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Vol. 53, No. 3 (2004)

2004年02月05日
总论
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核物理学
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原子和分子物理学
原子和分子物理学
唯象论的经典领域
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流体、等离子体和放电
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凝聚物质:结构、热学和力学性质
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凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
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物理学交叉学科及有关科学技术领域
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地球物理学、天文学和天体物理学
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领域
总论
非完整力学系统的非Noether守恒量——Hojman守恒量
梅凤翔, 罗绍凯
2004, 53 (3): 6-10. doi: 10.7498/aps.53.6
摘要 +
研究非完整力学系统的非Noether守恒量——Hojman守恒量. 在时间不变的特殊Lie对称变换下,给出非完整力学系统的Lie对称性确定方程、约束限制方程和附加限制方程,得到相应完整系统的Hojman守恒量以及非完整系统的弱Hojman守恒量和强Hojman守恒量. 给出一个例子说明本文结果的应用.
非保守力与非完整约束对Lagrange系统Noether对称性的影响
梅凤翔, 张 毅
2004, 53 (3): 661-668. doi: 10.7498/aps.53.661
摘要 +
研究非保守力和非完整约束对Lagrange系统的Noether对称性的影响. Lagrange系统受到非保守力或非完整约束作用时,系统的Noether对称性和守恒量都会发生变化. 原有的一些Noether对称性消失了,一些新的Noether对称性产生了,在一定条件下,一些Noether对称性仍保持不变. 分别给出系统的Noether对称性以及守恒量保持不变的条件,并举例说明结果的应用.
用格子Boltzmann模型模拟垂直平板间的热对流
季仲贞, 冯 涛, 赵 颖
2004, 53 (3): 671-675. doi: 10.7498/aps.53.671
摘要 +
引入一个新的能量分布函数,利用该能量分布函数与粒子速度分布函数耦合来求解一个热流场. 因而,这一能量分布函数与粒子速度分布函数和Boltzmann方程构成了一个新的格子Boltzmann模型. 这一模型满足质量、动量和能量守恒的准则. 用该模型对垂直平板间的狭缝热对流进行了数值模拟,数值结果表明,在Prandtl数为1,Grashof数在1.3×102—1×106之间时,流场将出现多个旋涡结构的流型. 得出了与Lee相一致的结论.
一般变换下的Jacobi椭圆函数展开法及应用
范天佑, 刘官厅
2004, 53 (3): 676-679. doi: 10.7498/aps.53.676
摘要 +
将在行波变换下的Jacobi椭圆函数展开法推广到范围非常广泛的一般函数变换下进行,利用这一方法求得了一些非线性发展方程的精确周期解,这些解包括了在行波变换下所求得的周期解. 证明了一些非线性发展方程的周期解一定是行波解.
具有Wood-Saxon势的Dirac方程的束缚态
陈 刚
2004, 53 (3): 680-683. doi: 10.7498/aps.53.680
摘要 +
给出了具有一维Wood-Saxon型标量势大于或等于其矢量势时的Dirac方程的s波束缚态解.
Rosen-Morse势阱中相对论粒子的束缚态
陈 刚
2004, 53 (3): 684-687. doi: 10.7498/aps.53.684
摘要 +
给出了具有Rosen-Morse型标量势与矢量势的Klein-Gordon方程和Dirac方程的s波束缚态解. 运用超对称量子力学和形不变性得到了束缚态能谱,通过变量代换求得波函数. 把上述方法推广到相对论量子力学.
非球谐振子势Schr?dinger方程的精确解
陆法林, 陈昌远
2004, 53 (3): 688-692. doi: 10.7498/aps.53.688
摘要 +
将非球谐振子势V(r)=ar2+br4+cr6径向波函数展开为指数函数与多项式函数的乘积,应用多项式函数的系数关系确定了体系的能级和波函数.结果表明,体系处于束缚态时,势参数a,b,c必须满足一定的约束条件.
最小光学波包
刘 平, 邓文基, 许基桓
2004, 53 (3): 693-697. doi: 10.7498/aps.53.693
摘要 +
采用量子力学算符方法确定了最小经典波包的Gauss型复函数表达式. 这些波包中心频率的取值可由位移参数和压缩因子任意调节.结合真空中自由传播光波的实例,探讨了经典物理量的复函数表述和负频率的物理意义. 以复函数的实部和虚部分别表示横波的两个独立振动模式, 而频率的正负则联系着圆偏振光偏振面的旋转方向和传播方向.还研究了最小光学波包的其他横波特性.
