高能密度物理实验装置FP-1及其应用

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高能物理中的加速器科学及其应用

高能物理中的加速器科学及其应用

高能物理中的加速器科学及其应用高能物理是研究宇宙与物质本质的学科,而加速器是高能物理实验中最重要的工具之一。

加速器可以加速高能粒子,使其速度接近光速,进而产生高能粒子撞击实验目标,探索物质本质的奥秘。

本文将从加速器的发展历程、加速器的构造及其应用展开,探讨高能物理中的加速器科学及其应用。

一、加速器的发展历程加速器的发展历程可以追溯到20世纪初,最早的加速器是阴极射线管,用来产生电子束。

1909年,欧内斯特·卢瑟福发现了原子的结构中包含正电荷质子的概念。

随后,他提出了原子核的结构,并开创了粒子加速器的研究。

20世纪40年代,人们成功研制出了质子加速器,实现了质子的加速。

50年代初,人们发明了线性加速器,可以将质子加速到更高的能量。

50年代中期,建造了第一台环形加速器——双子座环形加速器。

60年代,建造了欧洲核子研究组织(CERN)的中心环形加速器(译注:也称超导反质子环形加速器),取得了很多重要发现,并证实存在Higgs玻色子。

此后,加速器的种类和能量都不断扩展,例如对撞机、同步加速器、超高能加速器等。

二、加速器的构造加速器可分为线性加速器和环形加速器两种类型。

线性加速器是加速器中能量最高的类型,通常被用于对撞实验。

环形加速器是加速器中最常见的类型,而且可以达到极高的能量,并被广泛应用于粒子物理等领域。

环形加速器分为同步加速器和反向直线同步器(synchrotron)两种。

同步加速器是一种特殊的环形加速器,也称为同步加速器环,由一个或多个脱离的环组成。

被加速粒子必须沿着环的轨道运动,这个轨道由电磁铁产生的强磁场控制。

此外,电子储存环、正负电子对撞机、末端保持环以及单光子源也是加速器的常见类型。

三、加速器在高能物理中的应用1. 发现基本粒子:加速器是高能物理研究的重要工具之一。

通过相互碰撞,加速器会产生许多基本粒子并对其进行研究。

放射性衰变、电离作用、高温高压以及宇宙辐射都可以产生基本粒子。

高考化学必备实验装置和仪器掌握常见实验装置的用途和原理

高考化学必备实验装置和仪器掌握常见实验装置的用途和原理

高考化学必备实验装置和仪器掌握常见实验装置的用途和原理实验是化学学习中不可或缺的一部分,通过实验可以增加学生对化学知识的理解和掌握。

在高考化学考试中,实验装置和仪器的使用十分重要。

本文将介绍高考化学中必备的实验装置和仪器,并详细解释它们的用途和原理。

一、滴定管滴定管是一种常见的实验器具,用于滴定实验。

滴定是化学分析中常用的定量分析方法,通过加入已知浓度的试剂,从而确定待测物质的浓度。

滴定管主要由玻璃制成,上部为乳胶橡胶头,下部精确刻度。

滴定管的用途是以滴定的方式加入试剂,通过观察颜色变化或指示剂的变化,确定滴定终点。

二、燃烧烧杯燃烧烧杯是一种用于燃烧实验的器具,常用于测定物质的燃烧性质和分析有机物中的碳、氢等元素。

燃烧烧杯通常由陶瓷或石英制成,具有较强的耐热性能。

它的主要原理是将待测物质放入燃烧烧杯中,在烧杯底部加热的条件下,使其中的物质发生燃烧反应,通过燃烧产生的气体、灰烬等进行分析。

三、酒精灯酒精灯是一种常见的实验加热装置,主要用于提供稳定的热源。

它由酒精燃烧器和灯芯组成,可以调节火焰大小。

酒精灯的原理是将酒精喷入燃烧器中,通过点燃酒精产生的淡蓝色火焰来提供热源。

四、分液漏斗分液漏斗是一种用于液体分离和提取的实验器具。

它通常由玻璃制成,具有锥形的下部和长颈管。

分液漏斗的主要原理是通过溶液的密度差异,在斜角状态下将两种不相溶的液体分离。

通过控制分液漏斗的滴流速度和倾斜角度,可以有效地将不同液体分离。

五、恒温水浴器恒温水浴器是一种用于保持实验中恒定温度的装置。

它由一个恒温槽和加热装置组成,可通过控制加热装置的温度来控制水温。

恒温水浴器的原理是通过加热装置对水进行加热,并通过传热使水保持恒温。

六、显微镜显微镜是一种用于观察微观结构和粒子的仪器。

它通过光学系统对被观察物体进行放大和放映。

显微镜的原理是利用凸透镜或反射镜将光线聚焦在物体表面上,然后通过透镜进入目镜,形成放大的图像。

通过调节目镜和物镜的焦距,可以控制放大倍率和清晰度。

现代科学技术-概论试卷

现代科学技术-概论试卷

一、单项选择题1、大爆炸宇宙理论的提出者是美国物理学家( A ) A.伽莫夫 B.弗里德曼 C.哈勃 D.威尔逊2、最早发明60进制计算系统的国家是( D ) A.古中国 B.古印度 C.古埃及 D.古巴比伦3、集希腊古典数学之大成的《几何原本》作者是(B) A、阿喀琉斯 B、欧几里得 C、阿基米德 D、阿波罗尼4、《伤寒杂病论》的作者是中国医圣( A ) A.张仲景 B.李时珍 C.华陀 D. 孙思邈5、《人体的构造》一书的作者( A ) A.维萨里 B.哈维 C.塞尔维特 D.达芬奇6、使地心说成为一套完整的严密的理论体系的科学家是( B ) A.亚里士多德 B.托勒密 C.哥白尼 D.泰勒斯7、电磁感应定律的发现者是( B ) A.伏打 B.法拉第 C.奥斯特 D.伽伐尼8、英国医生( B )首先发现了植物细胞的细胞核。

A.施莱登 B. 布朗 C. 艾弗里 D.施旺9、生物分类学的代表人物是 ( A ) A.林耐 B.拉马克 C.施莱登 D.达尔文10、最先把机体分为内环境和外环境,内环境还是能够保持恒定的学者是( B ) A.马让迪B.贝尔纳C.桑克托留斯D.格列森11、《海陆的起源》一书的作者是( A )A.魏格纳B.达尔文C.丹纳D.博蒙12、发现了遗传的连锁与交换定律的科学家是( B )A.艾弗里B.摩尔根C.孟德尔D.德佛里斯13、达尔文生物进化学说的中心内容是( B )A.用进废退学说B.自然选择学说C.过度繁殖学说D.生存斗争学说14、分子生物学诞生的标志DNA双螺旋结构模型建立的时间是( B )A.1950 B.1953 C.1956 D.194815、生物技术的核心是(D ) A.细胞工程; B.酶工程; C.发酵工程; D.基因工程二、多项选择题(将正确答案的字母填入后面的括号中,每题2分,共10分,多选、错选、漏选都不给分1、现代科学的五大基本模型包括( ABCDE ) A.宇宙演化的热大爆炸模型 B.粒子物理的标准模型 C.遗传物质DNA双螺旋结构模型 D.智力活动的图灵计算模型 E.地壳构造的板块模型2、技术的基本特征包括( ABC ) A.中介性 B.自然属性 C.社会属性 D.解释性 E.探索性3、英国物理学家开尔文说道:“只是在物理学晴朗天空的远处,还有两朵小小的令人不安的乌云。

