利用一种自制的湿度调节设备与真空红外光谱仪相结合, 提出了一种研究醋酸镁气溶胶的吸湿性和传质动力学的新方法。 湿度调节装置通过改变纯水汽压力来调节样品室的相对湿度, 这样可以实现湿度以不同的速度发生变化。 与红外光谱手段相结合, 湿度缓慢变化, 让气溶胶时刻处于准稳态过程, 可以研究气溶胶在热力学稳态的吸湿性质。 湿度脉冲式改变, 可以研究气溶胶的动态吸湿性质以及传质动力学过程。 红外光谱的扫描方式随着湿度的改变速度进行调节。 由于实验中的相对湿度由纯水气提供, 因此通过对红外方光谱中纯水气的特征吸收峰面积的定量计算获得与光谱同步的相对湿度值。 研究发现, 当湿度稳定在一个高湿度时, 醋酸根和液态水的峰面积在持续下降。 并且首次发现经过一个准稳态的湿度循环后(1.05×104 s), 在80%RH条件下, 水峰面积由1.5降低至1.1。 通过改变实验方案并对其结果进行对比可知, 在高湿度条件下, 醋酸镁发生水解, 生成的醋酸由于样品室内的负压而挥发, 因此引起气溶胶含水量下降。 采用脉冲发式快速改变样品室的湿度, 一个湿度脉冲循环需要10 s。 计算脉冲循环过程中气溶胶的含水量发现, 在湿度高于70%RH时, 气溶胶含水量没有减少。 但是加湿过程的水传输比去湿过程的水传输快。 这些现象说明醋酸镁的水解速率小于湿度的脉冲改变速率。 在湿度快速变化的过程中, 气溶胶液滴表面难溶物的形成引起水传输发生受阻现象。

设计搭建了可以控制样品室内相对湿度发生脉动式变化的压力控制装置。 将这种装置与真空红外快速扫描技术联用, 采集的时间分辨傅里叶变换红外光谱可以提供在亚秒时间尺度内, 脉动相对湿度的准确数值以及湿度变化过程中气溶胶颗粒的含水量。 分析这些数据可以了解相对湿度脉动变化过程中气溶胶的动态吸湿特性。 选择硝酸钠, 硫酸镁和硝酸镁三种无机盐气溶胶为研究对象, 比较了他们在相对湿度发生脉动变化和准稳态变化条件下的吸湿特性。 结果发现, 实验0.12 s的时间分辨率下不足以观察到水在硝酸钠气溶胶和环境之间的传质受阻过程。 而对于老化的硫酸镁气溶胶颗粒, 胶态的形成减缓了水的扩散速率, 体相传质成为速控步骤。 对于老化的硝酸镁气溶胶颗粒, 由于在颗粒表面难溶物的生成和富集, 使得界面水的传质速率成为气溶胶与环境发生传质的决定性因素。 这证明脉动压力变化装置与快速扫描真空红外联用可以有效便捷地观测区分体相和界面控制的气溶胶传质过程。

使用1维粒子模拟程序LPIC++模拟了不同脉冲宽度的P极化超短强激光脉冲与稠密冷等离子体靶的相互作用。模拟结果表明：激光有质动力首先推动表层等离子体形成无碰撞激波，然后激波向靶内传播，俘获靶内的质子并将其反射加速，反射质子的速度约为离子声速的2倍。当使脉冲宽度与靶厚互相匹配时，也就是靶厚等于离子声速与激光脉冲宽度的乘积时，可以得到能散为30%左右的单能束。与激光脉冲宽度与靶厚不匹配相比，准单能质子束的能量得到有效提高，提高幅度达60%。同时，为弄清2维效应的影响，还使用2维粒子模拟程序OOPIC进行了模拟，与1维所获得结果基本一致。

研究了强直流偏压场下的 800 nm飞秒激光电离空气等离子体产生的太赫兹波。通过改变直流偏置场的方向, 使之垂直或平行于泵浦光偏振方向, 对太赫兹波的偏振特性进行了系统的研究。研究结果表明太赫兹波的产生是有质动力和直流偏置场的共同作用结果, 外直流偏置场能够放大和调制总的太赫兹波。

为了更完善地研究强的短脉冲激光在次临界密度冷等离子体中传播时的自聚焦现象,采用了包括洛伦兹项和牵连项的更为完整的有质动力形式。通过理论推导可知,牵连项的加入对自聚焦有一定的影响,使得产生自聚焦的非线性效应更强。同时也考虑到在激光达到一定强度的时候,需要计入相对论效应。结果表明,相对论效应的计入虽然增强了体系的非线性度,但与长脉冲激光中的相对论自聚焦效应不一样的是,它减弱了非线性效应对自聚焦的影响。

通过电学探测法,采用不同焦距的聚焦透镜,在不同激光能量、不同极性外加电压的条件下,对大气中的飞秒激光自聚焦等离子体电离通道特性进行了实验研究.发现激光脉冲经不同焦距的聚焦透镜作用后均存在较长的电离通道,通道的等效电阻率有所变化,通常电阻率的最大值出现在透镜的几何焦点附近,并且焦距越长,此电阻率的局部峰值点离几何焦点位置越近.在外加不同极性电压时,自由电子受到所加静电场作用力、洛仑兹力以及有质动力的共同作用.焦点前,通道电流变化不明显,加正向电压产生的电流略微大于加负向电压时的电流;焦点后则是加负向电压产生的电流大于加正向电压时的电流.

The dynamics of the femtosecond pulse propagation in a plasma channel is investigated by the pump-probe longitudinal diffractometry and second harmonic generation frequency-resolved optical gating (SHG-FROG) technique. The spatial characteristics, corresponding to the electronic density and the size of the channel, can be observed by the recorded ring pattern, and the spectral and temporal characteristics are recorded by the SHG-FROG traces. The spatiotemporal characteristics will help us to better understand the dynamics of the plasma induced by the femtosecond pulse and the femtosecond pulse propagating in the plasma channel.

基于真空中单电子运动模型,编程计算得到了高斯激光脉冲与初始位于激光传播轴上电子的相互作用结果。不同激光参量条件下,得到了电子的能量增益与激光强度、焦斑大小和脉冲宽度关系。结果表明,高斯激光脉冲焦斑较大时,电子没有明显的能量增益,高斯激光脉冲焦斑太小时,电子也没有明显的能量增益。电子的能量增益有一个最佳焦斑大小。在相同激光强度下, 电子能量增益的最佳焦斑大小随脉冲宽度的增大而增大,但最佳焦斑大小与脉冲宽度的比值基本上是不变的。

在考虑有质动力情况下对高功率微波在等离子体填充波导中的传播特性进行了理论分析和数值计算,研究了高功率微波在等离子体中的传播特性和微波场强与等离子体密度分布之间的关系.结果表明高功率微波的有质动力将影响微波色散特性,使微波场强分布偏离Bessel分布,并对等离子体有排开作用,当场强足够大时可将波导中心处等离子体排空形成低密度通道.

对线极化、圆极化的超短超强激光脉冲与靶前有一段低密度预等离子体的固体靶的相互作用进行了理论和粒子模拟研究.激光通过有质动力加速机制加速预等离子体中的电子,研究了电子获得的最大能量随激光强度和预等离子体密度的变化.当激光脉冲与靶直接作用时,靶中的电子由于J×B机制而得到加速,所获得的能量比预等离子体中电子低.研究表明,在超短超强激光脉冲与固体靶相互作用中,预等离子体的存在有利于高能电子的产生.