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面向精密实验的飞秒激光精密加工技术研究进展

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强激光与粒子束 2025年

作者：何煦马云灿马骁曹柱荣喻寅银颖李晶杨靖孟立民李军陶天炯杨昊蒋均中国工程物理研究院流体物理研究所中国工程物理研究院激光聚变研究中心中国工程物理研究院化工材料研究所中国工程物理研究院电子工程研究所

飞秒激光精密加工技术具备极短脉冲宽度避免或缓解热效应、极高峰值功率密度适用于任意固体材料、极小焦斑尺寸实现微区精准去除或改性等三个方面的特性，满足精密诊断/测量实验涉及的各类难加工及特种材料的安全精密加工需求。高稳定... 详细信息

飞秒激光精密加工技术具备极短脉冲宽度避免或缓解热效应、极高峰值功率密度适用于任意固体材料、极小焦斑尺寸实现微区精准去除或改性等三个方面的特性，满足精密诊断/测量实验涉及的各类难加工及特种材料的安全精密加工需求。高稳定性高重复频率飞秒激光器的应用，弥补了低重复频率飞秒激光难以实现高速扫描的不足，这为精密实验所需各类精密样品/样件的高效精密加工提供了重要能量源。以中国工程物理研究院各研究所精密实验对精密样品的安全高效精密加工需求为切入点，分别以激光X射线精密靶材及结构、炸药材料微结构、超硬材料复合折射透镜结构、微型探头光纤精密固定结构、太赫兹滤波器核心结构等典型应用场景为例，介绍了高重频飞秒激光精密加工技术在难加工材料和特种材料安全高效精密加工方面的研究进展。

关键词：飞秒激光精密加工金属材料炸药材料超硬材料

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磁驱动固体套筒实验模拟中的电流系数

高压物理学报 2025年第1期39卷 79-85页

作者：阚明先陈涵吴凤超贾月松张南川傅贞段书超中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999

采用不可压缩理论模型,对FP-2装置上开展的磁驱动固体套筒实验进行了模拟分析。模拟结果表明,无论是二维磁流体力学理论模型,还是其他不可压缩理论模型,回流罩结构磁驱动固体套筒的边界磁感应强度公式中都包含一个小于1的套筒电流系数... 详细信息

采用不可压缩理论模型,对FP-2装置上开展的磁驱动固体套筒实验进行了模拟分析。模拟结果表明,无论是二维磁流体力学理论模型,还是其他不可压缩理论模型,回流罩结构磁驱动固体套筒的边界磁感应强度公式中都包含一个小于1的套筒电流系数。对不同套筒厚度、不同套筒半径条件下磁驱动固体套筒实验的电流系数进行了模拟,发现电流系数不仅与套筒内半径有关,还与套筒厚度有关;套筒内半径越大,套筒电流系数越小;套筒厚度越大,套筒电流系数越小。准确掌握磁驱动固体套筒电流系数的变化规律,可使磁流体程序从磁驱动固体套筒实验的后验模拟发展为精确预测,使磁流体力学模型真正具备正确设计和指导磁驱动固体套筒相关实验的理论能力。

关键词：磁驱动固体套筒实验二维磁驱动数值模拟程序磁流体力学电流系数回流罩结构

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极端条件下含能材料的模拟研究思考

高压物理学报 2025年第1期39卷 17-43页

作者：姬广富中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理全国重点实验室四川绵阳621999

含能材料在军事、民用和航天等领域具有广泛应用,极端条件下其物理化学性质会发生显著变化。通过模拟研究预测和优化含能材料性能具有重要意义,包括性能预测、优化设计、安全评估、成本效率控制等。为此,综述了极端条件下含能材料的研... 详细信息