高中化学用到的四十种实验仪器完整介绍

高中化学用到的四十种实验仪器完整介绍

高中化学用到的四十种实验仪器完整介绍高中化学实验课程是培养学生化学素养的重要环节。

在实验中,学生能够亲身体验化学实验的整个过程,探究化学规律,培养实验技能和实验操作的安全性。

高中化学实验课程需要使用许多实验仪器,以下是四十种常用的实验仪器以及使用和注意事项的介绍。

一、热学类1. 燃烧器:燃烧器是一种利用可燃气体进行燃烧的装置,可用于实验室示范或进行瓶装气体的加压。

使用方法:将瓶装气体接入燃烧器,打开燃气开关,并用点火装置点燃即可。

注意事项:使用时应保证周围没有易燃物品,避免发生火灾等危险。

2. 隔水加热器:隔水加热器可将容器中的液体进行沸腾加热,用于进行反应、加热固体和升华物质等操作。

使用方法:将隔水加热器与充水瓶连接,将加热器置于加热板上,将容器装入加热器中,加入适量的水或其他介质,通过加热板加热即可。

注意事项:使用时应注意加热过程中液面不能过高,避免加热过度和发生危险。

3. 加热板:加热板是一种用电加热的装置,可将实验容器加热到所需温度,用于进行物质的升华、溶解、热分解等操作。

使用方法:将加热板与电源相连接,将容器放置在加热板上,调节温度控制器以达到所需温度。

注意事项:使用时应注意温度控制不要过高,避免发生危险。

4. 烘箱:烘箱是一种用电或气体加热的装置,可对物质进行干燥和加热处理,用于实验中获得某些物质的晶体、晶体水或干燥物质。

使用方法:将待处理的物质放置在烘箱中,设定加热温度和时间,启动烘干装置即可。

注意事项:使用时应注意烘干过程中温度不要过高,避免发生火灾等危险。

二、分析类5. 台秤:台秤是一种用来称量物质重量的装置,精度较高,常用于定量分析等实验中。

使用方法:将待称量物质放在秤盘上,调整秤钩位置,读取秤盘所示的质量数值即可。

注意事项:使用时应注意秤盘的清洁和精度,避免影响实验结果。

6. 滴定管:滴定管是一种测定滴定液用量的装置,常用于酸碱滴定等反应中。

使用方法:将滴定管插入试剂瓶中,拔起活塞吸取一定量的试剂液,再慢慢将试剂液滴加到反应容器中直到反应终点。

中国科学院高能物理研究所

中国科学院高能物理研究所

中国科学院高能物理研究所中国科学院高能物理研究所(以下简称“高能所”)成立于1973年,是中国科学院下属的研究所之一,也是我国最大、最强的高能物理研究机构之一。

高能所的主要研究领域包括:高能物理、暗物质研究、核物理与强相互作用、加速器物理与技术、粒子探测技术、计算物理等。

高能所的历史可以追溯到上世纪五六十年代初期,那时候我国的学者们就开始接触和研究欧美的高能物理。

1964年,我国第一台高能物理实验室在北京大学成立,标志着我国高能物理的研究正式开始。

在之后的十几年时间里,我国高能物理研究的水平和领域不断拓展,1980年,高能所正式成立。

经过近50年的发展,高能所已经成为我国高能物理研究的重要基地,吸引了大量国内外优秀的科学家和研究生前来学习和研究。

高能所的主要研究方向是高能物理,这是现代物理学的一个重要分支。

高能所拥有一系列重要的高能物理实验装置,如中国大型科学装置——“北京顶点态电子-正电子对撞机”(以下简称“BEPC”)和“北京同步辐射装置”(以下简称“BSRF”),以及“Daya Bay”中微子实验等。

这些实验装置在高能物理、暗物质研究以及加速器物理等方面都取得了重要的成果。

高能所还致力于暗物质研究,这是现代天体物理学和粒子物理学中的热门问题之一。

高能所参与了许多暗物质探测实验,如“南极冰层下中微子天文台”(以下简称“IceCube”),该实验曾在南极发现了来自外太空的高能中微子信号,对暗物质研究做出了重要贡献。

