更快、更高、更强——2001年的超导研究

 在2001年,全世界的科技工作者为量子论诞生100周年和诺贝尔奖颁发100周年举行了一系列庆祝活动。在《科学美国人》杂志的一篇纪念文章中,作者列举了33项展示量子论神奇力量的重大发现,这其中有8项与超流-凝聚有关。它们是1911年超导电性的发现,1924年玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的预言,1938年超流的发现,1957年BCS超导理论的提出,1973年核磁共振成像用于医疗诊断,1980和1982年整数和分数量子霍尔效应的发现,1986年铜氧化物高温超导体的发现和1995年BEC的实现。     

PERSISTENCE AND GLOBAL STABILITY FOR TWO-SPECIES NONAUTONOMOUS PREDATOR-PREY SYSTEM WITH DIFFUSION AND TIME DELAY

In this paper, a non-autonomous predator-prey model with diffusion andcontinuous time delay is studied, where the prey can diffuse between two pat-ches of a heterogeneous environment with barriers between patches, but for thepredator, the diffusion does not involve a barrier between patches, further itis assumed that all the parameters are time-dependent. It is shown that thesystem can be made persistent under some appropriate conditions. Moreover,sufficient conditions that guarantee the existence of a unique periodic solutionwhich is globally asymptotic stable are derived.     

用于电磁驱动实验装置CQ-7的多间隙气体开关

基于电磁驱动实验装置CQ-7研制需求,设计了一套6间隙气体开关,开关高131 mm,直径108 mm,总间隙36 mm,开关电感约40 nH。采用模拟软件Ansoft Maxwell计算分析开关电场强度分布,电场分布较均匀,不均匀系数为1.14。开展了开关放电特性研究,充电100 kV条件下,开关放电电流峰值可达70 kA,放电延时约35 ns,抖动3 ns。根据开关自击穿电压值,采用正态分析开关自击穿概率,开关80%安全系数下,自放电概率小于10-4。该开关满足CQ-7实验装置研制需求。     

点火准则和稀释气体对乙烯点火延时的影响

利用矩形截面激波管研究点火准则和稀释气体对乙烯点火延时的影响。采用压电传感器记录测点压力时间历程,采用光谱仪和光电倍增管记录自发光强时间历程,以压力、总自发光强与·OH和·CH自由基特定能级发射光强等信号判定是否发生自点火,给出自点火过程的时间起始点和终止点,得到了不同点火准则和稀释气体对应的乙烯/氧气/氮气和乙烯/氧气/氩气点火延时。结果表明：相同工况的乙烯点火延时测量数据相对误差约为15%,数据验证了本文实验和测量方法可靠性。针对当量比为1.0、压力为0.2 MPa,得到了温度范围为905～1 489 K,稀释气体的摩尔分数为75%氮气和75%氩气时的乙烯点火延时,给出点火延时和温度拟合的Arrhenius型表达式。不同点火准则会影响所测点火延时数据,但多次测量结果确定的点火延时和温度变化规律近似相同。不同稀释气体对激波管自点火流场的影响表现为和流场均匀性以及混合物比热相关。相同工况的乙烯/氧气/氮气点火延时大于乙烯/氧气/氩气点火延时。高温区和低温区的乙烯/氧气/氩气点火延时与温度的拟合关系不同,转折温度约为1 121 K。

     

强光一号POS等离子体源性能参数测量

以强光一号等离子体源（电缆枪）为研究对象,采用电荷收集器（法拉第杯）对强光一号等离子体源性能参数进行测量。实验结果表明：等离子体发射密度与电缆等离子体枪枪芯到枪口的距离正相关,而发射速度与电缆等离子体枪枪芯到枪口的距离负相关;增大电缆枪驱动电压时,等离子体发射密度增速远小于驱动电流增速。重复性研究表明,对由数十支电缆枪组成的等离子体源而言,单支电缆枪放电分散性对其输出等离子体整体分布均匀性影响不大。不确定度分析表明,通过多次重复实验求平均值,可以有效减小实验结果的不确定度,发射密度测量结果的合成标准不确定度在10%以内。     