光纤Sagnac干涉仪中单光子干涉及路由控制
吴 光, 周春源, 曾和平
2004, 53 (3): 698-702. doi: 10.7498/aps.53.698
摘要 +
介绍一种光纤中稳定的单光子干涉以及单光子路由控制方式. 使用Sagnac单光子环形干涉仪,通过分时相位调制,改变其顺时针和逆时针两路光子间的相位差. 在Sagnac单光子环形干涉仪中,顺时针和逆时针两路光子走过的是同一段光纤,简便有效地补偿了光纤长度随时间缓变带来的相位涨落,而且两路光子经历了相同的偏振模色散,较好地抑制了偏振态波动对单光子干涉的影响. 在长达5km的1550nm单模光纤中,获得大于98%的单光子干涉和大于90%单光子路由控制;在长度为27和50km光纤环路中,分别获得大于94%和84%单
相位Landau态
田 旭, 赵中云, 李建青
2004, 53 (3): 703-705. doi: 10.7498/aps.53.703
摘要 +
引入Landau系统(带电粒子在垂直于均匀磁场平面内的运动)的相位本征态,利用这些本征态可方便地描述带电粒子圆周运动,且所得结果与规范的选择无关.
基于状态观测器的参数调制混沌数字通信
周世平, 李国辉, 徐得名
2004, 53 (3): 706-709. doi: 10.7498/aps.53.706
摘要 +
用状态观测器构造两个与混沌系统同步的子系统,将数字信号调制发送系统的参数,两同步系统交替与发送端同步. 在接收端,利用同步误差解调出信号. 以Henon混沌为例构造基于状态观测器的参数调制与解调系统,进行数值模拟,验证了该方法的有效性.
连续混沌信号的离散余弦变换域二次实时滤波预测
肖先赐, 张家树, 李恒超
2004, 53 (3): 710-716. doi: 10.7498/aps.53.710
摘要 +
提出了少参数二阶Volterra滤波器的一种离散余弦变换(DCT)域二次滤波实现结构及其NLMS自适应算法,并用这种DCT域二次滤波预测器研究了三种连续混沌信号的非线性实时多步预测性能. 仿真研究结果表明:(1) 这种DCT域二次滤波预测器比少参数二阶Volterra滤波器的一步预测均方误差性能提高了100倍,表明这种实现结构简单、易实现,且具有更好的收敛性能;(2)采用这种滤波预测器对三种连续混沌时间序列的实时多步预测性能明显优于局域法的多步预测性能.
二次采样随机共振频谱研究与应用初探
王太勇, 秦旭达, 李瑞欣, 冷永刚, 郭 焱
2004, 53 (3): 717-723. doi: 10.7498/aps.53.717
摘要 +
研究了双稳系统随机共振频谱的洛伦兹分布特征,得出在谱分布能量较集中的低频区才能产生可辨识的随机共振谱峰. 探讨了大参数信号双稳系统的二次采样随机共振的频谱特性. 以强噪声中弱信号的检测为实例,阐述了二次采样随机共振技术的具体应用.
光子晶体压力传感器的基本原理
许震宇, 张若京, 龚益玲
2004, 53 (3): 724-727. doi: 10.7498/aps.53.724
摘要 +
通过研究一维光子晶体受压力后其光带隙性能的变化,提出了光子晶体压力传感器的原理.计算表明,压力的大小与禁带起始波长、截止波长和禁带宽之间呈简单的线性对应关系.这就提供了通过测量光带隙性能而感知外载荷或者通过施加载荷而调制光带隙性能的可能.由于光子晶体的结构周期和光波波长为一个数量级,也就有可能制造出一系列精巧的压力、温度传感器或者其他精密仪器.
原子力显微镜探针耦合变形下的微观扫描力研究
张向军, 孟永钢, 温诗铸
2004, 53 (3): 728-733. doi: 10.7498/aps.53.728
摘要 +
原子力显微镜(AFM)的微探针系统是典型的微机械构件,它在接触扫描过程处于耦合变形状态.采用数值模拟方法探究恒力模式下探针耦合变形对微观扫描力信号、微观形貌信号的影响.研究表明,AFM的恒力模式扫描中,法向扫描力并不是恒定大小,与轴向扫描力存在耦合作用,在粗糙峰峰值增加阶段,二力均增加;在粗糙峰峰值减小阶段,二力均减小;该耦合作用随形貌坡度、针尖长度等增加而加强.微观形貌的测试信号和横向扫描侧向力信号受探针耦合变形影响较小,但侧向力与形貌斜率密切相关,且其极值点与形貌极值点存在位置偏差,这些结果均与原子力
核物理学
124Te核1+态和高自旋态能谱特征的微观研究
石筑一, 倪绍勇, 童 红, 赵行知
2004, 53 (3): 734-737. doi: 10.7498/aps.53.734
摘要 +
利用微观sdIBM-2+2q.p.方案,成功地计算出124Te核的低自旋态和部分高自旋态,特别是较成功地再现了1+1,1+2,3+1,3+2和5+1态.基于该方案推出的能量关系指认:6+1,8+
核子动量分布对半经典扭曲波模型计算的影响
孙伟力, 张本爱, 田东风, 胡泽华
2004, 53 (3): 738-744. doi: 10.7498/aps.53.738
摘要 +
通过单体密度矩阵的Wigner变换把相干密度涨落模型引入半经典扭曲波模型,并应用于分析在80和160MeV入射能量时90Zr(p,p′x)反应中非弹性散射到连续态的多步直接过程.包括三步过程的双微分截面计算值与实验值有较好的符合.考察了核子动量分布对双微分截面计算的影响,并细致分析了各个核子动量区间对截面的贡献.
