项目名称: 非线性光学材料电子束辐照损伤机理及实验研究

项目编号: No.10805001

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 金属学与金属工艺

项目作者: 石建平

作者单位: 安徽师范大学

项目金额: 23万元

中文摘要: 针对航天器件和下一代激光有源系统的非线性光学器件辐射防护需求,开展电子束辐照非线性光学材料的损伤机理和实验研究。本项目不是从传统热力学效应出发,而是充分考虑非线性光学材料的性质改变与粒子辐照电场有关这一特性,从非线性微观起源出发研究其辐照损伤新机制。首先基于Maxwell 电磁场方程计算不同束流强度、射线能量、辐照剂量下辐照电场大小和形态,然后从量子力学原理出发建立辐照电场和非线性系数关系模型,应用量子化学从头计算方法 Hartree-Fock 计算辐照电场作用下的二阶非线性系数改变,分析非线性材料理论损伤阈值和容忍度。以 KTP、BBO、LBO 等为样品,在电子加速器上进行辐照实验,对比测试光学性质和微观形貌,获取非线性材料电子束辐照损伤数据,验证理论分析。该项目是为新型光电对抗系统和航天器件的非线性光学器件辐射防护提供模型和关键技术服务的,有利于提高武器装备、航天设备等在恶劣环境下的生存能力。

中文关键词: 电子束辐照; 非线性光学材料; 辐照损伤;量子化学计算

英文摘要: For the radiation protection of the nonlinear optical components in aero-space devices and next generation active laser system,We will research on the mechanism of e-beam radiation damage of nonlinear optical materials and carry out experimental study. In this project we research the mechanism not based on the traditional thermodynamics effect but on the microscopic origin of nonlinear effect for the fully consideration of the correlation of the particle radiation electro-field and the properties of nonlinear materials. Firstly the morphology and magnitude of the radiation e-field will be computed based on the Maxwell equations under the different conditions of beam intensity, ray energy and radiation dose. Secondly the relationship model of the radiation e-field and nonlinear coefficients will be built according the quantum mechanics principle. By resort to the Hartree-Fock method the second order nonlinear coefficients will be computed, then the theory damage threshold and the tolerance degree will be analyzed. Finally we choose some typical samples such as KTP, BBO, LBO to make the radiation experiment in the electron accelerator. By comparing the optical properties and micro-morphology before and after treatment, we will obtain the experimental radiation damage data for verifying the theory analysis. To develop this project will provide the theory prediction model and key technology for the radiation protection of the nonlinear optical components in the aero-space devices or the optoelectronic countermeasure systems, so improve the survivability of these equipments under harsh environment.

英文关键词: E-beam irradiation; Nonlinear optical materials; Irradiation damage; Computational methods of quantum chemistry;

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