此外,高能所还涉及核物理与强相互作用、粒子探测技术、计算物理等领域的研究。

在这些方面,高能所也多次取得了国际领先的成果。

高能所在人才培养方面也有着重要的作用。

高能所设立了研究生教育中心,每年都会吸引大量国内外的优秀研究生前来学习和研究。

同时,高能所还与国内外许多大学和科研机构开展合作,共同推动高能物理领域的发展。

未来,高能所将继续致力于高能物理研究的前沿问题,开展更加深入的暗物质研究,并继续在加速器物理、粒子探测技术等方面保持领先水平,为我国高能物理事业做出更多贡献。

物理学中的高能物理现象

物理学中的高能物理现象

物理学中的高能物理现象物理学是研究物质和能量相互关系的一门学科,可以分为许多领域,其中高能物理学是物理学研究的重要领域之一。

高能物理学专门研究高能粒子的运动和相互作用,是研究基础粒子物理学和宇宙学的重要工具。

本文将介绍一些高能物理学中的重要现象和实验探测方法。

1. 粒子加速器粒子加速器是物理学实验研究中用来加速和聚焦带电粒子(如质子、电子、质子等)的装置,是物理学研究高能粒子的重要工具之一。

通常使用强电场和磁场力来加速粒子,使其逐渐获得更高的速度和动能。

粒子加速器被广泛应用于高能物理学和核物理学,以及医学、生物学、材料科学等领域。

2. 粒子反物质与电子正负电子对湮灭反物质是指与通常物质相似的物质,但其所有量子数都相反。

当粒子与反粒子相遇时,它们可以通过电子正负电子对湮灭(即电子与正电子相遇,释放出能量)来相互毁灭。

电子正负电子对湮灭过程遵循质能守恒,即它们湮灭时所释放的能量等于它们加起来的静止能量。

电子正负电子对湮灭可以被广泛用于医学成像、核反应、光学脉冲等领域。

3. 强子共振强子是一种带有夸克的稳定粒子,包括质子、中子和多种介子等。

强子共振指的是在强子粒子与其他粒子(如光子或强子)碰撞时的一种短暂现象,这种现象导致强子粒子出现一系列峰和谷。

强子共振是被高能物理学家广泛利用于研究强子结构和强子动力学的工具。

许多强子共振都是在大型粒子加速器上产生的。

4. 中微子振荡中微子是一种电中性和微小质量(比电子小几百万倍)的粒子,它们是宇宙中最微小的粒子之一。

中微子振荡是指中微子在不同基态之间的转换,这种振荡可通过中微子产生的粒子相关震荡实验来检测。

中微子振荡是用于研究中微子性质和基本粒子物理学的重要工具。

5. 超新星爆炸超新星是一种极度亮且爆炸强度极大的天体现象,产生于超大质量恒星的死亡过程。

超新星爆炸在高能物理学中是一个重要研究领域,这是因为超新星爆炸是宇宙中能量释放最强的过程之一,产生了许多与基础粒子物理学有关的高能粒子。

高能物理学中的粒子探测技术

高能物理学中的粒子探测技术

高能物理学中的粒子探测技术在高能物理学中,粒子探测技术是非常关键的,它们被用来探测、识别和测量高能粒子,帮助科学家研究基本粒子的性质和相互作用。

这些技术能够提供对粒子的能量、动量、路径和种类等重要信息,为物理学家进一步探索基本粒子世界打下了坚实的基础。

一种常见的粒子探测技术是径迹探测器。

径迹探测器能够追踪高能粒子在探测器中的路径。

其基本原理是利用辐射敏感材料和探测器的结构,记录粒子在材料中的轨迹。

传统的径迹探测器通常采用闪烁体、流星探测器或者氢-氖层次计数器等材料,来测量粒子路径上的能量损失和位置信息。

透过多层次的径迹探测器,物理学家可以重建出高能粒子在探测器中的运动轨迹,并进一步分析反应事件。

相比之下,时间投影室技术是另一种重要的粒子探测技术。

时间投影室是可以测量带电粒子轨迹并重建二维或三维图像的气体探测器。

它利用高压气体和导线产生电离,通过电子漂移和扩散的方式来测量粒子的位置。

时间投影室具有高空间分辨率、较大的活动面积和较短的响应时间等优点。

它可以应用于高能线性对撞机和环形加速器等大型实验装置,用来重建高能带电粒子的轨迹,并提供精确的位置和动量信息。

除了径迹探测器和时间投影室,高能物理学中还使用了许多其他粒子探测技术。

例如,电磁量能器用于测量带电或中性粒子的能量。

电磁量能器通常由闪烁体、电磁铁和光电二极管等组成,能够将粒子的能量转化为光信号,并测量其强度。

而强子量能器则用于测量强子的能量和位置,采用的是比较厚的吸收材料,可以抑制强子和软辐射的效应。

除此之外,色散器、吗仑计数器、湮灭探测器等技术在高能物理学中也都有广泛应用。

粒子探测技术的发展,推动了高能物理学的进步。

随着技术的不断创新和完善,探测器的性能不断提高,使得科学家们能够更加精确地测量粒子的能量、动量和相互作用等重要参数。

例如,在大型强子对撞机(LHC)的ATLAS实验中,探测器精确测量了希格斯玻色子的质量,进一步验证了标准模型的预测。

高能物理实验技术的研究与应用

高能物理实验技术的研究与应用

高能物理实验技术的研究与应用高能物理实验技术是研究微观粒子和宇宙早期的重要手段,也是现代物理学的重要支撑。

它研究的对象主要是基本粒子的性质、相互作用和产生的宇宙尺度的效应等。

高能物理实验技术的研究与应用对于揭示物质的本质、认识宇宙的演化历史以及促进科学技术的发展具有深远的意义。

本文将从实验装置、探测器、数据处理和分析等方面对高能物理实验技术的研究与应用进行探讨。

高能物理实验装置是展开高能物理实验的重要工具。

加速器是高能物理实验装置的核心,它能够将带电粒子加速到非常高的能量,从而使粒子具有光速附近的速度,以便研究微观粒子的性质。

加速器的种类多种多样,如环形加速器、直线加速器等。

其中著名的加速器有欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC),这是目前世界上最大的粒子加速器,它能够对撞产生数千亿电子伏特的能量,用于探索微观世界的奥秘。

除了加速器,探测器是高能物理实验的另一个重要组成部分。

探测器可以追踪、识别、测量带电粒子的轨迹、动量、电荷等性质,从而为研究微观粒子提供基础数据。

常见的探测器有示踪探测器、电磁量能器、半导体探测器等。

这些探测器通过粒子与物质的相互作用来产生电信号,然后通过放大、测量等技术将信号转化为可以进行精确测量的电信号。

高能物理实验技术的应用是广泛的。

首先,高能物理实验可以为物理学的基本理论提供实验验证,从而推动基本粒子物理的发展。

通过实验观测和测量,可以对粒子的性质进行深入研究,例如发现新的粒子、测量它们的质量、自旋、电荷等物理性质。

同时,这些实验结果还可以用来检验和修正理论模型,从而推动理论物理的发展。

此外,高能物理实验技术还涉及到核能的利用和核辐射的控制。

实验中需要使用到核能源和射线,这就要求对核能的利用和放射防护技术进行研究和应用。

另外,高能物理实验技术还涉及到高精度测量和探测器技术的发展。

高能物理实验中,往往需要进行高精度的测量,以便更加准确地获得实验数据。

因此,研究和应用高精度测量技术具有重要意义。

高能物理学的现状与未来

高能物理学的现状与未来

高能物理学的现状与未来高能物理学是研究自然世界最基本粒子和它们之间相互作用的学科,它对于理解宇宙的起源和本质有着非常重要的意义。

目前,在高能物理学领域已经取得了很多重大的成果,例如发现了W和Z玻色子、发现了夸克、发现了希格斯玻色子等。

本文主要探讨高能物理学的现状和未来发展方向。

一、现状1. 实验项目当前高能物理学研究的重点是开展大型实验项目,例如:欧洲核子中心的大型强子对撞机(LHC):这是目前全球最大、能量最高的粒子加速器,其目的是模拟宇宙大爆炸时的条件,探索宇宙的本质。

在LHC中,高速运动的质子会产生大量的能量和粒子,它们以极高的速度碰撞在一起,从而产生新的基本粒子,这些粒子的性质可以揭示宇宙形成的过程。

国际直线电子对撞机(ILC):这是一种新型的高能物理实验装置,以更高的精度和更高的能量来研究基本粒子,其设计目标是比LHC更加灵活和精密,以探索更深层次的粒子和物理现象。

2. 研究方向目前,高能物理学的研究集中在以下方面:a. 粒子物理学:研究基本粒子的性质、相互作用以及它们之间的强度和范围。

b. 弦理论:这是一种理论物理学模型,试图统一所有基本粒子和相互作用,是探索更高层次的粒子力学的关键。

c. 宇宙学:利用高能粒子的能量来探测宇宙中的暗物质、黑洞等物体,以及研究宇宙中的起源和演化。

二、未来1. 普及化和国际化随着高能物理学的发展和进步,这个领域的理解和应用会向着更普及和国际化的方向发展。

更多的人将有机会在这个领域中工作和学习,不论是通过普及科普活动还是开展更广泛的国际合作。

2. 更高能量的实验设备为了更好地探究基本粒子的性质和相互作用,未来需要更高能量的实验设备。

例如,下一代圆形对撞机(FCC)将被建造在欧洲核子中心,其能量将超过当前的LHC,预计将成为未来粒子物理学的主要实验设备之一。

3. 弦理论和量子引力研究未来高能物理学的另一个重要方向是研究弦理论和量子引力。

这些领域的研究将为我们提供更深入和全面的理解,以帮助我们更好地理解基本粒子和它们之间的作用,以及宇宙的本质。

EFPT过程控制实验装置实验指导书

EFPT过程控制实验装置实验指导书

EFPT过程控制实验装置实验指导书EFAT/P过程控制实验装置简介1、实验装置简介2、控制对象:控制对象由⼯艺设备和现场仪表、电⽓负载三部分组成。

2.1 主要⼯艺设备包括:2.1.1 内部4.5KW三相星形连接电热丝,19升的热⽔夹套锅炉。

2.1.2 38升的⾼位溢流⽔箱(产⽣稳定压⼒的⼯艺介质——⽔)。

2.2.3 35升的液位⽔槽和105升的计量⽔槽。

2.1.4 配三相电机的循环⽔泵。

2.1.5 2只电磁阀(⽤于扰动)和28只⼿动球阀。

2.2 现场仪表包括:3、控制对象的图纸和⼿动阀的操作3.1 控制对象⼯艺流程和现场仪表总图总图实线内的图形、⽅框为安装在对象框架内的⼯艺设备及流量、压⼒、液位、温度信号的检测、变送、执⾏单元,虚线⽅框为安装在操作台上的变送、执⾏单元。