含能材料在军事、民用和航天等领域具有广泛应用,极端条件下其物理化学性质会发生显著变化。通过模拟研究预测和优化含能材料性能具有重要意义,包括性能预测、优化设计、安全评估、成本效率控制等。为此,综述了极端条件下含能材料的研究背景、基本性质、模拟研究方法及进展、关键问题以及相关实验研究进展。其中,详细介绍了量子力学、分子动力学、蒙特卡罗和有限元等模拟方法及其研究进展,阐述了高压、高温、激光作用和界面效应等极端条件下模拟研究的关键问题,并列举了含能材料在撞击感度、化学释能规律、3D打印、绿色电合成、爆轰机理和超高含能材料合成等方面的实验研究进展。通过遴选代表性研究,展示了模拟研究在实际问题中的应用和解决方案。同时,介绍了一些最新研究成果,以反映该领域的最新进展和未来趋势。此外,详细讨论了跨学科研究的实现方式以及含能材料在极端条件下的安全性问题,包括可能的风险和预防措施。

关键词：含能材料极端条件模拟研究高压高温激光作用

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中国组在Belle和Belle II实验上物理研究进展

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中国科学:物理学力学天文学 2025年

作者：李郁博贾森苑长征沈成平西安交通大学物理学院东南大学物理学院中国科学院高能物理研究所复旦大学现代物理研究所

KEKB是位于日本筑波市高能加速器研究机构（KEK）的正负电子对撞机,Belle是运行于其上的探测器.KEKB升级后称为superKEKB,是世界上瞬时对撞亮度最高的加速器,Belle探测器也同时升级为Belle ***和superKEKB的对撞能量在（4S）共振峰及其... 详细信息

KEKB是位于日本筑波市高能加速器研究机构（KEK）的正负电子对撞机,Belle是运行于其上的探测器.KEKB升级后称为superKEKB,是世界上瞬时对撞亮度最高的加速器,Belle探测器也同时升级为Belle ***和superKEKB的对撞能量在（4S）共振峰及其附近,可以产生大量B介子数据,因此Belle又被称为B工厂实验,Belle II被称为超级B工厂实验.2001年Belle实验和位于美国斯坦福大学的BaBar实验在B介子衰变中发现了粒子-反粒子变换与宇称联合反演（CP）对称性破坏,证实了小林-益川理论,使得小林诚和益川敏英获得2008年诺贝尔物理学奖.除此之外,B工厂展示了利用其海量数据进行多方面研究的优势,在粒子物理的多个方向都作出了重要发现,尤其是2003年Belle实验首次发现具有奇特性质的强子态X（3872）,开启了研究奇特强子态研究的新篇章.Belle和Belle II实验的中国组在粲强子、B物理、奇特强子态、底偶素、超出标准模型的新物理等方面开展了一系列测量,获得了重要的研究成果,包括发现四夸克态Zc（3900）、精确测量D介子的混合参数、首次测量粲重子Ξc的绝对衰变分支比、确定（1S）辐射衰变到含τ+τ-末态轻希格斯粒子的最高灵敏度上限等.本文简要回顾中国组在Belle和Belle II实验上物理研究成果,献礼复旦大学建校120周年.

关键词： Belle实验 Belle II实验中国组粲强子 B衰变底偶素奇特强子态

非静水压环境对U_(3)O_(8)高压拉曼声子行为的影响

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 59-65页

作者：王艺佳吴彬彬刘静仪房雷鸣刘本琼雷力四川大学原子与分子物理研究所四川成都610065 中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621022

八氧化三铀(U_(3)O_(8))是动力学和热力学最稳定的铀氧化物。研究U_(3)O_(8)的高压相稳定性和高压声子行为对其在核工业、催化剂等领域的应用具有重要参考价值。由于铀原子([Rn]5f^(3)6d^(1)7s^(2))和氧原子([He]2s^(2)2p^(4))核外电子... 详细信息