影响Salisbury屏高频响应的若干因数
伍瑞新, 王相元, 钱 鉴, 张明雪, 朱航飞, 徐培华
2004, 53 (3): 745-749. doi: 10.7498/aps.53.745
摘要 +
应用传输线理论研究了金属薄膜Salisbury屏的反射率频谱特性,得到了Salisbury屏的反射系数公式和带宽系数的表达式.理论和数值分析表明,Salisbury屏的反射频谱是谐振型的;在谐振频率处,反射率的大小仅与金属薄膜的归一化面电阻α有关,而在其他频率处则取决于α和隔离层波阻抗η2.反射率带宽系数Δ取决于反射率的考察值Γα,η2和α.当α→αc,η2→η0时,Δ取得极
原子和分子物理学
强激光场中长程势与短程势原子产生高次谐波与电离特性研究
李鹏程, 周效信, 董晨钟, 赵松峰
2004, 53 (3): 750-755. doi: 10.7498/aps.53.750
摘要 +
用数值方法求解含时薛定谔方程,研究了具有长程势和短程势的一维原子在强激光场中的高次谐波和电离特性. 在强激光场中,长程势和短程势原子产生的高次谐波具有相似的特性,对应的平台和截止位置相同,但是短程势原子没有低阶的高次谐波,而长程势和短程势原子在激光场中的电离概率明显不同. 研究结果表明,原子的激发态结构对低阶的高次谐波和原子的电离概率有重要影响.
唯象论的经典领域
谐衍射双波段红外超光谱探测系统研究
王肇圻, 母国光, 于 斌, 卢振武, 孙 强
2004, 53 (3): 756-761. doi: 10.7498/aps.53.756
摘要 +
根据谐衍射元件的特殊色散原理及红外波段的窗口特性,将谐衍射透镜应用于红外超光谱探测器中.阐述了利用衍射光学元件色散特性的新型红外双波段超光谱探测成像的基本原理,给出了具体的系统设计实例.设计结果表明,此系统提高了图像的分辨率,增大了接收光能量的能力.在两个波段内同时较好地完成了系统的像差校正,波前差都小于1/4波长.在20线对/mm时, 光学传递函数在这两个波段内的各个变焦位置均达到衍射极限.
非简并拉曼过程中交流斯塔克位移对腔场谱的影响
冯 健, 高云峰
2004, 53 (3): 762-766. doi: 10.7498/aps.53.762
摘要 +
研究了原子与双模光场非简并拉曼耦合过程中交流斯塔克位移对腔场谱的影响.给出了原子处于基态且双模初始场为光子数态、相干态和压缩真空态时光谱结构的数值结果.发现数态光场在弱场条件下每模腔场谱都是三峰结构,在强场条件下则为双峰或单峰结构,相干态和压缩真空态光场的腔场谱在弱场或强场条件下都是双峰结构.随着斯塔克位移参数的变化,双峰的高度此长彼消.
异色光伏孤子之间的相互作用
欧阳世根, 王晓生, 佘卫龙
2004, 53 (3): 767-772. doi: 10.7498/aps.53.767
摘要 +
用数值方法模拟异色光伏孤子的相互作用.结果表明孤子间相互作用是非弹性的,相互作用的孤子只在有限的传播距离内保持孤子形状.不同频率光伏孤子间的相互作用除了相互吸引外,还存在光能在孤子诱导波导间的耦合.
用格子玻尔兹曼方法研究流动-反应耦合的非线性渗流问题
黄国翔, 许友生, 方海平, 李华兵
2004, 53 (3): 773-777. doi: 10.7498/aps.53.773
摘要 +
根据格子玻尔兹曼计算技术以及相应渗流理论,对多孔介质内流动-反应(矿物介质的溶解等)耦合这一非线性渗流问题进行了数值研究,计算结果与解析解基本符合.数字图像重构技术反映的结果表明流体流动和反应之间可以发生强烈的耦合和反耦合作用,同时可以形成条带结构这一自组织现象,与实验和其他理论分析结果符合也很好.
流体、等离子体和放电
等离子体的分段线性电流密度递推卷积FDTD算法
莫锦军, 袁乃昌, 刘少斌
2004, 53 (3): 778-782. doi: 10.7498/aps.53.778
摘要 +
给出了一种新的色散介质的时域有限差分(FDTD)算法,称为分段线性电流密度递推卷积FDTD算法.利用电流密度和电场强度的卷积关系,给出了该算法的计算公式.通过计算碰撞冷均匀等离子体平板对电磁波的反射系数和透射系数,验证了该算法的高效性和高精度.
