环自发磁化的几个物理问题的研究

本文总结了我们对π环自发磁化的几个相关物理问题的研究结果.首先分析计算了有一个结是π结的三结π环的自发磁化,发现与单结π环明显不同,当β=2πLIc/φ0趋于零时,环中仍有自发磁化.详细计算表明随温度下降,β增大,自发磁化磁矩很快上升并趋于φ0/2,能和实验很好的符合.继而运用Runge-Kutta四步积分法分析了一个双结π环电路在输入脉冲电流触发下自发磁化电流的翻转过程.并在此基础上计算了电感系数,输入脉冲电流的峰值和峰宽等因素对翻转过程的影响,获得了自发磁化电流在电触发下翻转的一般规律.最后分析和计算了耦合双π环的自由能,结果表明当两个π环自发磁化方向相反时系统的能量较低,还证明了互感为0时的反向自发磁化是来自量子效应.     

双结π环自发磁化的研究

研究了超导双结π环的自发磁化现象.讨论了双结π环可能发生自发磁化的条件，指出了自发磁化条件不仅与电感参数β有关，而且与两结临界电流之比有关.并通过分析自由能证明自发磁化是稳定的状态.最后给出了讨论结果和渐进行为. 关键词： 双结π环 自发磁化 自由能     

超导π环零环混合阵列的自发磁化

研究了超导π环零环的混合规则阵列，计算了阵列的自由能.结果表明，两个π环通过中间零环间接耦合使得两π环反向自发磁化能量较低.规则阵列中，相邻π环倾向于反向自发磁化.这一现象起因于超导波函数的量子相干效应. 关键词： 超导结 π环 零环 自发磁化     

耦合双π环的自发磁化

分析和计算了耦合双π环的自由能，结果表明当两个π环自发磁化方向相反时系统的能量较低，还证明了反向自发磁化是来自量子效应. 关键词： 耦合双π环 反向自发磁化 自由能     

高T_c超导π环的自发磁化

分析和计算了Tsuei三晶实验中有一个结是π结的三结π环的自发磁化 ,发现与单结π环明显不同 ,当 β =2πLIc 0 趋于零时 ,环中仍有自发磁化 .详细计算表明随温度下降 ,β值增大 ,自发磁化磁矩很快上升并趋于0 2 .很好地说明了Tsuei的自发磁化温度曲线 .     

高Tc超导π环的自发磁化

分析和计算了Tsuei三晶实验中有一个结是π结的三结π环的自发磁化,发现与单结π环明显不同,当β=2πLI_c/φ₀趋于零时,环中仍有自发磁化.详细计算表明随温度下降,β值增大,自发磁化磁矩很快上升并趋于φ₀/2.很好地说明了Tsuei的自发磁化温度曲线. 关键词： 自发磁化 π结 自由能     

基于REBCO环片的环向磁体的俘获场特性

利用REBCO环片的结构,研制出一种由六组单元环向场磁体沿环向均匀分布组合构成的环向磁体样机。其中每组单元环向场磁体由REBCO环片和绝缘片交替堆叠构成。在77 K温度下,采用四引线法测得单个REBCO环片的临界电流为43 A。基于场冷和多脉冲场两种磁化方法,通过霍尔探头测得两种磁化方法下单个环向场磁体俘获磁场分别为2.43 mT和1.87 mT。结果表明,环向磁体实现了在无电流引线和无焊接电阻下的持续电流运行。因此,这种结构的环向磁体可作为永久磁体俘获高磁场,有望应用于大规模的环向磁体并为环向磁体的工业应用提供参考。     

多原边脉冲变压器的优化设计及应用

通过对脉冲变压器原副边回路参数、绕组结构、铁心材料的优化设计,实现了小尺寸变压器对大电流三电极开关的触发。变压器空载输出可达40 kV,增加中间储能环节后,在大电流触发管的触发极可产生百A数量级的触发电流,可以实现触发管在较低的欠压比下稳定触发。通过对脉冲变压器绝缘结构的优化设计,确保了脉冲变压器在与触发管配合过程中可以承受其输出电缆折返射造成的过电压与反灌电流。     

日冕喷流触发冕环横向振荡

正日冕位于太阳大气最外层,由温度高达数百万度的磁化等离子体组成。波动和振荡是日冕中普遍存在的现象,美国TRACE卫星首次在极紫外波段探测到冕环的周期性往复运动,被认为是冕环横向扭曲振荡。冕环振荡通常由附近的低日冕爆发活动(如耀斑、喷流、暗条爆发)触发。日冕等离子体参数(如磁场强度和阿尔芬速度)难以直接测量,结合太阳望远镜观测到的振荡和磁流体力学波动理论为诊断这些参数提供了一种有效手段。     