八氧化三铀(U_(3)O_(8))是动力学和热力学最稳定的铀氧化物。研究U_(3)O_(8)的高压相稳定性和高压声子行为对其在核工业、催化剂等领域的应用具有重要参考价值。由于铀原子([Rn]5f^(3)6d^(1)7s^(2))和氧原子([He]2s^(2)2p^(4))核外电子结构存在显著差异,因此很难通过同步辐射X射线衍射技术探测高压下铀氧化合物中U-O键合的细微变化。然而拉曼光谱对高压下U-O键合变化非常敏感,它能揭示物质在高压下包括键合或者化学计量等方面的重要信息。目前对U_(3)O_(8)高压结构相变的研究通常聚焦于静水压环境,而非静水压环境对U_(3)O_(8)高压相变的影响尚未得到深入研究。该研究基于金刚石对顶砧的高压拉曼散射技术探究了静水压和非静水压环境对正交α-U_(3)O_(8)高压相变与声子行为的影响。研究表明,静水压(8.1 GPa)和非静水压(8.2 GPa)条件下α-U_(3)O_(8)高压相变起始压力很接近。但由于非静水压环境中样品内的微区偏应力较大,因此非静水压环境中U_(3)O_(8)高压相变结束压力(16.4 GPa)比静水压环境中相应压力(18.5 GPa)约低2~3个GPa。同时本文给出了两对比实验中主拉曼模的一阶压力系数与Mode-Grüneisen参数γ。对比分析可知,高压相变前静水压条件下各主模零压下的一阶压力系数绝对值|dω/d P|几乎均大于非静水压条件下的相应值,这表明相变前非静水压环境中各拉曼模对压力响应不明显;一旦高压相变开始,由于较大微区偏应力的存在极大程度增强了铀氧原子外层电子的耦合作用,故相变后非静水压下压力系数绝对值显著增大。零压下B(6)2模的γ值最小,因此对外部扰动有更积极的响应。此外室温加压时A(3)2和A(4)2模(代表沿a轴氧原子的振动)的一阶压力系数通常小于B(4)2和B(6)2模(代表bc面内氧原子的位移),这表明α-U_(3)O_(8)高压相变前a轴比b、c轴更难被压缩。该工作深入探究了静水压和非静水压环境对α-U_(3)O_(8)高压相变的影响,为了解α-U_(3)O_(8)高压相稳定性和晶格动力学行为提供了重要参考。

关键词： U_(3)O_(8) 高压拉曼光谱高压相变非静水压

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高电荷态原子物理:电荷交换及其在X射线天文建模中的应用

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中国科学:物理学力学天文学 2025年

作者：魏宝仁张瑞田复旦大学大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室中国科学院近代物理研究所中国科学院大学核科学与技术学院

高电荷态离子与中性原子分子碰撞是一个多原子中心的量子态跃迁过程,具有强库仑场、多通道、高激发态等动力学基本特征.电荷交换过程研究不仅有助于理解原子尺度强库仑场下量子态的跃迁动力学,对极端条件下量子散射理论的检验和高温等... 详细信息

高电荷态离子与中性原子分子碰撞是一个多原子中心的量子态跃迁过程,具有强库仑场、多通道、高激发态等动力学基本特征.电荷交换过程研究不仅有助于理解原子尺度强库仑场下量子态的跃迁动力学,对极端条件下量子散射理论的检验和高温等离子体的诊断与建模同样具有重要意义.本文围绕高电荷态离子与原子分子电荷交换过程实验和理论研究发展的历史、现状和面临的挑战,综述了动力学相关的电荷交换总截面的绝对测量、量子态选择截面及伴随X射线发射的谱学研究,最后以彗星大气X射线起源为例,讨论了电荷交换在天体环境冷-热流非平衡态等离子体X射线天文观测建模中的重要性.

关键词：高电荷态离子电荷交换绝对截面态选择截面 X射线发射天文建模

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一种纯氢微混燃烧器燃烧特性实验研究

推进技术 2025年

作者：焦慧杰胡宏斌柏乃坚王博涵杜娟中国科学院工程热物理研究所数字孪生研究中心中国科学院工程热物理研究所先进燃气轮机实验室中国科学院大学航空宇航学院轻型动力全国重点实验室

为满足燃气轮机掺氢/纯氢低污染稳定燃烧需求，基于自主设计的微混燃烧器开展实验，研究不同当量比下，喷嘴间距及喷嘴出口空气射流速度对其纯氢燃烧特性的影响规律。结果表明随着当量比增大，火焰依次呈现抬升火焰、稳焰、局部回火等... 详细信息

