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测量超紫外线阿秒脉冲时间结构的光电子能谱非线性比例变换方程方法

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科学通报 2012年第2期57卷 120-128页

作者：葛愉成何海萍北京大学物理学院和核物理与核技术国家重点实验室北京100871

为了研究化学反应、原子分子发光等超快速过程中电子态的时间演化过程,需要能量越来越高、脉冲时间宽度越来越短、单色性越来越好的光脉冲作为激发和探测手段.但是,如何快速、精确地测量这些光脉冲具体细致的时间结构,一直是科学界的一... 详细信息

为了研究化学反应、原子分子发光等超快速过程中电子态的时间演化过程,需要能量越来越高、脉冲时间宽度越来越短、单色性越来越好的光脉冲作为激发和探测手段.但是,如何快速、精确地测量这些光脉冲具体细致的时间结构,一直是科学界的一个挑战.在过去的十多年时间里,人们在测量超紫外线阿秒脉冲方面作出了巨大的努力,取得了显著的成果.迄今为止,已经发展出了几种测量阿秒脉冲时间宽度和重建脉冲形状的方法,如阿秒光谱相位干涉直接电场重建法(SPIDER)和阿秒频率分辨光学快门法(FROG).然而,这些方法都是从传统的光学测量方法演变而来的,不仅需要当代最先进的实验装置,而且需要十分复杂的分析计算方法和实验数据拟合过程.为了推动阿秒计量学的发展,进一步开展阿秒测量、脉冲时域定位(定时)、实验数据评估、探测器刻度,以及对阿秒脉冲光源进行改进、优化和应用,我们提出一种直接、快速、精确的基于光电子能谱变换方程的解析方法,利用激光辅助超紫外线气体电离技术,精确地观测超紫外线阿秒脉冲.新方法利用参数化的计算公式确定每个测量得到的光电子的相关激光相位,利用解析性的光电子能谱解谱技术,一步重建脉冲的形状和具体的时间结构.新方法不需要大量的光电子能谱的时间分辨测量,也不需要冗长的迭代计算和实验数据拟合过程,能从每个测量得到的光电子能谱重建出超紫外线脉冲的时域特性.用参数化公式从脉冲的能量带宽值计算得到脉冲重建结果的时间不确定性(即时间误差).由于变换方程建立了超紫外线脉冲时间特性、重要的激光参数(峰值强度、电场包络形状、相位、载波-包络相位等)、原子或分子的电离能,以及光电子能谱之间的直接联系,可以用它从各个已知参数值计算出未知的参量.通过观测、分析某些参数和特定谱项的变化规律,可以研究超快速反应动力学过程中随时间变化的相关信息.

关键词：阿秒测量脉冲时间结构光电子能谱变换方程相位确定法

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电容式硅微加速度计变换方程的研究

仪表技术与传感器 2002年第6期 1-3页

作者：洪连进陈洪娟哈尔滨工程大学哈尔滨150001

研究了利用硅薄片为敏感元件的电容式加速度计 ,加速度计的悬臂梁与惯性质量块是一个整体结构 ,可以消除元件弹性连接的不完善性 ,而且极板间隙中空气相对介电常数εr 的高稳定性是这种电容式传感器的优点之一。给出了敏感元件的实际弯... 详细信息

研究了利用硅薄片为敏感元件的电容式加速度计 ,加速度计的悬臂梁与惯性质量块是一个整体结构 ,可以消除元件弹性连接的不完善性 ,而且极板间隙中空气相对介电常数εr 的高稳定性是这种电容式传感器的优点之一。给出了敏感元件的实际弯曲函数 ,分析了其变换方程及非线性。研究表明 ,在设计电容式硅微加速度计时 ,只要间隙调制深度在 -0 .5～ +0 .5 ,加速度计的变换函数基本满足线性。

关键词：变换方程非线性误差电容式硅微加速度计

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也谈约束、变换方程和Hamilton函数

大学物理 1991年第8期10卷 17-18,9页

作者：王继振天津师范大学

约束的稳定与否和广义坐标的选择都对坐标变换方程有影响，因而对Ｈａｍｉｌｔｏｎ函数是否是总机械能有影响．认为Ｈａｍｉｌｔｏｎ函数的性质仅仅决定于如何选取广义坐标而与约束性质无关的观点是片面的．

关键词：约束方程变换方程哈密尔顿函数

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约束、变换方程和Hamilton函数

大学物理 1989年第5期8卷 6-8页

作者：程达三山西师范大学

受理想、完整约束并且主动力全为保守力的力学系统，如果所选的广义坐标使变换方程中不显含时间，则相应的Ｈａｍｉｌｔｏｎ函数是系统的总机械能；如果所选的广义坐标使变换方程中显合时间，则相应的Ｈａｍｉｌｔｏｎ函数是系统... 详细信息

受理想、完整约束并且主动力全为保守力的力学系统，如果所选的广义坐标使变换方程中不显含时间，则相应的Ｈａｍｉｌｔｏｎ函数是系统的总机械能；如果所选的广义坐标使变换方程中显合时间，则相应的Ｈａｍｉｌｔｏｎ函数是系统的广义能量．系统所受到的约束是否稳定，不能作为Ｈａｍｉｌｔｏｎ函数是否总机械能的判据．

关键词：力学系统变换方程哈密顿函数

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从洛伦兹力公式导出电磁场变换方程

洛阳师范学院学报 2003年第5期22卷 27-29页

作者：孙春峰胡桥顺孝感学院物理系湖北孝感432100

本文从满足相对论协变性要求的洛伦兹力公式出发,经洛伦兹变换,自然得到电磁场的变换方程.

