空间科学及其应用术语第7部分：微重力科学

空间科学及其应用术语第7部分：微重力科学

国家标准 GB/T30114.7一2014 空间科学及其应用术语 第7部分;微重力科学 Ierminologftorspaeescieneeandapplieaton一Part7.Mlierogravity science 2014-12-05发布 2015-04-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T30114.7一2014 目 次 前言 范围 微重力通用术语 微重力流体物理科学与技术术语 微重力燃烧科学与技术术语 空间材料科学与技术术语 空间基础物理科学与技术术语 2: 参考文献 36 索引 ---
GB/T30114.7一2014 前 言 GB/T30114《空间科学及其应用术语》分为8个部分 -第1部分:基础通用; 第2部分;空间物理; 第3部分:空间天文; 第4部分;月球与行星科学 第5部分空间生命科学和生物技术; 第6部分;航天医学; 第7部分微重力科学; 第8部分:空间地球科学 本部分为GB/T30114的第7部分 -29给出的规则起草 本部分按照GB/T1.l一 本部分由全国空间科学及其应用标准化技术委员会(sAc'Tc312)归口 本部分起草单位科学院力学研究所、科学院物理研究所、科学院理论物理研究所、 科学院上海光学精密机械研究所,华中科技大学 本部分主要起草人:康琦、段俐、王双峰,潘明祥、魏炳忧、张元仲,张海潮、周泽兵.胡良
GB/T30114.7一2014 空间科学及其应用术语 第7部分;微重力科学 范围 GB/T30114的本部分界定了空间微重力科学领域中需要统一的常用科学与技术词汇和定义 本部分适用于空间微重力科学相关标准的制定、技术文件的编制,以及有关的科技交流和工程 应用 微重力通用术语 2.1 微重力环境miergraxityenvironment 微重力条件mierogravityconditonm 微重力mierogravity 引力加速度为4量级的弱引力场环境或残余加速度为g量级的环境条件 注:在空间实验中也泛指残余加速度小于10-的环境条件 [GB/T30114.12013,定义3.21] 微重力科学mitgewttystenee 研究物质在微重力环境中的运动、变化、现象与规律的学科 示例:在空间微重力环境中研究基本物理规律,流体运动规律及燃烧特征,材料相变,结晶,生物,生命现象变化规 律等 [GB/T30114.1一2013,定义2.53 微重力流体物理学mierogravityfluidphysies 研究微重力环境中液体、气体以及分散体系等物质的流体形态及其物理运动规律和机理的学科 注:其研究为空间材料科学、空间生命科学及生物技术、航天医学及基础物理学等研究提供相关流体理论指导;为 航天器工程设计提供(热)流体管理,动力推进等理论支持 [GB/T30114.1一2013,定义2.54门 微重力燃烧科学mierogravitycombustionseienee 研究微重力环境中物质燃烧的现象、过程与规律的学科 [GB/T30114.1一2013,定义2.55 2.5 空间材料科学materialssceneeinspaee 在微重力、空间辐射和高真空等空间环境条件下,研究材料的结构和性能变化及制备过程的规律， 以及材料物理、化学性能变化和使役行为的学科 注以微重力因素为主要研究条件时,也称为微重力材料科学 [GB/T301l4.12013,定义2.567
GB/T30114.7一2014 2.6 空间基础物理学spaeefundamentalphysies 研究空间环境中物质的物理运动规律的学科 注:目前主要研究方向集中在检验物理基本定律、寻找新的相互作用,以及探寻量子规律的新物理规律等范畔 [GB/T30114.l2013,定义2.57 2.7 重力gravity 在天体附近,物体受天体的引力和随天体自转的惯性离心力的矢量和 注:不特别说明所指的“天体”时,通常指地球重力 [GB/T30114.12013,定义3.17] 2.8' 重力加速度accelerationofgrayit 物体仅由重力作用所产生的加速度 注不特别说明所指的“天体"时,通常指地球重力加速度 示例:地球重力加速度标准值被1901年第三次国际度量衡会议定义为9.80665m/s;月球重力加速度约为1.6m/s; 火星重力加速度约为3.7m/ [[GB/T301l4.l一2013,定义3.18时 2.9 失重weightless 物体处于弱引力场中或物体在引力场中以引力加速度运动时,表现出重量几乎消失的状态 [GB/T30114.1一2013,定义3.19] 2.10 超重super-gravity 物体处于强引力场中或物体做过载加速运动时,表现出重量高于地面常重力作用时的状态 [GB/T30114.1一2013,定义3.2o7 2.11 低重力 lowgravity 在lg10-了g时称为低重力环境(条件). 2.12 G,-跳Gjitter 微重力环境中残余重力加速度方向、大小的陡变 [GB/T30114.l2013,定义3.22] 2.13 残余重力加速度residuanlgravityaccelerationm 引力加速度与惯性加速度的矢量差 2.14 重力效应gravityefrect 物体对不同重力环境所表现出的特性、特征发生变化的现象 [GB/T30114.12013,定义3.23 2.15 有效载荷puyload 装载于空间技术平台上,用于执行特定科学实验、科学探测与应用研究任务的仪器及设备系统 [GB/T30114.1一2013,定义4.1]
