对自主开发的全三维粒子模拟/蒙特卡罗(PIC/MCC)算法进行了阐述，包括算法流程设计、碰撞处理机制等。采用该算法对中国原子能科学研究院研制的15~20 mA负氢离子源进行数值模拟研究，结果显示: 该多峰会切离子源能得到空间分布均匀的离子束，采用优化后的虚拟过滤场，不仅能有效过滤高能电子，还将导致离子源下游区域低能电子增多，有效提高负氢离子体积产生效率。
多峰负氢离子源 虚拟过滤场 粒子模拟/蒙特卡罗 碰撞处理机制 H- cusp source virtual filtering field particle-in-cell/Monte Carlo collision treatment mechanism 强激光与粒子束
2014, 26(1): 014001
1 华南师范大学生物光子学研究院, 激光生命科学教育部重点实验室, 广东 广州510631
2 桂林医学院基础医学院, 广西 桂林541004
3 深圳市第三人民医院, 广东 深圳518112
4 华南师范大学信息光电子科技学院, 广东 广州510631
静脉采血, 分离并制备血红蛋白溶液, 用拉曼光谱方法观察不同pH时H+对血红蛋白-氧结合状态与能力的影响。 结果显示: 在514.5 nm激光的激发下, 当pH为7.4时, 随着氧分压降低, 血红蛋白在1 375, 1 562, 1 585和1 638 cm-1峰强均逐渐减弱, 其中以1 375和1 638 cm-1峰渐变最明显且相关性显著。 以氧分压为横坐标, 拉曼峰强为纵坐标, 对pH为5.7, 7.4和8.0时的血红蛋白在1 375和1 638 cm-1峰的强度及其氧分压进行线性拟合, 结果显示2处的拟合效果均良好, 拉曼峰强度/氧分压的斜率关系表现为K8.0＞K7.4＞K5.7, 表明pH越低血红蛋白的氧亲和力越低, 越有利于向组织释放氧气。 研究表明, 应用拉曼光谱技术可检测血红蛋白与氧的亲和力, 通过对血红蛋白-氧亲和力的量化检测, 可以观察pH对血氧结合状态的影响, 为血氧分压的监测以及氢离子和二氧化碳等血氧亲和力调节因子调节能力的研究提供新的研究方法与理论基础。
氢离子 pH值 血红蛋白 氧亲和力 氧分压 拉曼光谱 H+ pH value Hemoglobin Oxygen affinity Partial pressure of oxygen Raman spectra 光谱学与光谱分析
2013, 33(5): 1234
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
在中国工程物理研究院流体物理研究所自行研制的负氢潘宁型离子源上进行负氢束流引出测量实验，采用单电极、双电极、三电极束流引出测量方法进行初步束流引出测量，束流强度的实验测量结果远远高于空间限制流的理论计算值。因此，提出一种电屏蔽盒的直流束流引出测量方法。阐述了电屏蔽盒直流束流引出测量的基本方法、束流轨迹的CST数值模拟以及束流引出测量实验结果。研究表明：引出电压为2 kV，引出间隙为3 mm，磁感应强度为0.435 T时，得到较为精确的负氢束流引出强度约100 μA。通过空间电荷限制流的“V3/2定律”进行拟合，推算得到引出电压为40 kV时，负氢束流强度约达到4 mA。
负氢离子 潘宁型离子源 束流测量 电屏蔽盒 negative hydrogenion Penning ion source beam measurement electrical shielding box 强激光与粒子束
2012, 24(10): 2425
基于磁荷模型，在有限差分法基础上，推导了3维永磁体数值算法，结合全3维PIC/MCC粒子模拟算法，数值分析比较了外置型和“伞状”型两种特殊形态多峰磁场对电子能量沉积的影响。模拟结果表明:二者都能对粒子起到约束作用且能过滤引出负氢离子，同时二者电子能量分布规律基本一致，都呈现了双电子能态，符合等离子体放电基本机理；外置型过滤磁场对粒子的约束能力更强，能明显产生更多的粒子，总粒子数大约是“伞状”型过滤磁场情况下的4倍;“伞状”型过滤磁场能有效地抑制由磁场不均匀所引起的电子漂移，使产生的负氢离子空间分布更均匀。模拟结果与国外实验结果基本一致。
负氢离子源 多峰磁场 电子能量分布函数 粒子模拟 蒙特卡罗 negative hydrogen ion source multi-peak magnetic field electron energy distribution function particle-in-cell simulation Monte Carlo method 强激光与粒子束
2011, 23(10): 2767
1 绵阳师范学院理论物理研究所,绵阳,621000
2 四川大学原子与分子物理研究所,成都,610065
3 四川大学物理科学与技术学院,成都,610065
利用研究双原子分子离子XY+解析势能函数的能量自洽法(ECMI)研究了四个卤化氢离子HX+(X=F,Cl,Br,I)基态X2∏的势能函数.得到的势能函数表明,ECMI势能很好与Rydberg-Klein-Rees(RKR)数据相符合,而且在离子的渐进区和离解区域,ECMI势比常用的中性分子的势能函数的Morse势和Huxley-Murrell-Sorbie (HMS) 等的结果更可靠,并能得到RKR方法在渐进区和离解区可能缺乏的势能数据,并且表明将能量自洽法从中性分子XY推广到一价双原子分子离子XY+是可行的.