本控制对象通过切换22只⼿动阀开关可以组成不同的⼯艺流程。

在流程图表⽰阀半开半关。

删去这些截⽌状态的⼿动阀,就得到了变更后的⼯艺流程。

可⽤简化图的形式表⽰,如过程控制实验装置应⽤资料之⼀所⽰。

4、过程控制操作台4.1 操作台配电操作台⾯板的第⼀层为信号接线板。

接线板的左边是电源配电部分,其右边是从控制对象中传送来的现场仪表信号和电⽓负载。

⾯板的第⼆层和第三层⽤于插⼊实验板。

每层最多插⼊8块实验板。

4.2 信号板上与控制对象连接的现场仪表信号:虚线为可选件。

4.3信号板上与控制对象连接的电⽓负载a)循环⽔泵的三相电机(星形连接)供电端⼦U,V,W。

b)锅炉加热的三相电热丝(星形连接)供电端RL1, RL2, RL3, RN。

c)锅炉夹套加热的单相电热丝供电端⼦RL,RN(可选件)。

d)⾯板上标有“电磁阀”区域中的VD11、VD12端⼦内部已连接到⼀继电器,经继电器控制220V AC供电给电磁阀;同时该区域中标有“OV”(或-24V)端⼦应连接到同⼀⾯板上标有“24VDC”及“OV”端⼦区域的“OV”端⼦。

4.4 实验板简介4.5 使⽤注意事项⽔泵禁⽌空转:必须有⽔流通的情况下,⽔泵才能运转;第⼀次启动前必须将⽔泵注满⽔(在⽔泵上⼝有⼀只螺帽是注⽔⼝)。

高中化学实验装置图汇总(带图示)

高中化学实验装置图汇总(带图示)

人教版高中化学实验装置图汇总(必修一)章节名称实验名称实验原理实验装置仪器药品清单备注第一章第一节:化学实验基本方法过滤固体与液体混合物的分离仪器:漏斗、烧杯、玻璃板、铁架台(带铁圈)、滤纸药品:固液混合物操作要点:“一贴二低三靠”蒸发分离溶剂中的溶质仪器:蒸发皿、酒精灯、玻璃棒、铁架台药品:食盐水溶液注意:蒸发过程中要不断搅拌,在加热至有大量固体析出时要用余温加热蒸馏混合物中各组分的沸点不同仪器:蒸馏烧瓶、酒精灯、铁架台、冷凝管、锥形瓶药品:液体混合物加热前一定要检验装置的气密性萃取物质在互不相容的溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂把物质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来分液漏斗、烧杯、铁架台(带铁圈)进行分液操作之前一定要进行检漏第一章第二节:化学计量在实验中的应用配制一定量浓度的溶液C=n/V仪器:容量瓶、量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、托盘天平药品:氯化钠固体、蒸馏水容量瓶在使用之前一定要检漏第二章第一节:物质的分类丁达尔效应当一束光线透过胶体,从入射光的垂直方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的“通路”仪器:激光笔、烧杯药品:某种胶体第三章第一节:金属的化学性质加热金属钠钠受热后,与氧气剧烈反应,发出黄色火焰,生成一种淡黄色固体,过氧化钠仪器:小刀、铁架台(带铁圈)、酒精灯药品:金属钠注意安全金属钠和水的反应活泼金属和水的剧烈反应仪器:小刀、烧杯药品:蒸馏水、金属钠、酚酞注意观察实验现象铝与盐酸和氢氧化钠溶液的反应铝是两性金属,既能和酸反应又能和碱反应仪器:试管、架子药品:盐酸溶液、氢氧化钠溶液注意检查生成的气体第三章第二节:几种重要的金属化合物过氧化钠和水的反应过氧化钠可以与水反应生成氧气仪器:试管、火柴药品:过氧化钠、蒸馏水、注意检验生成的气体鉴别碳酸钠与碳酸氢钠酸式碳酸盐和正盐的通过加热来鉴别仪器:大试管、铁架台、试管、酒精灯药品:碳酸钠粉末、碳酸氢钠粉末、澄清石灰水注意试管在加热之前要保持干燥,否则要炸裂焰色反应很多金属或他们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色仪器:酒精灯、铂丝药品:盐酸、各种溶液三价铁离子的检验含有三价铁离子的盐溶液遇到硫氰化钾时变成红色仪器:试管、胶头滴管、药品:氯化铁溶液、氯化亚铁溶液、硫氰化钾溶液在滴硫氰化钾到氯化亚铁中时要迅速,防止氧化第四章第二节:富集在海水中的元素—氯氢气在氯气中燃烧氢气能和氯气又快又好的反应仪器:集气瓶、玻璃棒药品:纯净氯气、纯净氢气第四章第三节:硫和氮的氧化物二氧化硫溶于水二氧化硫具有漂白性仪器:试管、试管夹、酒精灯药品:二氧化硫、品红溶液、蒸馏水最后一步要加热褪色的品红溶液,观看实验现象第四章第四节:氨硝酸硫酸氨溶于水的喷泉实验氨气极易溶于水,1体积水大约可溶解700体积氨气仪器:圆底烧瓶、铁架台、烧杯、胶头滴管药品:蒸馏水、酚酞溶液、氨气氨与氯化氢的反应氨气与氯化氢反应生成氯化铵,反应剧烈仪器:玻璃棒药品:纯净氨气、纯净氯化氢加热氯化铵和氢氧化钙的混合物制取氨气2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O+2NH3仪器:试管、铁架台、棉花、酒精灯药品:氯化铵粉末、氢氧化钙粉末注意加热前保证试管干燥蔗糖与浓硫酸的反应浓硫酸具有氧化性和脱水性仪器:烧杯、玻璃棒药品:蔗糖、浓硫酸注意用量,保护环境,注意安全浓硫酸与铜的反应浓硫酸具有氧化性,氧化铜仪器:酒精灯、铁架台、试管、试管夹、药品:铜粉、浓硫酸、品红溶液注意检验生成的气体人教版高中化学实验装置图汇总(必修二)章节名称实验名称实验原理实验装置仪器药品清单备注第一章物质结构元素周期律元素性质与原子结构钾在空气重燃烧钾是一种活泼的金属,易与O2反应,在空气中燃烧钾可直接生成超氧化钾(K2O2)仪器:坩埚、酒精灯、三角架、泥三角药品:钾第一章化学键钠和氯气反应钠是活泼金属,常温下和氯气反应生成氯化钠仪器:铁架台、石棉网、集气瓶药品:钠、氯气第二章化学反应与能量化学能与热能铝和盐酸的反应2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑仪器:试管、砂纸、温度计、药品:盐酸、铝条第二章化学能与热能氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=2NH3↑+BaCl2+10H2O仪器:小木片、烧杯、玻璃棒、药品:Ba(OH)2·8H2O、NH4Cl第二章化学能与热能中和热测定反应NaOH+HCl=NaCl+H2O仪器:量筒、烧杯、玻璃棒、温度计药品:盐酸、NaOH第二章化学能与电能原电池原电池仪器:铜片、烧杯、导线、电流表药品:锌片、铜片、稀硫酸第二章化学能与电能氢氧燃料电池负极:2H2—4e-=4H+正极:O2+2H2O+4e-=4OH-第三章第一节甲烷与氯气的反应CH4+Cl2=CH3Cl+HCL仪器:铁架台、量筒、水槽药品:饱和食盐水、甲烷、氯气第三章第二节石蜡油分解实验石蜡油分解的产物中含有烯烃和烷烃仪器:铁架台、试管,塞子、导管、酒精灯、木块药品:石蜡油、石棉、碎瓷片第三章第三节乙醇与金属钠的反应2CH3CH2OH+2Na=2CH3CH2ONa+H2↑仪器:铁架台、试管、塞子、注射针头、烧杯药品:钠、乙醇第三章第三节酯化反应CH3CH2OH+CH3COOH=CH3COOC2H5+H2O仪器:铁架台、酒精灯、试管、塞子、导管药品:乙醇、乙酸、饱和碳酸钠△浓硫酸光照GZn Cu第三章第四节糖类、油质、蛋白质的水解反应C12H22O11+H2O C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(果糖)(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6(葡萄糖)仪器:铁架台、石棉网、试管、烧杯、滴管、酒精灯、药品:蔗糖、稀硫酸、新制氢氧化铜、氢氧化钠第四章第一节铝热反应2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑仪器:铁架台、滤纸、蒸发皿、砂纸、药品:镁带、氯酸钾、氧化铁、铝粉、砂子第四章第一节海水蒸馏原理示意图仪器:铁架台、石棉网、酒精灯、烧瓶、冷凝管、尾接管、锥形瓶、玻璃导管、药品:海水第四章第一节从海带灰中提取碘5I-+IO32-+6H+=3I2+3H2O2I-+H202+2H+=I2+2H2O仪器:铁架台、酒精灯、石棉网、坩埚、玻璃棒、烧杯、滴管、药品:干海带、酒精、蒸馏水、稀硝酸、双氧水、淀粉溶液催化剂催化剂电解冰晶石人教版高中化学实验装置图汇总(选修一、二、三)章节名称实验名称实验原理实验装置仪器药品清单备注选修一生命的基础能源糖类蔗糖的还原性CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO+2[Ag(NH3)2]OH→CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-COONH4+2Ag↓+3NH3↑+H2O葡萄糖、氨水、AgNO3酒精灯、试管夹、试管淀粉的水解(C6H10O5)+nH2O→nC6H12O6淀粉、硫酸、水、碘溶液、试管、滴管生命的基础——蛋白质蛋白质的性质——盐析与变性蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏,导致其理化性质的改变和生物活性的丧失。