基于磁动力学方程的电流感应磁化翻转效应的宏观模型

提出了一个基于磁动力学方程的宏观唯象理论模型，对纳米级赝自旋阀结构的电流感应磁化翻转效应给出了明晰的物理解释：流入自由层的净自旋流和自由层内的自旋弛豫过程的共同作用，导致自由层总磁矩随时间的改变，甚至产生磁化方向的翻转.模型将“铁磁/非铁磁”界面的自旋相关散射，以及铁磁层中的自旋积累和弛豫过程，统一于宏观的磁动力学方程中.通过求解该方程的解析解，给出了赝自旋阀在电流激励下的磁化翻转条件和临界电流密度的表达式.对该效应的定性解释和数值模拟结果都和实验报道良好符合.根据模型分析了影响临界电流密度的诸因素，并指出提高器件性能的途径. 关键词： 电流感应磁化翻转 磁动力学方程 自旋电子学     

用外磁场控制电流感应磁化翻转效应中的临界电流方法

应用基于磁动力学方程的宏观唯象模型,研究了弱外磁场下纳米尺度赝自旋阀结构的电流感应磁化翻转效应.在统一考虑铁磁/非磁界面的自旋相关散射以及铁磁层中的自旋积累和弛豫过程后,给出了赝自旋阀结构在弱外磁场下的磁化翻转条件和临界电流.对该效应的数值计算解释了弱外磁场下赝自旋阀结构的电阻-电流回线的偏移,并给出了用外磁场控制电流感应磁化翻转效应中的临界电流方法. 关键词： 电流感应磁化翻转 外磁场 临界电流 赝自旋阀     

热效应在电流驱动反铁磁/铁磁交换偏置场翻转中的显著作用

电流驱动的面内交换偏置场翻转具有无需外磁场辅助、抗磁场干扰以及强磁各向异性等优势,受到广泛关注.然而,在纳米级厚度薄膜系统中,反铁磁/铁磁异质结的阻塞温度较低,同时电流脉冲会产生大量的焦耳热,理论上电流热效应对于交换偏置场翻转有着显著作用,但是其作用机制缺乏相关研究和验证.我们制备了一系列反铁磁IrMn厚度不同的Pt/IrMn/Py异质结,系统性地研究了热效应在电流翻转交换偏置场中的作用机制.结果表明,在毫秒级电流脉冲下,焦耳热能够使得器件升温至阻塞温度以上,解除反铁磁/铁磁界面的交换耦合,同时电流产生的奥斯特场和自旋轨道矩能够翻转铁磁磁矩,在降温过程中完成交换偏置场的翻转.并且,在翻转过程中,反铁磁/铁磁异质结的各向异性磁阻曲线呈现与温度相关的两步磁化翻转现象,分析表明该现象起源于交换偏置耦合与铁磁直接交换作用之间的竞争关系.本文的研究结果厘清了热效应在电流驱动交换偏置场翻转过程中的重要作用,有助于推动基于电控交换偏置场的自旋电子器件发展.     

高温超导永磁体内部电磁振荡的产生及其对脉冲磁化效果的影响

在脉冲磁化过程中由于磁热不稳定性的发生，造成高温超导永磁体温度和钉扎场的周期性振荡，并延续到外场去除后的钉扎场弛豫过程中，就此本文从Ｍａｘｗｅｌ方程出发，分析和讨论了电磁振荡产生的原因及其对永磁体磁稳定性和脉冲磁化效果的影响．     

同轴枪正、负脉冲放电等离子体特性的对比

同轴枪脉冲放电产生的等离子体具有高速度、高密度的特点,在核聚变、空间推进、天体物理领域具有很高的应用价值.本文针对不同放电方式对等离子体特性的影响进行了理论实验研究,通过调换脉冲电源整流二极管的方向改变充电电流方向实现正、负脉冲放电,采用光学、电学、磁探针等诊断手段,研究了正、负脉冲放电产生的等离子体性能;通过高速相机观察到正脉冲等离子体的分团现象,使用了图像处理技术,量化对比了等离子体发光强度.结果表明在相同工作气压和放电电压下,负脉冲等离子体拥有更高的密度,流速稍小但性能趋稳;而正脉冲等离子体具有更高的射流速度,也易产生明显的分团现象,所得实验结果与理论分析相一致.     

