利用不同波长和光强的纳秒激光, 对Kr原子团簇进行了激光电离的飞行时间质谱研究, 观察到Kr高价离子价态显著地依赖于激光波长, 当分别用波长为1064, 532, 355和266 nm的激光照射Kr原子团簇时, 可分辨的离子最高价态分别为+17, +11, +4和+2价; 然而离子价态与激光功率密度的依赖关系并不明显。实验结果支持“多光子电离-逆轫致吸收加热-电子碰撞电离”三步电离模型, 表明电子碰撞电离是高价离子产生的主要途径。

利用Bathe过势垒模型, 对飞秒强激光场中异核分子团簇((CH4)n, (CD4)n, (D2O)n)的爆炸动力学过程进行了理论研究。结果表明:异核团簇爆炸后产生的离子能量与团簇初始半径的平方呈线性关系, 爆炸机理为典型的库仑爆炸。研究发现, 异核分子团簇发生库仑爆炸后的氘离子能量高于飞秒强激光和单核的(D)n团簇相互作用后产生的氘离子能量, 显示异核团簇中高Z元素电离后产生的高价离子对低Z元素离子有很强的加速作用。

飞秒激光烧蚀过程中的微能量传导过程包括两个阶段：1）脉冲激光入射到物质上时电子对激光能量的吸收过程；2）激光脉冲照射后电子所吸收的能量在物质中重新分布导致的材料去除过程，即相变过程。本文讨论了飞秒激光，特别是功率密度在1013 ~ 1014 W/cm2的脉冲与宽禁带物质相互作用中相变过程的理论研究进展，分析了飞秒激光烧蚀过程中的材料去除机理，尤其是热气化和库仑爆炸两种机理。根据对飞秒激光烧蚀中微能量传导过程的讨论，总结了烧蚀阈值功率密度和烧蚀深度计算方面仍有待解决的问题。

本文使用一维双列氢原子团簇模型对强激光场中的团簇动力学过程进行了数值模拟。计算所得的质子最大动能和能谱均与他人的计算或实验结果符合较好,但计算大为简化。表明本文所述模型适用于氢原子团簇模拟。本文亦根据逸出质子数量随入射激光强度变化的规律总结出一个描述团簇库仑爆炸的光强阈值公式。

We use an electrostatic model to study the average kinetic energy of ions ejected from the pure Coulomb explosions of methane clusters (CA4)n (light atom A=H and D). It is found that the ratio of the average kinetic energy of the ions to their initial average electrostatic potential energy is irrelevant to the cluster size. This finding implies that as long as the ratio is given, the average kinetic energies of the ions can be simply estimated from their initial average electrostatic potential energies, rather than from the time-consuming simulations. The ratios for the different charge states of carbon ions are presented.

用2.5 MV静电加器提供的高品质微团簇束与固体、气体和大尺度团簇(100-＞1000原子/团簇)碰撞,超强飞秒激光与大尺度氘团簇相互作用,研究微团簇在大尺度团簇中的库仑爆炸特性,研究超短超强激光场中大尺度氘团簇的聚变机理.本文将介绍此项实验研究的进展.

快分子离子穿过固体时会产生库仑爆炸(Coulomb Explosion),尾流效应是库仑爆炸中的一个显著特性.HD+2的爆炸能谱在实测中发现了一些引人注目的特性:1)H+的尾流效应特别显著;2)H+的能谱结构非常类似HeH+中H+的能谱;3)尾流效应在D+的能谱中体现得很弱.这些特性对分析了解HD+2的结构和物理化学性质有很大的帮助.本文依照"尾流"效应(Wake Effect)的等离子体模型,将爆炸中两个D+产物的尾流场近似认为一个He+的尾流场,模拟计算了1.4977 MeV HD2在100 nm碳膜中分解后0°方向的能谱形式.给出了相同条件下的实验结果,得到了非常接近的结果,并将两者作了比较和分析.文中同时给出了D+的实验能谱,对D+的尾流效应相对较弱作了分析,指出对不同产物分辨的差异、产物的非直线运动等是造成D+尾流效应弱的原因.

采用球壳层模型研究了C60团簇与稠密等离子体的相互作用.假定离子团中离子之间的位置矢量的取向是随机的,在线性化的伏拉索夫-泊松理论框架下,借助于经典的等离子体介电函数,推导出C60离子团簇的自能和阻止本领的解析表达式.通过数值求解离子团半径变化的运动方程,研究了团簇的库仑爆炸过程,并讨论了入射速度、等离子体密度和电子温度对自能、阻止本领和库仑爆炸的影响.结果发现自能中的尾流效应降低了C60团簇离子的库仑爆炸速度,甚至可以稳定C60团簇的结构.

利用Bathe模型，理论模拟了氩团簇在飞秒强激光中(100fs，10¹⁶W／cm²)的电离和爆炸过程．研究结果显示，在团簇尺寸较小时，离子平均能量与团簇初始半径平方成正比，爆炸机制为典型的库仑爆炸．随着团簇尺寸的增加，能量增加的速度趋缓并在一定团簇尺寸后趋于饱和．模拟结果与实验数据有较好的吻合．

利用飞行时间质谱仪,研究了功率密度为109～1011 W/cm2,波长为532 nm 的纳秒激光对苯、呋喃、甲醇及碘甲烷分子团簇的激光电离过程.实验观察到了高平动能的高价离子Cq+(q≤3),Oq+(q≤3)和Iq+(q≤4),该过程经历了以"初始的多光子电离引发-逆轫致吸收加热-电子碰撞电离模式"为主的激光团簇作用过程,后期经历了团簇的库仑爆炸过程.实验发现:即使激光能量变化一个量级以上时,主要高价离子的种类及占全部离子产物的比率也没有明显的变化,但是高价离子的初始平动能随激光强度的增大而增加;分子中含有较多个外壳层电子的氧、碘原子更容易电离产生高价离子,而碳离子的价态和强度相对较低.