带电粒子在磁场中三维空间运动例析

带电粒子在磁场中三维空间运动例析

带电粒子在磁场中三维空间运动例析带电粒子在磁场中的运动是一个非常有趣和复杂的物理现象。

它涉及到电磁力的作用,使得粒子在三维空间中呈现出各种不同的轨迹和运动方式。

本文将对带电粒子在磁场中的三维空间运动进行全面评估,并结合理论和实验研究,探讨其深度和广度。

1. 磁场对带电粒子的作用磁场是一种能够对带电粒子施加力的物理场,其作用力可以用洛伦兹力公式来描述。

当带电粒子进入磁场时,所受的洛伦兹力会对其运动轨迹产生影响,导致其呈现出复杂的运动状态。

在三维空间中,带电粒子受到磁场作用的情况更加复杂,需要通过数学和物理模型来进行分析和解释。

2. 磁场中带电粒子的螺旋运动在磁场中,带电粒子通常会呈现出螺旋状的运动轨迹。

这是由于洛伦兹力的作用使得粒子在磁场中受到一个向心力的作用,从而导致其沿着磁场线方向进行螺旋运动。

这种螺旋运动在三维空间中会呈现出不同的倾斜角度和周期,可以通过数学模型和实验数据进行详细分析。

3. 磁场中带电粒子的偏转和漂移除了螺旋运动外,带电粒子在磁场中还会产生偏转和漂移的现象。

这是由于不同能量和角动量的粒子在磁场中会受到不同的力的作用,从而导致其运动轨迹发生改变。

这种偏转和漂移在三维空间中呈现出复杂的轨迹和运动方式,需要通过理论模型和实验验证进行全面分析。

4. 磁场中带电粒子的稳定性和失稳性带电粒子在磁场中的运动既具有稳定性,也存在失稳性的情况。

稳定性主要表现为粒子在磁场中可以呈现出稳定的螺旋运动轨迹,而失稳性则表现为粒子在特定条件下会呈现出不规则或不稳定的运动状态。

这种稳定性和失稳性在三维空间中的体现需要通过理论分析和实验研究来深入探讨。

5. 个人观点和理解带电粒子在磁场中的三维空间运动是一个非常有趣和复杂的物理现象,其涉及到电磁力和粒子运动学等多个方面的知识。

通过对其深度和广度的评估,我深切认识到了这一现象的复杂性和重要性。

在未来的研究和实践中,我们需要借助数学模型和实验手段,来更好地理解和解释带电粒子在磁场中的三维空间运动。

高能粒子

高能粒子
径迹探测器包括云室、泡室等探测装置。在历史上,人们曾利用这类探测器在科学上得到重要成果。例如, 1932年,C.D.安德森用云室发现了正电子。1960年,中国科学家王淦昌发现反西格马负超子所用的探测器就是 24升丙烷泡室。但是,这类探测器已不属于现代的主要实验装置。
在同步加速器上进行高能物理实验,常使用前向谱仪。这是在束流前进方向上有目的地安排一系列电探测器, 包括闪烁描迹器、多丝正比室、漂移室、契仑科夫计数器、全吸收量能器等探测装置。例如,用来发现J粒子的双 臂谱仪就是一种前向谱仪。
当带电粒子在介质中的速度大于介质中的光速时,会产生一种类似于声学中的“冲击波”一样的辐射,称为 切连科夫辐射。切连科夫因为发现这种辐射而获得了诺贝尔奖。
高能粒子高能粒子实验装置指的是用以发现高能粒子并研究和了解其特性的主要实验工具。高能物理实验需 要三大条件:一是粒子源;其次是探测器,用以观察、记录各种高能粒子,大体上可以分成电探测器和径迹探测 器两类;第三是用于信息获取和处理的核电子学系统。
粒子物理实验所得到的粒子散射截面等数据,结合大爆炸宇宙学恰好可以解释宇宙中元素的组成和相对丰度。
在137亿年前,宇宙诞生并开始膨胀,原始宇宙处于超高温和超高密度的状态,超高能光子激发出大量的粒 子,光子们走不了几步就会与某个粒子(比如电子)碰撞,光根本透不出来,不得不与其它粒子形成了热平衡 (平衡辐射又叫普朗
实验装置 探测原理
1930年,美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,并因此获得了诺贝尔奖,但由于相对论效应,粒子的加速 会使质量增大,从而只能使粒子获得几百keV的能量 。
同步加速器的发明克服了这一缺点,美国费米实验室的质子同步加速器轨道半径为1km,利用超导磁场,可 将 质 子 加 速 到 1 Te V 。

同步辐射应用于软 射线探测器的标定!

同步辐射应用于软 射线探测器的标定!

同步辐射应用于软 ! 射线探测器的标定 !
!) !) 孙可煦!; 易荣清!; 江少恩! 杨家敏! 黄天晅! 崔延莉! 杨国洪! 丁永坤! 刘慎业! 张保汉! 王红斌! 温树槐! 郑志坚! 江文勉! 赵永宽! 崔明启" 朱佩平" 赵屹东" 黎刚" 朱杰" 郑雷" 唐锷生"
( ! 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 高温高密度等离子体国家重点实验室 ( " 中国科学院高能物理研究所同步辐射国家重点实验室 北京 绵阳 #"!$%%) !%%%&&$)
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标定结果分析与应用
由于篇幅有限, 这些标定探测元器件在 +&, 中 的应用仅以软 % 光能谱测量为例, 软 % 光能谱测 量以 %-’ 阵列谱仪为主, 它涉及的探测元器件有 光阴 滤光片、 平面镜和 %-’, %-’ 基本工作 原 理, 极吸收 % 光产生光电子及部分俄歇电子与荧光, 除 少部分光电子及荧光能逃出阴极表面外, 大部分能 量以光电子动能形成沉积于阴极表层吸收区内, 这 部分光电 子 与 其 他 原 子 相 互 作 用, 使更多原子受 激, 产生更多低能自由电子, 称此为次级电子, 次级
图A
光源单色性研究结果
( D) 光子能量 31196 处未加前置滤片的光栅透射谱; (K) 加 G: 滤片后的光栅透射谱
#
实验结果
共进行了 3 轮标定实验, 主 !"#$ 束线建成后, 要工作有 &’( ( 4L, 灵敏度、 平面镜与多层镜的 4=) 反射率、 滤光片的透过率、 透射光栅的衍射效率及其 结构参数的测量、 软 & 光胶片的能谱响应、 & 光 ))( 与 & 光条纹相机的静态性能研究等等 % 图 ! 给出部 分软 & 光探测元器件能量响应标定结果 %