关键词：洛伦兹力洛伦兹变换电磁场变换方程

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变系数KP方程新的类孤波解和解析解

物理学报 2005年第11期54卷 4999-5002页

作者：毛杰健杨建荣江西上饶师范学院物理系上饶334001

用普通Sine-Gordon的行波变换方程,提出了一种新的求解变系数Kaolomtsev-Petviashvili(KP)方程的方法,获得了变系数KP方程新的类孤波解、类Jacobi椭圆函数解和三角函数解.

关键词：变系数KP方程,Sine-Gordon方程,类椭圆函数解,类孤波解 KP方程类孤波解变系数解析解 Jacobi 三角函数解椭圆函数解变换方程求解

吸引势下非线性Schrodinger方程的关联函数

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哈尔滨建筑工程学院学报 1994年第6期27卷 113-118页

作者：张宇

本文在文献［１］、［２］、［３］的基础上，进一步把场量变换成如Ｊｏｒｄａｎ－Ｗｉｇｎｅｒ变换方程，进而求出了固定时间情况下的两点关联函数。

关键词：关联函数非线性变换方程

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超快速测量实验方法研究

科学通报 2008年第17期53卷 2001-2010页

作者：葛愉成北京大学物理学院和核物理与核技术国家重点实验室北京100871

电子显微镜和扫描隧道显微镜使人们能看到原子尺寸的微观世界图像,极大地促进了化学、生命、材料、表面等学科的发展.通过提高时间分辨率,利用特定能量的飞秒和阿秒X射线脉冲来探测超快速化学反应,如光合作用、DNA和蛋白质分子的合成和... 详细信息

电子显微镜和扫描隧道显微镜使人们能看到原子尺寸的微观世界图像,极大地促进了化学、生命、材料、表面等学科的发展.通过提高时间分辨率,利用特定能量的飞秒和阿秒X射线脉冲来探测超快速化学反应,如光合作用、DNA和蛋白质分子的合成和分解过程,已经成为科学发展的前沿研究领域之一.经过多年的探索,作者在有关超短X射线脉冲产生(发光)、超快速测量(时间分辨率达到飞秒量级,1fs=10-15s,即1千万亿分之一秒,和阿秒量级,1as=10-18s,即100亿亿分之一秒)等前沿领域取得了一些原创性的研究成果,发现了原子在强激光场中产生飞秒和阿秒X射线脉冲的发射特性(即激光相位与X射线光子能量之间的关系),揭示了发射特性的激光脉冲宽度依赖性和载波-包络相位(CEP)依赖性及其180°周期结构,在理论上计算出了飞秒和阿秒X射线光电效应的量子增强现象及光电子能谱的干涉图像等.提出了测量和应用CEP的新方法,建立了应用于超快速测量的光电子能谱相位确定法,找到了重建脉冲时间结构的光电子能谱微分变换方程、积分变换方程和比例变换方程.利用这些先进的方法和变换方程,能极大地提高超快速测量的实验效率和时间精度(理论均方根时间偏差为2as).这些研究成果为超快速测量实验研究和分子电影技术的发展奠定了重要的理论和技术基础。

关键词：高次谐波产生发射特性超快速测量变换方程激光相位确定法

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产生和测量阿秒及飞秒软X-射线脉冲方法

科学通报 2007年第4期52卷 388-393页

作者：葛愉成北京大学技术物理系教育部重离子物理重点实验室北京100871

报告了产生和测量阿秒及飞秒软X-射线脉冲的方法,研究了高次谐波产生与激光相位之间的关系,得到了时域内两个不同的辐射能量分布曲线.这些结果有助于理解高次谐波产生的动力学过程.可用脉冲光子能量的带宽值和两个参数化公式,计算能量... 详细信息

报告了产生和测量阿秒及飞秒软X-射线脉冲的方法,研究了高次谐波产生与激光相位之间的关系,得到了时域内两个不同的辐射能量分布曲线.这些结果有助于理解高次谐波产生的动力学过程.可用脉冲光子能量的带宽值和两个参数化公式,计算能量分布曲线的时间宽度.为了更好地研究和模拟脉冲的传输及与介质的相互作用,往往需要指定脉冲的光子能量和带宽等参数.这两个公式在实验上可用于分析所选择脉冲的能量带宽值和时间宽度之间的关系.所提出的变换方程和相关的光电子激光相位确定法,能用来直接从光电子能谱得到阿秒及飞秒软X-射线脉冲的时间结构,而不需要预先假设脉冲的频率分布和强度分布形状,也不需要与实验测量数据进行拟合计算.这些方程和方法是超快速测量的基础,能用于评估超短X-射线脉冲光源的技术参数,推动新一代光源技术和应用研究的进一步发展.它们具有很宽的时间测量范围和极高的时间分辨率,将使超快速测量以及飞秒和阿秒定时技术达到计量学的精度,并使之发展成为标准化的测量方法,进一步促成物理、化学及生物学新的研究高潮.同时,对阿秒和飞秒X-射线脉冲的应用及测量方面的理论和技术难题作了简要的讨论.

关键词：高次谐波产生能量-相位关系超快速测量变换方程激光相位确定法