定了等离子体参数.     

激光诱导铅等离子体的自吸收时空分辨特性研究

利用一价铅离子谱线和原子谱线,在延迟时间0-360 ns内对铅等离子体自吸收的时空特性进行了研究.通过改变靶材距离及观察不同的延迟时间,发现铅等离子体不同的特征谱线的自吸收行为存在很大不同.从实验图像中可明显的看出,等离子体形成初期,铅离子和铅原子表现出不同的线型的变化.铅离子（220.26nm）出现了红移,而铅原子（280.20 nm）出现了蓝移.靶材距离焦点位置不同时,不同的特征谱线,不仅自吸收持续时间不同,而且自蚀最强点出现的时间点也不一样.所以在利用某特征谱线进行定量分析时,若选择合适的延迟时间和靶材位置,可有效地减小或削弱自吸收的影响.笔者还对铅等离子体不同特征谱线自吸收行为进行了解释.     

新型桥联多核锌(Ⅱ)配合物的合成及晶体结构

合成了1个结构新颖的多核Zn(Ⅱ)配合物,对其进行了元素分析、IR光谱等表征,并进行了X射线单晶结构分析.在多核配合物中,4个Zn(Ⅱ)分别与μ2-O和μ3-O桥联,形成共用1个面的双鸟巢结构,其中,Zn1与2个μ2-O(O1,O2),2个μ3-O(O3,O3a),以及2个不同的8-羟基喹啉中的N1,N2形成六配位的、略有畸变的八面体结构,Zn2与2个μ2-O(O1,O2a),1个μ3-O(O3),另1个8-羟基喹啉中的N3,以及醋酸中的羧基氧原子O5形成五配位的四方锥型结构.     

（SO＋2O）／Cu（100）NEXAFS谱反常共振峰结构的研究

利用多重散射团簇（MSC）方法对（SO＋2O）／Cu(100)的硫1s和氧1s近边X射线表细结构（NEXAFS）谱的理论分析和利用DV－Xα方法对该系统的团簇电子结构研究,揭示了该系统NEXAFS谱反常共振结构的物理起源,SO和衬底的相互作用使π分裂为二个轨道方向相互垂直的π与衬底的耦合态,NEXAFS谱的反常共振结构对应于1S电子跃迁到这二个π与衬底的耦合态。     

Porous α-Al2O3 thermal barrier coatings with dispersed Pt particles prepared by cathode plasma electrolytic deposition

Porous α-Al₂O₃ thermal barrier coatings (TBCs) containing dispersed Pt particles were prepared by cathode plasma electrolytic deposition (CPED). The influence of the Pt particles on the microstructure of the coatings and the CPED process were studied. The prepared coatings were mainly composed of α-Al₂O₃. The average thickness of the coatings was approximately 100 μm. Such single-layer TBCs exhibited not only excellent high-temperature cyclic oxidation and spallation resistance, but also good thermal insulation properties. Porous α-Al₂O₃ TBCs inhibit further oxidation of alloy substrates because of their extremely low oxygen diffusion rate, provide good thermal insulation because of their porous structure, and exhibit excellent mechanical properties because of the toughening effect of the Pt particles and because of stress relaxation induced by deformation of the porous structure.     

在非极性溶剂中杂多阴离子—CO络合物的电子光谱

合成了五种取代型杂多化合物：「ＳｉＷ１１Ｏ３９Ｃｏ（Ｈ２Ｏ）」＾６－，「ＧｅＷ１１Ｏ３９Ｃｏ（Ｈ２Ｏ）」＾６－，「ＰＷ１１Ｏ３９Ｃｏ（Ｈ２Ｏ）」＾５－，「Ｐ２Ｗ１７Ｏ６１Ｃｏ（Ｈ２Ｏ）」＾８－，「ＰｗＯ１８Ｏ６８Ｃｏ４（Ｈ２Ｏ）２」＾１０－，通过等离子体、ＩＲ、ＵＶ、极谱、热谱等测试手段对产物进行了表征、并首次报道它们在非极性溶剂中与ＣＯ小分子的作用，实验结果表明，取代型杂多化合物与ＣＯ形成了ＨＰ     

锰表面和氧气及二氧化碳反应的电子能谱研究

用XPS和UUP法,通过Mn2p_2~3、O_(1s)和C_(1s)及X射线诱导的MnLMM Auger谱图的变化,研究了Mn的清洁表面与O_2及CO_2的反应.在室温下把Mn暴露于O_2中,530.1eV的Ols峰逐渐增强,同时Mn~0 2p逐渐峰代替了Mn~0 2p峰,X射线诱导的Auger峰明显减弱且L_3M_(23)M_(23)和L_3M_1M_(23)峰最终消失.由O_(1s)峰计算所得的表面氧浓度与~lj Mn2p及MnLMM的改变相对应,由此表征了Mn的氧化态.CO_2在清洁Mn表面分解为O~(2-)、C、CO_3~(2-)和CO 上述Mn与O_2及CO_2的反应也由UPS得以证实.     