真空紫外(VUV)光谱

真空紫外(VUV)光谱

纳米ZnO紫外激光材料
国际前沿的新热点 极强的商业背景
1997, Science ”Will UV Lasers Beat the Blues”, 日本,香港 1998, PRL(Cao H.), 纳米份体中观察到 UV激光 1999, 在美国召开首届国际ZnO专题会 2001, Science等报导: 纳米线,带,棒 极强的自组装特性
薄膜发光lasing下图美国wakeforest大学测试结果zno单晶与薄膜ustc的时间分辨光谱电压的光谱响应纳米结构zno薄膜的紫外发光随激发密度的增加超线性增长绿带发射呈亚线性增长并趋于饱和激光泵浦下可产生紫外激光
真空紫外(VUV)光谱
在发光材料中的应用
施朝淑
中国科学技术大学物理系 国家同步辐射实验室
100
不同温度下CeF3晶体发光的激发谱
10
结果表明: 290nm中心-→340nm中心, Ce3+→ 受缺陷干扰的Ce3+ 的能量传递
1 0 50 100 150 200
Deacy Time (ns)
CeF3晶体发光(340nm)的衰减曲线(T=350K)
PWO在4-150eV的激发谱
(400nm发射)
(缩短5个量级),具有‘反常’特点(已被否定)
现研究的纳米材料: (1) 紫外激光: ZnO薄膜, ZnO颗粒(即其掺杂) (2)高效红光:Y2O3:Eu, Y2SiO5:Eu, Gd2SiO5:Eu (3)高效快闪烁体: Y2SiO5:Ce, Gd2SiO5:Ce
(降低生成温度,熔点 1600C , 2000C)

Several special structure of ZnO: (a)nanobelt, (b)tetrapod-like crystals, (c)nanorods and (d)nanowires