各向异性磁化等离子体JEC-FDTD算法
莫锦军, 袁乃昌, 刘少斌
2004, 53 (3): 783-787. doi: 10.7498/aps.53.783
摘要 +
将色散介质的电流密度卷积-时域有限差分(JEC-FDTD)算法推广到各向异性磁化等离子体色散介质.该算法同时解决了电磁波在各向异性和频率色散介质中传播的难题,给出了各向异性磁化等离子体JEC-FDTD算法的公式.计算磁化等离子体平板对平行于磁场传播的电磁波的反射和透射系数,通过与解析结果的比较,验证了该算法的高效性和高精度.
超音速等离子体炬的数值模拟
袁行球, 李 辉, 赵太泽, 王 飞, 郭文康, 须 平
2004, 53 (3): 788-792. doi: 10.7498/aps.53.788
摘要 +
介绍了描述大气压下超音速等离子体炬内等离子体特性的磁流体力学模型,在二维近似下,对会聚-扩展型喷口等离子体炬进行了数值模拟,获得了等离子体炬内等离子体速度、温度、压力以及马赫数的分布.结果表明超音速等离子体炬内的流场特性可以分为亚音速、跨音速和超音速三个明显的区域.
尘埃等离子体鞘层的玻姆判据
王正汹, 刘金远, 邹 秀, 刘 悦, 王晓钢
2004, 53 (3): 793-797. doi: 10.7498/aps.53.793
摘要 +
采用流体方程和自洽电荷变化模型研究了尘埃等离子体鞘层的玻姆判据. 讨论了离子临界马赫数和尘埃粒子临界马赫数随尘埃密度变化的关系, 以及尘埃表面势随尘埃密度变化的趋势. 由于鞘边尘埃粒子的存在, 离子必需以大于声速的速度进入鞘层; 随尘埃密度的持续增加, 离子的临界马赫数增加到一个最大值后开始逐渐减小. 数值计算得到的结果满足Sagdeev势的定性分析.
周期量级超短激光脉冲在近临界密度等离子体中形成的光孤子
张秋菊, 盛政明, 张 杰
2004, 53 (3): 798-802. doi: 10.7498/aps.53.798
摘要 +
利用一维粒子模拟程序,观测到周期量级的超短激光脉冲在等离子体中可以以孤子形式传播.它在一定密度等离子体中以较高的群速度向前传播,并在到达等离子体与真空界面时发生反射和透射.当入射激光脉冲强度增大时,非线性调制效应使它产生较大的频率下移,致使光孤子传播速度变小.另外,对于同样光强下的几十个周期以上的光脉冲,它在等离子体中传播时形成的则是一连串低频的被捕获在等离子体中的光孤子.
Ar原子团簇与飞秒强激光相互作用产生的高能离子计算
朱频频, 刘建胜, 徐至展
2004, 53 (3): 803-807. doi: 10.7498/aps.53.803
摘要 +
利用改进的“等离子体球”模型模拟了Ar原子团簇与飞秒强激光相互作用的物理过程.改进后的模型弱化了原模型在共振吸收附近团簇内部屏蔽电场的异常增强行为,从而使其更为合理,计算得到的Ar离子平均动能与以往的实验结果符合.还定量地研究了Ar离子平均动能及其平均电荷态与团簇尺寸以及激光参数之间的变化关系.
Z箍缩等离子体内爆实验金属丝阵负载优化设计分析
丁 宁, 杨震华, 宁 成
2004, 53 (3): 808-817. doi: 10.7498/aps.53.808
摘要 +
金属丝阵Z箍缩(Z-pinch)内爆是产生强x射线辐射的重要方法之一.在一定脉冲功率加速器条件下,金属丝阵质量和丝阵半径的选择决定了Z-pinch内爆等离子体辐射产额的大小.采用薄壳模型计算了不同丝阵质量、不同丝阵半径、不同粗细和不同材料金属丝构成的丝阵的内爆时间、内爆轨迹、内爆速度,以及最大动能和动能转换率,综合分析了丝间隙、内爆时间、动能转换率与丝阵质量和丝阵半径的关系,给出了在一定负载驱动电流条件下,金属丝阵的最佳参数.分析表明计算结果与实验上观察得到的内爆规律一致.
三角激光脉冲尾波加速粒子模拟
徐 涵, 常文蔚, 银 燕, 卓红斌
2004, 53 (3): 818-823. doi: 10.7498/aps.53.818
摘要 +
电子俘获是激光尾波场加速电子的主要机理,增大电子的初速度可以使更多的电子被尾波场俘获.提出三角脉冲激发尾波加速电子的方案,三角脉冲平缓上升沿激发受激Raman散射,用以初步加速电子,三角脉冲陡峭下降沿激发尾波场,将更多的电子加速到接近光速.2D3V粒子模拟结果证实了这一点.同时表明:脉冲长度为几个等离子体波长的超强激光在稀薄等离子体中传播时,还激发侧向Raman散射.在侧向受激Raman散射中,静电波增长最快的波矢模式为kp=(2ωp/ω0
外加磁场、电流及弧柱半径对电弧螺旋不稳定性的影响
邹 秀, 宫 野, 刘金远, 宫继全
2004, 53 (3): 824-828. doi: 10.7498/aps.53.824
摘要 +
采用与时间有关的线性微扰理论,研究了存在气流作用下,外加磁场、弧电流以及弧柱半径对电弧螺旋不稳定性的影响,给出了稳定性条件和不稳定性增长率等定量结果.
