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聚变装置不同壁处理涂层在氘粒子轰击下的物理溅射行为模拟研究

黄向玫，胡毅，曹诚志

物理学报, 2025, 74(19):195201

doi: 10.7498/aps.74.20250805

cstr: 32037.14.aps.74.20250805

聚变装置表面涂覆壁处理如锂化、硼化、硅化等形成的涂层在高能氘粒子的轰击下会因为物理化学溅射损失，从而使壁条件变差，影响等离子体放电性能。为了评估不同壁涂层的溅射损失行为，本文采用两体碰撞近似模型，对以碳、钨为基材的锂、硼和硅涂层材料在氘粒子轰击下的物理溅射行为进行了模拟分析。结果表明，因锂具有低的表面结合能而硅具有高的原子序数，锂和硅分别在一定入射条件下溅射产额最大。对于双层靶，钨基涂层的溅射产额在特定能量出现剧增，主要是由于钨溅射阈值高，入射粒子在钨界面被大量反射，并且具有较高的能量。最后，由于靶表面成分会随着入射通量增加而变化，涂层材料的溅射产额也随之变化。本研究为聚变装置壁处理涂层寿命的评估提供数据支持，并为壁处理涂层材料设计及处理策略提供了重要的理论参考。

图5 溅射产额随入射能量的变化曲线 (a)氘粒子入射角度0°，涂层厚度20 nm；(b)氘粒子入射角度40°，涂层厚度20 nm；(c)氘粒子入射角度80°，涂层厚度20 nm；(d)氘粒子入射角度0°，涂层厚度100 nm；(e)氘粒子入射角度40°，涂层厚度100 nm；(f)氘粒子入射角度80°，涂层厚度100 nm

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BaZrO₃纳米晶添加的YBa₂Cu₃O_7–δ涂层导体性能提升研究

吴文静，陈静，黄荣铁，李敏娟，刘志勇，蔡传兵

物理学报, 2025, 74(19):197401

doi: 10.7498/aps.74.20250728

cstr: 32037.14.aps.74.20250728

为解决传统元素掺杂YBa₂Cu₃O_7–δ (YBCO)薄膜时掺杂相尺寸不可控和分布不均匀的问题，本文采用预制纳米晶添加技术在YBCO高温超导带材中引入了弥散分布的小尺寸BaZrO₃ (BZO)纳米晶作为磁通钉扎中心，显著提高了YBCO薄膜在低温下的在场性能。本文系统研究了原始尺寸约为8 nm的BZO纳米晶不同浓度的添加效果。实验结果表明，在4.2，30和77 K温度条件下，BZO纳米晶添加对YBCO的自场和在场性能提升的最佳摩尔百分比浓度为8%。在30 K@3 T时，BZO-8%的F_p约为92.06 GN/m³，分别是BZO-4%和原始样品的1.54倍和2.3倍。

图5 不同温度下添加不同浓度BZO纳米晶的YBCO薄膜的临界电流密度(J_c)和钉扎力(F_p)随磁场的变化   (a) 4.2 K；(b) 30 K；(c) 不同温度和磁场条件下加入不同浓度BZO的YBCO薄膜的临界电流(I_c)的变化趋势

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复动量表象方法研究²⁹Ne基态结构与中子晕特征

王兴豪，罗雨轩，刘泉

物理学报, 2025, 74(19):192101

doi: 10.7498/aps.74.20250768

cstr: 32037.14.aps.74.20250768

近年来，²⁹Ne作为N = 20 “反转岛”核区的关键核素，其基态价中子组态表现出与传统壳模型预期(f_7/2轨道主导)相悖的p_3/2轨道主导特征，并可能具有晕核结构。本文基于相对论框架下的复动量表象(CMR)方法，系统分析了²⁹Ne在四极形变(β₂)影响下的单粒子能级演化、轨道占据概率及径向密度分布。计算结果表明: 在球形极限(β₂ = 0)下，2p_1/2和2p_3/2能级显著下移至1f_7/2能级下方，形成典型的壳层反转；当β₂≥0.58时，价中子占据由1f_7/2分裂而成的3/2[321]轨道，但其主要组分为p_3/2 (占比68%)，且径向密度分布显著弥散，符合晕核特征。这些结果揭示了²⁹Ne的p波主导机制与形变协同作用对晕结构形成的影响，为反转岛核区的壳层演化提供了新的理论依据。

图3 ²⁹Ne的单粒子能级随形变参数β₂的演化。束缚能级(实线)和共振能级(虚线)用尼尔森标记Ω[Nn_zΛ]标识，β₂ = 0处标有球形壳层标签

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应用于超导脑磁系统的集成超导量子干涉器件芯片的设计与性能评估

李加林，张国峰，李思瑶，王甜珺，魏雪齐，李华，古元冬，孙立敏

物理学报, 2025, 74(19):198501

doi: 10.7498/aps.74.20250426

cstr: 32037.14.aps.74.20250426

超导量子干涉器件(SQUID)作为一种超灵敏的磁通传感器，在生物磁探测、低场核磁共振、地球物理探矿等领域得到广泛应用。本文设计开发了一种用于脑磁(MEG)系统的集成SQUID芯片，并进行了批量封装测试。其中，每个芯片上集成了两个一阶平面梯度计和一个磁强计，采用亚微米约瑟夫森结制备技术，实现0.7 μm×0.7 μm的亚微米结尺寸。SQUID与探测线圈采用Nb超导引线连接，集成到同一芯片上。对171个SQUID器件的测试结果显示，这些器件在磁场白噪声、I-V 特性、V-Φ特性等方面表现优异。本文制备的SQUID器件工作电流集中在15—20 μA，电压摆幅集中在80—120 μV。此外，超过80%的SQUID器件的磁场白噪声低于5fT/√Hz，能够满足多通道SQUID脑磁系统的要求。

图5 单元脑磁SQUID芯片的参数特性曲线   (a) 磁强计与梯度计磁场与磁通噪声图；(b) 磁强计与梯度计的I-V特性曲线；(c) 磁强计与梯度计的最大电压摆幅特性曲线

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《物理学报》2025年第19期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2025/19