卤化氢离子HX+(X=F 分子离子XY+的能量自洽法 基态X2∏ 势能函数 Cl Br I)
1 中国科学院上海光学精密机械研究所,强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
通过在狄拉克方程中考虑德拜休克尔(Debye-Hückel)屏蔽势,研究了类氢离子C5+低能级能量1s(2S1/2),2s(2S1/2),2p(2P1/2和2P3/2)随等离子体电子温度及电子密度的变化规律,计算得到类氢离子C5+能级能量及能级电离势随等离子体环境的变化关系。同时,拟合得到了基于德拜休克尔屏蔽势下相当好的束缚态能级能量随等离子体环境变化的解析公式,利用该公式得到了类氢离子C5+相应各能级发生压致电离的临界电子密度,其结果与其它文献比有很好的可比性。结果表明：束缚态能级能量随等离子体电子温度的升高而减小,随等离子体电子密度的增大而增大。能级能量百分漂移量的对数值与等离子体电子密度的对数值以及等离子体电子温度的对数值之间均呈现出近似线性关系。对计算等离子体电离态分布及光谱模拟具有一定的意义。
等离子体光谱 原子结构 德拜休克尔势 类氢离子
1 中国科学院,上海光学精密机械研究所,强场激光物理国家重点实验室,上海,201800
2 中国科学院,研究生院,北京,100049
采用离子球模型,通过自洽求解Poisson方程和Dirac方程,得到氖的类氢离子低能级组态的能级能量随等离子体电子温度和电子密度的变化关系,进一步研究了等离子体电子温度和电子密度对光谱漂移的影响.结果表明:光谱漂移随着等离子体电子密度的增大而增大,随着电子温度的升高而减小;谱线精细结构分裂随着电子密度的增大而减小,随着电子温度的升高而增大.等离子体对束缚电子的屏蔽是决定光谱漂移的主要原因.这些变化规律不仅对等离子体光谱模拟结果产生影响,而且使实验上观测光谱的相对或绝对漂移成为可能,从而为高密度等离子体诊断的新方法提供了理论依据.
类氢离子 等离子体 光谱漂移 精细结构分裂 离子球模型
湖南科技学院生命科学与化学工程系,永州,425006
原子光谱数据是研究原子结构的重要参数,氢及类氢离子是原子物理和量子力学研究的理想体系.通过对氢及类氢离子光谱精细结构数据的研究发现,需要对Dirac提出的有关理论公式进行改进.本文在考虑了电子的自旋角动量与轨道角动量的耦合作用后,通过对Bohr理论中的电子运动角动量的修改,推导出单电子体系的电子速度公式,结合对Schr(o)dinger的原子轨道能级表达式相对论效应修正,从而得出本文的氢及类氢离子光谱精细结构值的理论计算公式,应用此改进公式,所得的计算值与实验观测值符合得很好,计算结果也反映了氢及类氢离子光谱精细结构数据变化的规律性.
氢及类氢离子 精细结构 电子自旋与轨道耦合作用 相对论效应 原子与分子物理学报
2006, 23(4): 709
1 上海理工大学医疗器械学院,上海200093
2 中国矿业大学物理系,徐州221008
根据类氢离子电离能的实验值和相邻元素电离能的相关约束方程，定量地建立了各元素类氢离子电离能与核电荷数的较为精确的递推关系。其推算结果与实验值的相对误差小于0.001％，与相对论自洽场方法计算的结果相比，其相对误差也小于0.001％。
类氢离子 电离能 相关约束方程 核电荷数 Hydrogen-like ions Ionization energies Coherency equation Number of nuclear charges 原子与分子物理学报
2004, 21(3): 529