凝聚物质:结构、热学和力学性质
从x射线粉末数据获得非等效本征重叠衍射的合理衍射强度
马宏伟, 梁敬魁
2004, 53 (3): 829-834. doi: 10.7498/aps.53.829
摘要 +
提出一种非等效本征重叠衍射强度合理分配的方法——位置待定的原子强度贡献迭代分配法(IDM-UAIC),并用已知结构的模拟粉末衍射数据进行了验证.IDM-UAIC利用可靠的晶体学和结构化学知识,交替进行结构解析和强度分离.结果表明:如果可以通过等效本征重叠足够精确地确定总体散射能力的30%,结构就可能解出.对于55个(不含三角晶系用菱形单胞表示的5种空间群)强度均分不合理的空间群,IDM-UAIC具有明显的优越性;而对于强度可均分的空间群,IDM-UAIC与简单均分法等效.
低能脉冲电子探束研究“气-固”界面
毛福明, 杨学谦, 崔一平, 张 彤, 胡 安, 吴 强
2004, 53 (3): 835-839. doi: 10.7498/aps.53.835
摘要 +
介绍了利用低能脉冲电子探束研究“气-固”界面的基本原理和方法,并实验研究了室温T=300K、1×10-3Pa真空条件下, O2,N2-Ni,W“气-固”界面的相互作用,即吸附、脱附与置换作用,测量了电子诱导脱附产额、脱附截面和阈值能量,给出了实验结果分析与结论.
衰减球面冲击波波阵面自模拟运动特性
卞保民, 杨 玲, 李振华, 陈 笑, 贺安之, 沈中华
2004, 53 (3): 840-843. doi: 10.7498/aps.53.840
摘要 +
指出衰减球面冲击波波阵面传播过程属于自模拟运动,提出衰减球面冲击波波阵面传播自模拟函数的概念,在此基础上推导出均匀介质中衰减球面冲击波波阵面自模拟传播公式.衰减球面冲击波波阵面自模拟传播公式与实验测试结果完全符合.
块体金属玻璃Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5的超导与负电阻温度系数
闻 平, 刘振兴, 景秀年, 白海洋, 王万录, 李 勇
2004, 53 (3): 844-849. doi: 10.7498/aps.53.844
摘要 +
测量了块体金属玻璃Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5在退火前后其电阻值随温度的变化,测量的温度范围为1.5—300K.样品在退火前后都发现有超导现象.零磁场下其超导转变温度Tc分别为1.84和3.76K.在5—300K温度范围内,原始样品具有负的电阻温度系数.如果取Zr, Ti, Cu, Ni及Be分别贡献出1.5, 1.5, 0.5, 0.5及两个传导
新型Pr基大块非晶及其特性研究
张志, 闻 平, 赵德乾, 潘明祥, 汪卫华, 李 正, 王万录, 赵作峰
2004, 53 (3): 850-853. doi: 10.7498/aps.53.850
摘要 +
用铜模吸铸法获得了直径为5mm的一种新的Pr基大块非晶.与以往其他稀土-过渡金属(RE-TM)大块非晶不同的是,这种新的Pr基大块非晶具有明显的玻璃转变和稳定的过冷液相区,且其玻璃转变温度在目前已知的大块非晶中是最低的,Tg=409K.研究了该大块非晶的玻璃转变动力学,并给出了Kauzmann温度Tk、Vogel-Fulcher温度T0g及脆性参数m等重要参数.
碳纳米管阵列、捆束的三步升温工艺制备及其形貌与结构
张琦锋, 顾有松, 曹培江, 刘 飞, 刘虹雯, 王岩国, 高鸿钧
2004, 53 (3): 854-860. doi: 10.7498/aps.53.854
摘要 +
使用结构简单的单温炉设备,通过三步升温热解二茂铁、三聚氰氨混合物方法,在二氧化硅、多晶陶瓷基底上分别合成了碳纳米管阵列、碳纳米管捆束.使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子能量损失谱和x射线光电子能谱对合成样品进行了结构和成分分析.结果显示:两种基底上合成的纳米管均为多壁纯碳管;生长于光滑二氧化硅表面的碳纳米管具有高度取向性和一致的外径,长度为10—40μm.碳纳米管采取催化剂顶端生长模式并展示出类杯状形貌;生长于粗糙多晶陶瓷表面的碳纳米管捆束随机取向,碳纳米管直径为15—80nm,长度在几百微米,展示
Ni2MnGa单晶马氏体相变过程摩擦耗能的热动力学计算
朱亚波, 廖克俊, 王万录, 崔玉亭
2004, 53 (3): 861-866. doi: 10.7498/aps.53.861
摘要 +
根据相界面摩擦原理,在推导出计算Ni2MnGa系统热动力学参量的一般表示式的基础上,结合马氏体相变温度分别在室温以下、室温附近、室温以上三种非正配分比Ni2MnGa单晶自发相变应变和交流磁化率随温度变化的测量结果,计算了三种样品马氏体相变过程中界面摩擦所消耗的能量.结果进一步表明正是相变过程中的界面摩擦导致了相变的热滞后,而三种样品马氏体相变过程的摩擦耗能和相变热滞后存在较大差别的原因在于三种样品马氏体相变生成物具有不同的结构.