高精度超短脉冲激光多路同步延时触发控制系统

 该系统采用高速的ECL电路,实现了与82MHz飞秒激光脉冲序列中一个脉冲前沿严格精确同步的单脉冲输出;采用标准频率计数法和高精度线性斜波电压产生法,实现了延时时间调节范围宽(1ns～999μs)、调节精度高(1ns)、输出路数多(20路)的触发控制信号。     

同轴静电纺丝技术制备Y2O3:Eu3＋@SiO2豆角状纳米电缆与表征

采用同轴静电纺丝技术, 以氧化钇、氧化铕、正硅酸乙酯(C₈H₂₀O₄Si)、无水乙醇、PVP和DMF为原料, 成功制备出大量的Y₂O₃:Eu^3＋@SiO₂豆角状纳米电缆. 用TG-DTA, XRD, SEM, TEM和荧光光谱等分析技术对样品进行了系统地表征． 结果表明, 得到的产物为Y₂O₃:Eu^3＋@SiO₂豆角状纳米电缆, 以无定型SiO₂为壳层, 晶态Y₂O₃:Eu^3＋球为芯, 电缆直径约为200 nm, 内部球平均直径约150 nm, 壳层厚度约为25 nm, 电缆长度＞300 μm. 纳米电缆内部为球状结构, 沿着纤维长度方向有序排列, 形貌均一. Y₂O₃:Eu^3＋@SiO₂豆角状纳米电缆在246 nm紫外光激发下, 发射出Eu^3＋离子特征的波长为614 nm的明亮红光. 对其形成机理进行了初步讨论.     

Alternating-current losses in two-layer superconducting cables consisting of second-generation superconductors coated by U-shaped ferromagnetic materials

Alternating-current losses in a two-layer superconducting cable, each layer being composed of 15 closely-spaced rectangular wires made up of second-generation superconductors when the ends of wires are coated by either a non-magnetic or strong ferromagnetic material having a U profile is numerically investigated. Computations are carried out through the finite-element method. The alternating-current losses do not increase significantly if the relative permeability of the coating is increased three orders of magnitude, provided that the current amplitude is less than half of the critical current in a superconducting wire. However, the losses are much higher for ferromagnetic coating if the amplitude of the applied current oscillating at 50 Hz is close to the critical current. The ferromagnetic coating is seen to accumulate the magnetic field lines normally on its surfaces, while the field lines are parallel to the long axes of the wires, leading to more significant flux penetration in the coated regions. This facilitates a uniform low-loss current flow in the uncoated regions of the wires. In contrast, coating with a non-magnetic material gives rise to a considerably smaller current flow in the uncoated regions, whereas the low-loss flow is maintained in the coated regions. Moreover, the current flows in opposite directions in the coated and uncoated regions, where the direction in each region is converse for the two materials.     

螺旋形超导带材的直流冲击实验研究

基于超导直流电缆应用,针对第二代高温超导带材Re BCO开展了直流冲击实验。首先,通过改变冲击条件(冲击电流大小和持续时间)得到带材的耐直流冲击特性,确定可保证带材性能完好的最大冲击电流幅值(安全电流)及其相应冲击时间。随后,针对实际电缆中超导带材是以螺旋形态缠绕于支撑管上,设计实验研究超导带材螺旋角和螺旋直径对其临界电流和耐冲击特性的影响规律,发现带材所能承受的最大冲击电流幅值随冲击作用时长的增加而逐渐下降、过大的螺旋角和过小的螺旋直径均会对带材造成损伤,影响其通流能力。上述研究结果为电缆的后续设计和制造提供了必要的参考依据。     

14 T 磁共振磁体磁场位形高精度算法

介绍一种用于计算14 T MRI磁场位形的高精度方法。首先将单匝卢瑟福电缆视作一个微型线圈,以单匝电缆为基本载流单元,计算其磁场分布,再根据磁场叠加原理,求得整个MRI磁体的磁场位形。结果表明,该方法与OPERA计算结果一致。