高能物理的粒子探测技术

高能物理的粒子探测技术

高能物理的粒子探测技术随着科技的不断发展,高能物理研究在推动人类对宇宙本质的认识方面发挥着重要作用。

而粒子探测技术作为高能物理实验的关键环节,不断创新和改进,为科学家们提供了更准确的数据和重要的信息。

本文将探讨高能物理的粒子探测技术及其重要性。

一、概述高能物理实验室通常采用加速器作为实验装置,用来加速粒子的能量,使其达到极高的速度。

这些高能粒子撞击探测器,然后通过探测器记录和测量粒子的性质和行为。

这些探测器是高能物理研究中最重要的工具之一,其设计和性能直接决定了实验结果的准确性和可靠性。

二、粒子探测器的类型粒子探测器可以分为径迹探测器、电磁探测器和能量测量器等几种类型。

径迹探测器主要用于测量带电粒子的运动轨迹,包括它们的弯曲半径、动量和电荷。

电磁探测器则用于测量带电粒子的电荷、轨道和能量等信息。

而能量测量器则主要用于测量未带电粒子的能量和动量。

这些不同类型的探测器在高能物理实验中相互配合,为科学家提供全面准确的粒子信息。

三、粒子探测器的原理与设计粒子探测器的原理与设计是建立在先进的物理学知识和技术基础之上的。

在径迹探测器中,典型的设计是利用电离、湮灭或闪烁等效应来测量粒子的位置和运动轨迹。

而电磁探测器则通过粒子与探测装置中的物质发生电磁相互作用来测量粒子的能量和方向。

能量测量器则利用粒子与物质发生电离、湮灭或产生电磁辐射等过程来测量粒子的能量。

这些原理的巧妙应用,使得粒子探测器能够准确地记录和测量高能物理实验中的粒子信息。

四、粒子探测器的发展与创新随着高能物理研究的不断深入,粒子探测器也在不断发展和创新。

原始的探测器通常由大量的物质构成,对粒子的测量结果存在一定的误差。

为了减小这种误差,科学家们采用了高分辨率探测器、微细探测器和探测器的堆叠等创新方法。

高分辨率探测器能够更加准确地测量粒子的性质,微细探测器则可以提供更详细的粒子轨迹信息。

而探测器的堆叠则可以增加探测器的灵敏度和能量分辨率,提高实验数据的准确性。

物理实验技术中的强场物理实验方法与技巧

物理实验技术中的强场物理实验方法与技巧

物理实验技术中的强场物理实验方法与技巧强场物理实验是现代物理学中的重要研究方向之一。

它探索了物质在极端条件下的行为,并为我们提供了深入理解自然界的机会。

在强场物理实验中,正确选择实验方法与技巧是确保实验结果精确可靠的关键。

本文将介绍一些常用的强场物理实验方法与技巧,希望对读者进一步了解该领域具有一定的启发和帮助。

一、脉冲激光技术脉冲激光技术是强场物理实验研究中常用的手段之一。

激光通过聚焦后能够在物质中产生高能粒子,从而实现对物质进行操控和研究。

在实验中,使用纳秒或皮秒激光脉冲可以实现强激光与物质的相互作用,观察到光-物质相互作用的动力学过程。

而飞秒激光脉冲则可以研究物质中的超快非线性光学效应,如非线性吸收、非线性折射等。

因此,合理选择脉冲激光技术能够提高实验效果,增强实验结果的可靠性。

二、超导磁体技术超导磁体技术是利用超导体在低温下具有零电阻和完全排斥磁场的特性制造高磁场的一种技术。

在强场物理实验中,超导磁体被广泛应用于磁共振成像、核磁共振、高分辨质谱等领域。

超导磁体的磁场强度和均匀性对实验结果影响巨大,因此在设计和制造超导磁体时需要仔细考虑磁体的结构和材料选择,并采取相应的调整和优化措施。

三、等离子体技术等离子体技术是实现高能物理实验的重要手段之一。

等离子体是一种由带电粒子和自由电子组成的物质,具有导电性和磁性,能够产生强磁场、强电场和高温等极端条件。

通过利用等离子体技术,可以探测和研究高能粒子的行为,如核聚变反应、天体物理等。

在等离子体实验中,需要考虑等离子体的稳定性和控制技术,以确保实验结果的精确性和可重复性。

四、粒子加速器技术粒子加速器是实现高能物理实验的重要设备。

通过高能粒子的加速和碰撞,可以研究粒子的结构、相互作用以及宇宙中的基本性质。

在实际实验中,需要设计和制造具有高能粒子加速和探测能力的加速器,并合理选择加速器的工作参数,以确保实验目标的实现。

此外,通过合理设计实验装置,可以避免加速器束流与环境的相互作用,减少实验误差。

高能物理实验与粒子物理学

高能物理实验与粒子物理学

高能物理实验与粒子物理学一、引言高能物理实验与粒子物理学是科学家们对宇宙最基本的构成和物质运动规律的探索。

通过利用先进的实验设备和技术手段,科学家们已经取得了众多突破性的发现和研究成果,不断丰富和深化我们对宇宙和物质的认知。

二、大型实验装置高能物理实验需要借助于大型实验装置来进行粒子加速、碰撞和探测。

例如,位于瑞士和法国边境的欧洲核子研究中心(CERN)是目前世界上最大的粒子物理研究机构,拥有世界上最强大的粒子对撞机——大型强子对撞机(LHC)。

LHC的规模庞大,它的环形隧道周长达27公里,能够加速来自两个方向的质子束流,并使其在高能量下发生碰撞。

通过对高能粒子间的碰撞过程进行观测和分析,科学家们可以揭示元素最基本的构成和宇宙的进化规律。

三、基本粒子和标准模型粒子物理学是研究物质和能量最基本单位的科学,它关注的是基本粒子的属性和相互作用。

标准模型是对粒子物理学所了解的最基本粒子和它们相互作用的描述,包含了费米子(如夸克和轻子)和玻色子(如光子和强子)。

通过高能物理实验,科学家们确认了标准模型的准确性,并发现了一些重要的粒子,如希格斯玻色子。

然而,标准模型无法解释一些重要问题,如暗物质、反物质和引力等,这成为粒子物理学的重要研究方向。

四、新一代实验装置为了进一步深化对宇宙和物质的研究,科学家们在建造新一代的实验装置。

例如,LHC的升级——高亮度大型强子对撞机(HL-LHC)将在未来数年内投入使用。

HL-LHC将以更高的能量和强度进行碰撞,有望探测到更多新粒子的存在。

此外,中国正在建设一座世界级的加速器装置——中国-欧洲粒子物理研究中心(CEPC)。

CEPC将具有较高的粒子能量和较高的灵敏度,可以进行更精确的实验,探测到更多粒子之间的相互作用,有望带来重大的科学突破。

五、实验与理论的互动高能物理实验与理论的互动密不可分,理论的指导是实验的基础,实验的发现则能够验证或启发理论的进展。

科学家们通过理论预测,提出新的观测建议,并与实验室的科学家密切合作,在实验结果和理论模型之间进行对比和验证。

XRF的原理介绍

XRF的原理介绍
现阶段国内外XRF仪器的数据分析软件主要分为以下几种理论分 析模型基础:经验系数法/理论@系数法/FP法等。相互间互有侧重, 自成一体。
华唯产品集合二十多年分析模型研究基础,结合长期的实验结果, 成功的将三类理论模型进行结合,应用与华唯产品的数据分析软 件中。考虑各类变量最多,剔除各类影响因素最多。充分适合与 多材料的工厂生产实际需求。
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高压电源的技术参数与说明
关键技术参数:稳定性,包括:
输入电压input voltage: DC +24v DC +- 10%, 输入电流:4.0A(最大maximum) 输出电压Output voltage: 0 -50Kv @ 1mA 电压稳定性: 最大功率Maximum Power: 50W
26.084 3.133 3.355
29.710 3.604 3.897
77.843 9.704 11.481
80.103 9.980 11.853
84.775 10.542 12.626
87.168 10.828 13.026

2.121 2.195 2.343 2.420
定性分析的原理
一次X射線
通过率大幅度降低 中国七、五科技攻关已经掌握了X荧光的多元素
分析技术,X光管生产技术已经成熟,我司技术发 源与七、五科技攻关,目前积极参于光管制造厂家 的生产制造过程,设计并定制了专有型号,对上述 因素进行了设计改良,充分确保X光管的高寿命。
探测器(光信号转换成电信号单元)
Θ=45度
DC 5V input
edxrf原理介绍与华唯原理介绍与华唯xrf系列产品大纲大纲?基本原理?硬件结构?核心部件xraymn物理学基础产原子核eeeee0e0ee1exrayee1e0kxrayee2e0kkl产生x射线射线的ex光管产生的xraye2的机理机理x射线激发所产生的分析线mn原子核eklkkllm特性x射线的能量kkllm13al鋁1487155714si矽1740183617cl氯26222816能量kev原子序号元素符号中文名17cl氯2622281624cr鉻54125947057326fe鐵64007058070528ni鎳747282650852086929cu銅804289040930095033as砷10532117241282131734se硒11208124941379141935br溴11908132891480152646pd鈀21123238092838302146pd鈀21123238092838302147ag銀22103249322983318548cd鎘23108260843133335551sb銻26272297103604389779au金6813077843970411481212180hg汞7010780103998011853219582pb鉛74160847751054212626234383bi鉍762538716810828130262420定性分析的原理一次一次x射線一次一次x射線元素a的螢光x射線元素a和元素b的螢光x射線一次一次x射線由元素a所构成的样品由元素a和元素b所构成的样品元素b的螢光x射線由元素b所构成的样品对由元素a和元素b所构成的样品进?所构成的样品进?x射线照射后各个元素都会发生荧光各个元素都会发生荧光x射线但因两者所持能?强??同所以可以辨别
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第14卷 第5期强激光与粒子束Vol.14,No.5 2002年9月HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMS Sep.,2002 文章编号: 100124322(2002)0520767204高能密度物理实验装置FP 21及其应用Ξ杨礼兵, 孙承纬, 廖海东, 胡熙静(中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳621900) 摘 要: 综述了由高能密度物理装置FP 21驱动的固体套筒内爆研究情况。

主要内容包括FP 21脉冲功率装置的特性和所进行的主要物理实验:铝套筒内爆、双套筒碰撞和微喷射、套筒的内爆脉冲屈曲等,给出了各类实验的典型结果。

关键词: 电磁内爆; 固体套筒; 物理实验 中图分类号: O361.3 文献标识码: A 对于研究在cm 3尺度上的强汇聚冲击驱动和等熵驱动压缩,固体套筒内爆技术有着独特的能力。

且由于测试和实验参数控制容易,使其在验证计算编码方面亦有优势[1],这项技术在国外受到相当重视[2~4],美国LANL 的Pegasus II 装置(4.3MJ )的驱动速度达13km/s ,内爆压力达0.1TPa 。

新建的A TLAS 装置(23MJ ,480kV ,16nH ,0.48亿美元)对47g 的标准套筒,驱动电流近30MA ,内爆速度近14km/s ,该装置于2000年年底已通过验收,并在2001年进行了17次系列实验,目前正迁往内华达实验场安装调试,准备投入次临界试验应用。

FP 21是近年来中物院组建的、应用于高能量密度物理实验的脉冲功率装置,是国内第一台同类的实验装置,它利用电磁驱动套筒内爆的技术,可广泛应用于特殊条件下套筒内爆动力学行为、高速飞片的驱动、材料特性以及基础科学和技术研究。

迄今为止,在FP 21装置上已正式进行了50余发典型的物理实验,主要包括套筒内爆行为、微喷射、内爆屈曲三大类。

本文将简要回顾FP 21装置概况,并给出相关物理实验的结果及分析。

1 FP 21脉冲功率装置概况 FP 21装置主要包括能源系统、汇流器件、靶室、闭合开关等。

能源系统由216台MCF5024脉冲电容器构成一个二级的Marx 电容器组,最大贮能为1.08MJ 。

电容器组额定电容量为216μF ,额定电压100kV (±50kV 充电),对圆柱形电感负载最大电流可达4MA ,上升沿约7μs 。

汇流器件均采用6mm 厚的T 字型铝合金板,中间采用不同的固体介质混合绝缘(聚酯薄膜和环氧板)。

闭合开关是FP 21装置上的一个关键部件[5]。

由于技术和工程上的因素,一直采用爆炸驱动的闭合开关,即用雷管(或加小量炸药)驱动特殊部件产生金属射流,进而穿透绝缘膜导通开关两极。

Fig.1 A typical solid liner图1 典型固体套筒示意图 为了限制反向电流,根据实验要求串入相应的熔断铝膜。

一个典型的负载套筒如图1所示。

它由L5纯铝材料制作而成,当脉冲功率对套筒放电时,电流分布在套筒的外表面趋肤层并产生一个强磁场。

几何参数的选择是由一维磁流体力学计算出来的,在此条件下能保证套筒内表面为固态。

套筒内部视物理实验要求可以是空的,也可以是其它负载,为了提高碰靶时的压力,在套筒内部覆一层重材料,这种结构也称为复合套筒,它在冲击压缩方面有着很重要的意义。

在测试系统方面,由于条件限制,现主要安装有电流探头和高速摄影机,需要增加的还有X 光照相、激光纹影、V ISAR 、光学探针等。

2 固体套筒内爆 根据安培定律,当套筒流过电流I 时磁场与电场的相互作用将会产生一个指向轴线的内聚力(图1),大小Ξ收稿日期:2002201209; 修订日期:2002206220基金项目:中国工程物理研究院行业预研基金资助课题(20010103)作者简介:杨礼兵(19682),男,硕士,副研究员,主要从事电磁内爆技术和Z 箍缩物理研究;绵阳9192108信箱。