Li_2O-Ta_2O_5-GeO_2系统玻璃的EXAFS研究

本文测量了xLi_2O·0.15Ta__2O_5·(0.85-x)GeO_2三元系统玻璃的GeK边和TaL边的EXAFS谱。利用计算机进行曲线拟合得出了玻璃中[CeO_4]四面体和[KeO_6]八面体的百分含量,所得结果表明:该三元系统存在着“锗反常”现象。随着Li_2O的加入,玻璃中[GeO_4]部分转变为[GeO_6]。当 Li_2O含量为25mol％时,[GeO_6]含量达到极大值.即[GeO_6]为25％,当继续加入Li_2O时非桥氧的[GeO_4]增加,而下稳定的[GeO_6]减少。钽L边的EXAFS研究表明:钽在玻璃中主要以[GeO_6]八面体存在,T-O键长为1.98A·左右。同时探讨了玻璃的结构模型。     

低温基质中asym—N2O4的红外光谱和紫外激光光解

在低温Ａｒ和Ｏ２基质隔离条件上分别测定了ａｓｙｍ－Ｎ２Ｏ４的红外光谱。利用量经学从计算,在ＭＰ２水平上以６－３１Ｇ＾＊和６－３１１Ｇ＾＊为基组,得到了ａｓｙｍ－Ｎ２Ｏ４的结构参数和振动频率,结合计算结果,对实验观察到的ａｓｙｍ－Ｎ２Ｏ４吸收峰进行了归属。采用３５５ｎｍ脉冲激光光解的方法,分别测定了在Ａｒ和Ｏ２基质中ａｓｙｍ－Ｎ２Ｏ４光解的产物,并对反应机理进行了讨论。     

高品质GCr15轴承钢二次精炼过程中夹杂物的演变规律

采用FE-SEM/EDS研究了转炉流程生产的GCr15轴承钢LF、RH精炼过程中夹杂物的演变规律,分析了其演变机理。结果表明:钢中复合夹杂物的演变规律可归纳为:Al2O3→MgO·Al2O3→(CaO-MgO-Al2O3-(CaS))复合氧化物夹杂和Al2O3→(Al2O3-MnS)→(Al2O3-MnS-Ti(C,N))复合氧硫碳氮物夹杂2种方式。LF精炼过程脱硫作用明显,钢中的硫化物夹杂数量大幅减少。LF精炼初期钢中主要是MnS、Al2O3、TiN的单相夹杂物。LF精炼结束后钢中的夹杂物演变为Al2O3为核心外包氧化物及MnS、TiN、Ti(C,N)、CaS的复合夹杂物。精炼渣中的CaO和耐火材料中的MgO经还原后与钢中溶解氧反应导致LF精炼结束时D类夹杂物增加。RH及软吹处理进一步强化了去除钢中的硫化物,但D类及其与A、T类复合的夹杂物含量增加。在LF阶段,夹杂物尺寸主要集中在1~3μm范围内,到RH阶段,夹杂物尺寸则主要集中分布在小于1μm的粒度范围。最大夹杂物尺寸由10.79μm降到5.68μm,单位面积夹杂个数由372个/mm2降到258个/mm2。RH及软吹处理有效地降低了钢中大于3μm的夹杂物。     

大气压低温等离子体的活性氧成分分析及其杀菌效应研究

系统分析了以Ar+O₂ (2%)为气源, 以直流辉光放电方式激发的大气压低温等离子体中的活性氧(ROS)成分及其杀菌的生物学效应。采用电子自旋共振(ESR)等技术方法, 对等离子体的ROS成分进行了检测分析, 同时采用低温等离子体在水下作用的方式探究了其对金黄色葡萄球菌的杀灭作用。通过电子自旋共振分析, 直接检测出两种活性氧自由基, 分别是羟自由基(OH?)和单线态氧(¹O₂), 间接证明了超氧阴离子(O₂^-?)的存在。同时用臭氧检测仪等对O₃和H₂O₂等进行了定量分析。等离子体能有效杀灭金黄色葡萄球菌, 10分钟杀菌率能达到99.9%。 低温等离子体中含有大量的ROS成分, 并能有效杀灭金黄色葡萄球菌, 可能的杀菌机制是ROS成分诱导细菌细胞内脂质、蛋白质、DNA等过氧化。研究结果提示大气压低温等离子体在临床医学研究中具有潜在的巨大应用价值。     

Plasma formation and temperature measurement during single-bubble cavitation

Single-bubble sonoluminescence (SBSL) results from the extreme temperatures and pressures achieved during bubble compression; calculations have predicted the existence of a hot, optically opaque plasma core with consequent bremsstrahlung radiation. Recent controversial reports claim the observation of neutrons from deuterium-deuterium fusion during acoustic cavitation. However, there has been previously no strong experimental evidence for the existence of a plasma during single- or multi-bubble sonoluminescence. SBSL typically produces featureless emission spectra that reveal little about the intra-cavity physical conditions or chemical processes. Here we report observations of atomic (Ar) emission and extensive molecular (SO) and ionic (O2+) progressions in SBSL spectra from concentrated aqueous H2SO4 solutions. Both the Ar and SO emission permit spectroscopic temperature determinations, as accomplished for multi-bubble sonoluminescence with other emitters. The emissive excited states observed from both Ar and O2+ are inconsistent with any thermal process. The Ar excited states involved are extremely high in energy (>13 eV) and cannot be thermally populated at the measured Ar emission temperatures (4,000-15,000 K); the ionization energy of O2 is more than twice its bond dissociation energy, so O2+ likewise cannot be thermally produced. We therefore conclude that these emitting species must originate from collisions with high-energy electrons, ions or particles from a hot plasma core.