为满足燃气轮机掺氢/纯氢低污染稳定燃烧需求，基于自主设计的微混燃烧器开展实验，研究不同当量比下，喷嘴间距及喷嘴出口空气射流速度对其纯氢燃烧特性的影响规律。结果表明随着当量比增大，火焰依次呈现抬升火焰、稳焰、局部回火等状态，随着射流速度增大，同一火焰状态对应的当量比减小。增大喷嘴间距有利于降低冷态总压损失系数，削弱各小火焰间的耦合关系，强化NOx减排效果。增大射流速度可以缩短空气在高温区的停留时间，抑制NOx生成，但也增强了火焰锋面的重叠度，使火焰温度升高，最终导致NOx排放量升高。热声振荡多发于空气射流速度低于30 m/s、当量比0.5～0.7内，增大射流速度可有效抑制振荡。为揭示上述现象的内在机理，从火焰几何特征角度进行分析，证实NOx排放与由喷嘴结构和运行工况决定的火焰结构间有密切关联。

关键词：氢燃料燃气轮机微混燃烧喷嘴间距空气射流速度 NOx排放火焰结构热声振荡

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H2+离子激发Si的K壳层X射线辐射

原子与分子物理学报 2025年 43-49页

作者：谢树青尉静周贤明程锐赵永涛西安交通大学物理学院咸阳师范学院与中国科学院近代物理研究所联合共建离子束与光物理实验室中国科学院近代物理研究所

实验测量了100-300 keV H2+离子轰击Si靶产生Si的K壳层X射线，计算了X射线的产额和发射截面，并与不同的理论模模拟行了对比.分析表明，同时使用联合原子近似和多电离荧光产额修正的ECPSSR-UA-MI理论与实验符合较好，多电离荧光产额的... 详细信息

实验测量了100-300 keV H2+离子轰击Si靶产生Si的K壳层X射线，计算了X射线的产额和发射截面，并与不同的理论模模拟行了对比.分析表明，同时使用联合原子近似和多电离荧光产额修正的ECPSSR-UA-MI理论与实验符合较好，多电离荧光产额的修正作用明显大于联合原子近似的修正；选用不同的荧光产额数据引起截面理论计算的明显变化，但不影响合适的电离理论模型的选择.

关键词：氢分子离子H X射线发射截面 ECPSSR-UA 多电离原子参数

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eXTP聚焦镜电子偏转器仿真分析与设计

物理学报 2025年

作者：郑人洲强鹏飞杨彦佶闫永清李悦盛立志陈勇中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室

X射线聚焦望远镜是进行空间X射线观测的核心设备，为保证其观测结果的准确性，需要对进入聚焦镜的低能电子进行有效的偏转，达到降低本底噪声的目的。本文针对增强型X射线时变与偏振空间天文台（enhanced X-ray Timing and Polarimetry ... 详细信息

X射线聚焦望远镜是进行空间X射线观测的核心设备，为保证其观测结果的准确性，需要对进入聚焦镜的低能电子进行有效的偏转，达到降低本底噪声的目的。本文针对增强型X射线时变与偏振空间天文台（enhanced X-ray Timing and Polarimetry Mission，eXTP）聚焦镜电子偏转器研制工作，满足聚焦镜光学系统对于低能电子的偏转需求，兼顾轻量化、电子偏转能力以及电磁兼容性能等问题，采用有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立了电子偏转器及聚焦镜镜片的全物理仿真模型，分析了磁感应强度分布、电子偏转轨迹以及磁场对聚焦镜镜片的影响，完成了电子偏转器电磁参数设计。模拟结果表明，电子偏转器周围空间中磁感应强度沿半径方向减小，两根辐条正中间磁感应强度最大值可达0.027 T。在磁感应强度平面及纵向分布中，当半径大于280 mm或纵向距离大于60 mm时，磁感应强度小于5×10-5T （0.5Gs），满足电磁兼容性能设计要求。当入射角≤10°时，电子偏转效率随电子能量和入射角增大而减小，50 keV能量以下电子偏转效率可达100%，满足电子偏转设计要求。聚焦镜镜片底端距离电子偏转器130 mm时，聚焦镜镜片在磁场的作用下，应力大小仅10-3N/m2量级，形变大小仅10-5nm量级，表明磁场不会对聚焦镜的光学性能产生影响。这些结果为eXTP聚焦镜电子偏转器的研制工作提供了重要参考。

关键词：聚焦镜电子偏转器磁场偏转效率形变