为μ0I 2/8π2R 2,其中R 为套筒的外半径。

在电磁内爆进程中,在同样的电流作用下,这个向心力将越来越大,这是与炸药爆轰产物驱动的内爆有实质性区别的地方。

因此,在原理上电磁内爆可以把一定质量的套筒驱动到任意高的速度。

作为一般性概念,当1MA 电流流经10mm 半径的套筒时,在壁上产生的磁场强度为20T ,磁压力为160MPa 。

利用相关的磁流体力学模型,套筒内爆能获取的最大速度正比于金属爆炸时的比作用量,反比于材料的密度[6]。

金属纯铝因其低密度和高电导率特性,表明它是获取最大速度的较好材料。

Fig.2 Basic structure for liner or composite liner implosion图2 复合套筒内爆时的负载区基本结构图 当无内复合层(如铜、钨等材料)时,可进行单质套筒内爆研究。

当套筒内部有工作介质时(如易于产生X 射线的低密度泡沫材料或气体),主要进行套筒压缩靶的各种物理实验。

复合套筒是一个内爆黑腔,可形成性能良好、持续时间很长的辐射源,或得到物质的高压缩状态。

当套筒内部为真空时,只能单一的研究套筒的内爆行为。

图2是复合套筒内爆实验时的负载区示意图。

目前在FP 21上暂未进行复合套筒的技术研究。

图3,图4给出内爆过程的实验结果与一维数值模拟结果[7],其中FP 21装置工作电压70kV ,铝套筒直径<41.2mm ,壁厚0.6mm ,高20mm ,驱动电流为3.2MA ,内爆速度为3.0km/s 。

从图中可以清晰地看到套筒在轴线上碰撞以后的反弹现象。

12experimental current (MA );22computing current (MA );32inner radius (cm );42outer radius (cm );52inner boundaryvelocity (km/s );62outer boundary velocity (km/s )Fig.3 Results of experiment and computing 图3 实验结果与计算结果的比较Fig.4 Comparing experimental results to computing results of liner radius change soild line 2computing results ,signal 2experimental results 图4 内爆过程铝套筒内外半径变化实验与计算结果的比较3 微喷射实验 初始半径(r 0,r c )不同的双套筒碰撞产生微喷射是固体套筒内爆的一个具体应用,这时外套筒在电流驱动下内爆并碰撞静止的内套筒,引起后者壳层内产生聚心冲击波。

当冲击波传播到内套筒的内表面时,根据其材料的性质以及冲击波条件的不同,在材料内部或表面都会发生一系列的复杂现象。

如部分物质颗粒将以比自由面运动速度快得多的速度从自由面处喷射出来形成微射流或微粒子喷射,或者由于杂质存在而构成区域阻抗不匹配产生微层裂喷射,或因局部晶格之间剪切和相对滑移形成热点,造成局部熔化或汽化,进一步诱发离子喷射式射流。

就材料本身而言,因还有表面尖端毛刺、共晶体(易熔物)、颗粒、夹渣、空隙等缺陷,它们的存在就相当于金属内部存在密度的不连续性,因而在强冲击波的作用下,促使材料发生一系列动力学过程。

在外套筒碰撞内套筒时,其碰撞速度由下式决定v 2c =(μ02π)hI 2p m ln (r 0r c)(1)867强激光与粒子束第14卷考虑一个具体尺寸:r 0=24mm ,r c =15mm ,h =20mm ,m =3.4g ,从而v c =3.5km/s 。

碰撞时内套筒中冲击波压力的量级可由Hugoniot 关系得到,对于同种材料,冲击波压力为Fig.5 Configure of driver ,target and collimator 图5 驱动器、靶和狭缝配合示意图p S =14ρv c(2c +S v c )(2)ρ为套筒材料密度,c 为声速,S 为材料常数。

对于铝材料,c =5.33km/s ,S =1.33,从而p S =38GPa 。

原则上说,提高驱动电流就可以增加碰撞速度乃至增大冲击波压力,但是为了保证驱动套筒以固体状态(至少内表面必须如此)碰靶,就必须增大驱动套筒的质量和初始半径等,并优化内爆时间。

另一方面,如果v c 不变,采用高密度材料也可增加冲击波压力,然而系统地考虑电磁驱动内爆的特点和焦耳加热的制约,数值模拟结果表明铝仍是电磁驱动碰撞的最好材料。

对于复合套筒(外层为铝,紧贴内层为高密度材料钨或铂),可提高冲击波压力2~4倍。

但该类套筒的制作技术相当复杂,且其内爆动力学过程也有些差异。

图5是双套筒碰撞的实验布置结构,图6是分幅照相观察到的射流形成情况。

其中驱动器是纯铝空心套筒,直径为44.8mm ,壁厚0.4mm 。

靶套筒为合金铝(L Y12),直径为22mm ,壁厚1mm 。

狭缝套筒直径16mm ,壁厚1mm ,FP 21工作电压为70kV 。

利用一维多区计算得到碰靶时的压力约20GPa。

Fig.6 Results of micro jet (axial ,jet is on the right 2up position )图6 微喷射实验结果4 内爆屈曲行为 内爆屈曲是内爆动态加载条件下结构失稳的一种可能的不稳定性模式,又称之为Bell 2Plesset 不稳定性。

它属于二维乃至三维流体动力学研究范围,与材料的屈服弹性、应力2应变性能、加载条件等诸多因素有关[8]。

此项内容在导弹、火箭、舰艇等军用结构设计中考虑较多,但在电磁内爆技术研究范围中国内外少见报道,由于此类失稳是造成柱壳或球壳内爆中初始扰动的主要来源,其重要性不亚于加速过程中的R T 界面不稳定性和初始冲击时的RM 不稳定性。

在数值模拟方面,径向载荷下的动态脉冲屈曲理论及分析方法主要有[8]:无限长壳塑性流屈曲的“正切”模量理论,无限长壳的弹性流屈曲理论,无限长壳的弹塑性流屈曲综合理论,有限长壳动态脉冲屈曲理论等。

在线性化近似条件下每种方法都可给出壳体发生动态屈曲的临界载荷、临界波数、占优模式波数等结果。

Fig.7 Pulsed buckling during liner implosion 图7 内爆中的脉冲屈曲 根据相关的理论研究结果,表明在脉冲载荷下,某些谐波增长迅速,并将使壳体呈临界波数的皱纹形状。

对于具有相同半径厚度比值的球形或柱形壳体,其临界波数是相似的。

随着这个比值的增大,屈曲行为将从塑性转向弹2塑性,以至完全弹性行为。

实验中设计了几种不同材料、不同半径厚度比值的套筒(柱形壳体),相关的数值模拟及材料实验正在进行之中。

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