射频磁控溅射沉积的ZnO薄膜的光致发光中心与漂移
李伙全, 宁兆元, 程珊华, 江美福
2004, 53 (3): 867-870. doi: 10.7498/aps.53.867
摘要 +
利用射频磁控溅射法在n型单晶硅衬底上制备了ZnO薄膜.通过改变源气体中氩气和氧气的流量比制备了具有不同化学计量比的ZnO薄膜,并且将它们在真空中作了加热后处理来研究ZnO薄膜的光致发光特性.这些在常温衬底上沉积的薄膜可发出强的蓝光,其峰位会随氧流量的减少而发生红移.从导带底到锌缺陷形成的受主能级之间的跃迁可能是产生蓝光发射的原因.
单畴的单原子In纳米线阵列的制备与研究
窦瑞芬, 贾金锋, 徐茂杰, 潘明虎, 何 珂, 张丽娟, 薛其坤
2004, 53 (3): 871-876. doi: 10.7498/aps.53.871
摘要 +
利用Si(001)向[110]方向偏4°角的斜切表面作为衬底,成功地制备了分布均匀的单畴的单原子In链阵列.扫描隧道显微镜分析表明,沉积的In原子优先吸附在台面上沿着台阶内边缘的位置,并在两个Si的二聚体链之间形成稳定的In二聚体.In二聚体组成直的单原子链,其生长机理与Car提出的“表面聚合反应”相一致.另外,衬底具有非常窄的台面和双原子层台阶边的特殊结构是形成单畴的单原子链的关键.
并五苯分子在Ag(110)表面成膜过程中的结构研究
王业亮, 时东霞, 季 威, 杜世萱, 郭海明, 刘虹雯, 高鸿钧
2004, 53 (3): 877-882. doi: 10.7498/aps.53.877
摘要 +
采用低能电子衍射原位研究了并五苯分子(C22H14)在Ag(110)单晶表面的生长,观察了在初期沉积过程及随后基底变温过程中分子层结构的形成和变化.室温下并五苯分子在Ag(110)基底表面具有高的迁移性,从开始无序的亚单层膜结构逐渐形成有序的单层膜结构.实验和理论分析表明:并五苯分子平铺在Ag(110)表面,形成了与基底构成有关的有序结构,存在沿基底晶向成镜面对称的两种畴界取向,在基底温度从室温升高到接近并五苯升华温度的过程中,基底上的有序分子层结构保持稳定不变
类富勒烯纳米晶CNx薄膜及其场致电子发射特性
马会中, 张 兰, 李会军, 杨仕娥, 姚 宁, 张兵临, 胡欢陵
2004, 53 (3): 883-887. doi: 10.7498/aps.53.883
摘要 +
利用微波等离子体增强化学气相沉积技术制备出了CNx薄膜,并利用x射线光电子能谱、x射线衍射、扫描电子显微镜和Raman光谱等测试手段对所制备的CNx薄膜的微结构和成分进行了分析.研究了其场致电子发射特性.发现薄膜的结构和场发射特性与反应系中的甲烷、氮气及氢气的流量比有关,当甲烷、氢气及氮气流量比为8/50/50 sccm时,制备的薄膜具有弯曲层状的纳米石墨晶体结构(类富勒烯结构)和很好的场发射特性.场发射阈值电场降低至1.1V/μm.当电场为5.9V/μm时,平
利用微波等离子体增强化学气相沉积法定向生长纳米碳管的研究
竹川仁士, 齐藤弥八, 李振华, 王 淼
2004, 53 (3): 888-890. doi: 10.7498/aps.53.888
摘要 +
利用微波等离子体增强化学气相沉积法在氢气和甲烷的混合气体中定向生长纳米碳管.经扫描电子显微镜观察与分析,发现纳米碳管在与基板垂直的方向上整齐排列,管径较均匀且长度基本相同.
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
微米手性晶粒凝胶玻璃的制备及其消偏振效应
夏海平, 董建峰, 白贵儒, 陶卫东, 陆祖康
2004, 53 (3): 891-894. doi: 10.7498/aps.53.891
摘要 +
采用干法粉碎法将具有手性特征的块体水晶粉碎成粒径为70μm的手性晶粒,利用溶胶-凝胶法,将粒径为70μm的手性晶粒均匀地撒入凝胶基质中,制成厚度为4mm的含微米手性晶粒的凝胶玻璃,发现其表现出了消偏振效应.而将微米手性晶粒替换成同样尺寸粒径的玻璃粉体,以同样方法制成的相同厚度的含微米玻璃粉体的凝胶玻璃却表现出线偏振保持的性能.分析了此现象发生的原因.