在反转恢复测试中磁化矢量的演化特征:辐射阻尼效应

在强辐射阻尼存在下,水样(90% H₂O in D₂O)的反转恢复实验表明:当两脉冲的相位相差180°且反转脉冲角<180°时,或两脉冲相位一致但反转脉冲角>180°时,在检测期观测到的信号强度将不发生从负极大值到正极大值的突变;在同样的条件下,如果存在频率偏置,信号强度存在波动,即beating效应.只有当两脉冲的相位一致而反转脉冲角<180°时,或两脉冲的相位相差180°但反转脉冲角>180°时,在检测期信号强度才发生突变,即jumping效应.这些现象都可通过辐射阻尼理论予以合理地解释.另外,在检测期当磁化矢量运动到-z轴附近(对应于τ=T_rdln{tan[(π±δ)/2]}),信号强度与理论预计的偏差实际上与T₁弛豫效应有关.     

北京正负电子对撞机同步辐射光脉冲形状的高分辨率测量

用国产BWS-5kII型皮秒扫描相机测量了北京正负电子对撞机(BEPC)上极端相对论性运动正负电子束团产生的同步辐射光脉冲的时间结构、光脉冲长度与电子束流强度以及射频源电压的关系.当负电子束流强度由2mA增加到30mA时,光脉冲长度由220ps增加到670ps;在20mA电子束流强度条件下,射频源电压由250kV增加到500kV时,光脉冲长度在500ps到700ps范围内变化.测量系统的时间分辨率为30ps;时间刻度误差±15%,触发晃动小于±200ps.     

DPF-300脉冲X射线源同步触发系统研制

 DPF-300脉冲X射线源的同步触发系统采用三级触发：第一级由初级脉冲产生器触发氢闸流管；第二级由氢闸流管输出脉冲触发多路触发开关；第三级由多路触发开关和触发箱组成，触发主放电场畸变开关。该触发系统中多路触发开关产生负极性脉冲信号，通过耦合电容，到达开关的触发脉冲上升沿，约为40 ns，脉冲半高宽约60 ns，上升陡度大于0.67 kV/ns。能够同时触发40个同轴型场畸变开关，电压工作范围20～40 kV，不同发次触发箱输出的触发脉冲信号时间分散性小于4 ns，同一发次不同开关的放电时间分散性小于20 ns。在工作电压20 kV，主放电开关充0.115 MPa氮气时，整机负载电流达到约1 MA。     

高阶效应对超短艾里-高斯脉冲相互作用的影响

本文运用分步傅里叶变换,对满足高阶耦合非线性薛定谔方程的超短艾里脉冲与超短高斯脉冲,利用MATLAB数值模拟了在高阶效应下两脉冲相互作用后的演化过程以及时域上的强度变化.获得了负三阶色散效应使超短脉冲相互作用能传输更远距离;正三阶色散效应会减慢超短脉冲相互作用的传输.自陡峭效应通过孤子分裂现象的形式使超短脉冲相互作用产生时域位移.内拉曼效应可以将超短脉冲相互作用的能量由前沿处转移到后沿处.     

自旋轨道矩调控的垂直磁各向异性四态存储器结构

利用氧化钽缓冲层对垂直各向异性钴铂多层膜磁性的影响,构想并验证了一种四态存储器单元.存储器器件包含两个区域,其中一区域的钴铂多层膜[Pt(3 nm)/Co(0.47 nm)/Pt(1.5 nm)]直接生长在热氧化硅衬底上,另一个区域在磁性膜和衬底之间沉积了一层氧化钽作为缓冲层[TaO x(0.3 nm)/Pt(3 nm)/Co(0.47 nm)/Pt(1.5 nm)],缓冲层导致两个区域的垂直磁各向异性不同.在固定的水平磁场下对器件施加与磁场同向的电流,由于电流引起的自旋轨道耦合力矩,两个区域的磁化取向均会发生翻转,且拥有不同的临界翻转电流.改变通过器件导电通道的电流脉冲形式,器件的磁化状态可以在4个态之间切换.本文器件的结构为设计自旋轨道矩存储器件提供了新的思路.     

电流感应磁化翻转效应的改进的系综模型

运用宏观双通道扩散模型研究了赝自旋阀结构中的自旋相关输运过程,考虑到磁化强度矢量的横向分量的影响,建立了自由层磁化强度矢量的动力学方程,利用自旋流连续和化学势差连续作为边界条件.理论计算求解了电流感应磁化翻转效应中的临界电流,解释了铁磁层和非磁层电导率匹配问题和纵向场对电流感应磁化翻转效应中临界电流的影响. 关键词： 赝自旋阀 电导率匹配 自旋转移扭矩 电流感应磁化翻转效应