准二维电荷密度波导体钾紫青铜KxMo6O17单晶样品的制备
王俊峰, 熊 锐, 余 恒, 李 慧, 汤五丰, 余祖新, 田德诚, 石 兢, 田明亮, 张裕恒
2004, 53 (3): 895-899. doi: 10.7498/aps.53.895
摘要 +
采用碳酸盐替代高钼酸盐电解还原的方法成功制备出了准二维电荷密度波导体钾紫青铜单晶.通过x射线衍射、透射电子显微术等方法对单晶进行结构分析表明:晶胞参数a=b=0.5540nm,c=1.3508nm,单晶为三角晶系,对称群为P3.电阻温度关系曲线的测量显示:钾紫青铜KxMo6O17单晶在112K附近发生金属到金属的Peierls相变.
Cu-W薄膜表面形貌的分形表征与电阻率
徐可为, 汪 渊
2004, 53 (3): 900-904. doi: 10.7498/aps.53.900
摘要 +
磁控溅射制备铜钨薄膜,用原子力显微镜和功率谱密度法分析薄膜生长表面形貌的分形维数,发现频段的选择基本不影响分形维数与溅射时间的关系.随溅射时间延长,薄膜厚度增加,分形维数增大,电阻率随分形维数的增大而升高.分析分形维数与电阻率的关系,认为对同一物质的导电薄膜,其表面形貌与电阻率存在对应关系.
各向异性场对三明治膜巨磁阻抗效应的影响
王艾玲, 刘江涛, 周云松, 姜宏伟, 郑 鹉
2004, 53 (3): 905-910. doi: 10.7498/aps.53.905
摘要 +
根据具有巨磁阻抗(GMI)效应的实际三明治样品的状况,提出三明治结构作为理论计算的模型,考虑了磁性层的各向异性场,利用一定边界条件下的Maxwell方程和Landau-Lifshitz方程对模型进行了理论计算,得到了阻抗与频率、各向异性场等因素间的函数关系.在此基础上,着重讨论了各向异性场Hk的作用.Hk的大小、方向均会对GMI效应造成影响,最佳的Hk应在400A/m左右,位于面内并与电流垂直.还证实了三明治结构中磁性层的磁致伸缩只会减弱G
HgCdTe红外探测器离子注入剂量优化研究
陆 卫, 蔡炜颖, 李志锋, 陈效双, 胡晓宁, 何 力, 沈学础, 陈贵宾
2004, 53 (3): 911-914. doi: 10.7498/aps.53.911
摘要 +
在中波响应波段的p型Hg0.709Cd0.291Te(MCT)分子束外延生长薄膜上,利用材料芯片技术获得叠加注入不同硼离子剂量的系列大光敏元面积(500μm×500μm)的n-op-p结.通过测量液氮温度下不同离子注入剂量单元的电流-电压特性和对零偏微分电阻R0分析,观测到p-n结的性能与硼离子注入剂量明显的依赖关系.在另一片薄膜材料(镉组分值为0.2743)上通过该方法获得R0A优于现有常规数值的探测器单元.
Yb掺杂C60薄膜的x射线光电子能谱研究
何少龙, 李宏年, 李海洋, 张寒洁, 吕 斌, 何丕模, 鲍世宁, 徐亚伯
2004, 53 (3): 915-921. doi: 10.7498/aps.53.915
摘要 +
在超高真空系统中制备了C60的Yb填隙化合物薄膜.用x射线光电子能谱研究了Yb和C60结合过程中C 1s,Yb 4f和Yb 4d的变化.利用Yb 4f和C 1s的谱峰强度确定出相纯样品的化学组分接近Yb2.75C60,这一结果与晶体x射线衍射结果一致.Yb 4f和Yb 4d的峰形与峰位表明化合物中Yb的价态为Yb2+.相纯样品(Yb2.75C60)的C
新型超导材料MgCNi3的电子结构与超导电性研究
李 华, 陈 丽
2004, 53 (3): 922-926. doi: 10.7498/aps.53.922
摘要 +
用MS-Xα方法研究了非氧化物超导材料MgCNi3的电子结构. 研究结果显示, 态密度分布曲线的主峰靠近Fermi面, 主要来自于Ni的d电子的贡献. 用T(T=Co,Mn,Cu)替代MgCNi3中的部分Ni形成化合物MgCNi2T,替代使Ni的价电子数减小, 价态发生变化, Fermi面处态密度N(EF)减小. 计算结果表明:无论是电子掺杂(Cu)还是空穴掺杂(Co,Mn),MgCNi3的超导电
EuSr2Ru1-xTaxCu2O8中Ta替代效应
张国芳, 方明虎, 林杨帆, 贺 青, 王杭栋, 鲁俊生
2004, 53 (3): 927-931. doi: 10.7498/aps.53.927
摘要 +
通过对EuSr2Ru1-xTaxCu2O8 (x=0.0, 0.1, 0.2, 0.5和1.0)体系的结构、电阻和磁化强度的观测,发现EuSr2RuCu2O8(x=0.0)样品在130.2K以下呈现铁磁有序,在35K时发生了超导转变,并呈现典型的欠掺杂高温超导体特征;随着Ta对Ru替代浓度x值的增加,铁磁相变温度和超导临界温度均下降
金属纳米团簇复合薄膜Au/BaTiO3与Fe/BaTiO3的PLD制备及其光吸收特征
吴卫东, 王伟田, 杨 光, 关东仪, 陈正豪
2004, 53 (3): 932-935. doi: 10.7498/aps.53.932
摘要 +
用脉冲激光沉积技术制备了掺杂纳米金属颗粒Au或Fe的BaTiO3复合薄膜.用透射电子显微镜和x射线光电子能谱表征了金属颗粒的形态和化学态.330—800nm范围的吸收谱研究表明,掺Au颗粒的BaTiO3薄膜在580nm附近有一个明显的共振吸收峰,而掺Fe颗粒的BaTiO3薄膜没有这样的吸收峰.用Mie散射理论对结果进行了分析.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
氢气与氮气对硼碳氮纳米管生长的影响
晁明举, 丁 佩, 张红瑞, 郭茂田, 梁二军
2004, 53 (3): 936-941. doi: 10.7498/aps.53.936
摘要 +
在对不同温度和不同催化剂对硼碳氮(BCN)生长影响研究的基础上,进一步研究了氮气与氢气对高温热解法制备BCN纳米管结构、产量等的影响.实验中发现氮气在制备过程中只对BCN纳米管的产量有微小影响,对所生成的纳米管的结构有一定影响,气流量太小时,乙二胺的转化率低,气流量太大时,会在所生成的BCN纳米管管壁上出现断裂生长现象.与氮气不同的是氢气不仅对所生成的纳米管的结构有很大影响,还对产量有明显影响,当制备过程中没有氢气时,所生成的BCN纳米管有明显的弯曲,甚至出现了急剧的弯折,大部分管壁附着无定形碳,还伴随中
用散粒噪声测量碳纳米管中Luttinger参数
张志勇, 王太宏
2004, 53 (3): 942-946. doi: 10.7498/aps.53.942
摘要 +
将碳纳米管的载流子输运用基本电荷为ge的Fermi液态模型描述,利用散射理论计算出纳米管中的零频率散粒噪声,在绝对零度下,存在一个强势垒的碳纳米管的散粒噪声为2geI.提出了一种测试纳米管Luttinger参数的新方法:在纳米管上形成一个强势垒,通过测试其散粒噪声,就可以计算出g因子.
一种新的求解脑磁逆问题的搜索方法
朱红毅, 沈建其, 李 军
2004, 53 (3): 947-951. doi: 10.7498/aps.53.947
摘要 +
给出一种新的求解真实头模型下脑磁逆问题的搜索方法.通过不同位置的源的相互关系,由上一个搜索源的计算结果通过简单计算,直接得到下一个搜索源的结果,避免了繁琐耗时的边界元积分方法,简化了求解过程,提高了求解速度.
地球物理学、天文学和天体物理学
光束控制系统热效应与球差对激光光束质量的影响
吕百达, 陶向阳, 季小玲
2004, 53 (3): 952-960. doi: 10.7498/aps.53.952
摘要 +
采用Strehl比、桶中功率、β参数和束宽描述远场光束质量,研究了光束控制系统热效应和球差对远场激光光束质量的影响.用四维仿真程序作了详细计算,给出了数值计算结果并进行了物理分析.研究表明,传输通道的热效应和正球差会使远场光强分布扩展,可聚焦能力下降,光束质量变差.有意义的是,当激光发射功率达到一定值时,合适选取负球差会在几何焦面得到比无球差时更高的峰值光强和更好的可聚焦能力.但在以前的工作中,由于焦移,类似的结论是在实际焦面上得出的.非线性热晕的存在是其物理原因,对此用数值计算例子作了说明.
卫星中介质深层充电特征研究
黄建国, 陈 东
2004, 53 (3): 961-966. doi: 10.7498/aps.53.961
摘要 +
介质深层充电效应是诱发地球同步轨道卫星运行故障和异常的重要因素之一.通过数值模拟方法对卫星介质材料中充电所致最大电场与高能电子能谱、介质厚度,及屏蔽厚度等的关系进行了详细研究,给出了介质中最大电场的基本特征.
靶的厚度对激光产生的x射线输运到靶后能谱的影响
V.K.Senecha, 张 杰, 董全力, 王 薇
2004, 53 (3): 967-972. doi: 10.7498/aps.53.967
摘要 +
利用一维辐射流体动力学程序MULTI数值模拟研究了功率为1014W/cm2、脉冲宽度为1ns、波长为0.35μm的短脉冲强激光辐照不同厚度的平面Au靶时,靶厚度对靶背面x射线能谱结构和辐射强度的影响.