GB/T30114.7一2014 2.16 浮力效应buoyaneyeffect 由于浮力的作用对物质运动产生的影响 2.17 沉降sedimentationm 组成悬浮体系的流体和悬浮物具有密度差,悬浮物沿重力方向运动 2.18 自由悬浮unconstrainedsuspension 物体不需要外部支撑和外加作用力(电、磁,流体等)即可稳定停留在一定空间位置的状态 2.19 密度分层densitystratificationm 在重力场或其他加速度场中,由于密度不同产生的流体分层现象 2.20 微重力探空火箭microgravitysoundingrocket 用于开展微重力科学实验的火箭,通常具有较好的微重力水平 注;微重力水平为10i一10,微重力时间为5in一20nin. 2.21 微重力实验气球mierogravityexperimentalballoonm 用于提升微重力科学实验落舱的高空气球 1min 注，微重力水平为10后,一10'i,微重力时间为日《 2.22 抛物线飞机parabolicaireraft 为获得低重力环境而做抛物线飞行的飞机 注微重力水平为10'g 10'gi 单次抛物线飞行的微重力时间为20一30s,另有加速超重飞行时间段 通 常飞机每次起降实施多个抛物线飞行 2.23 落塔droptower 提供物体自由下落条件的地面上的微重力实验设施 注:微重力水平一般为10-g 10-ga,微重力时间为2s10s 2.24 落井dropshaft 提供物体自由下落条件的地面下的微重力实验设施 注微重力水平一般为10'Ki~10-'4,微重力时间为5、一10 2.25 落管droptube 提供物体自由下落条件的微重力实验竖直管 注，微重力水平一般为10'&，10"&,,微重力时间为2、一6 微重力流体物理科学与技术术语 劝态邦德数dynamieBond" umber 表征浮力驱动的对流与表面张力梯度驱动的对流强度之比的无量纲参数
GB/T30114.7一2014 3.2 静态邦德数staticBondnumber 表征重力与表面张力之比的无量纲参数 3.3 马朗哥尼数 Marangonminumber 表征毛细对流引起的热输运与由热传导引起的热输运之比的无量纲参数 普朗特数 ? rantlnumber 表征流体动量扩散率和热传导率之比的无量纲参数 3.5 瑞利数Rayleighnumber 表征热迁移率和热传导率之比的无量纲参数 3.6 韦伯数weher number 表征惯性力和表面张力之比的无量纲参数 毛细数eapilarynumber 表征黏性力和表面张力之比的无量纲参数 3.8 界面张力 interfacetensiom 沿着不相溶的两相(液-固、液-液,液-气)间界面液体表面层,由于分子引力不均衡而产生的沿界面 垂直作用在单位长度液体表面上的任一界线上的收缩力 注1液-气间,界面张力也称为表面张力 注2:界面张力方向单位长度界面张力的变化量为界面张力梯度 3.9 界/表面张力系数surfacetensioncoefieient 垂直界/表面张力方向单位长度的表面张力的数值 3.10 毛细对流capillaryconvection 由于表面张力不均匀而驱动的流动,是与自由面或界面相关联的 示例:界面(表面)温度梯度引起的表面张力不均匀导致的对流是热毛细对流 组分浓度梯度引起的表面张力不均 匀导致的对流是浓度毛细对流 电场梯度引起的表面张力不均匀导致的对流是电毛细对流 3.11 浮区热毛细对流nlating" pllarycmvectonm Z0netherm0cap 来源于制备半导体晶体的浮区晶体生长方法的微重力流体液桥研究模型,由于表面张力的不均匀 驱动流体在表面从高温部分向低温部分运动而形成的对流 3.12 半浮区液桥热毛细对流halrloatingzomethermeapillaryeonveetiom 加热器使液桥的上部或下部加热,不均匀的表面张力驱动流体在表面从高温部分向低温部分运动 从而驱动的对流 3.13 conveetion 热毛细振荡对流owseilatory" hermplary 当流体表面温差超过一个临界值时,这种表面张力梯度驱动的热毛细对流可以由定常流转变为振
GB/T30114.7一2014 荡流,其速度、温度和自由面等会产生振荡现象 3.14 浮力对流buoyaneyconveetionm 流体内部由于浮力引起的流体相对运动 3.15 自然对流naturalcoveetion 没有外部机械力的作用情况下,由于流体的温度差或者组分的浓度差等引起的流动 3.16 马朗哥尼对流Marangoniconveetion 有自由面或界面的流体层,由于垂直于流体层方向存在温度梯度导致流体表面张力分布不均匀,使 得自由表面上的流体趋于往较大表面张力处运动,从而形成的对流 3.17 伯纳德-马朗哥尼对流Benard-Marangoniconveetion 对一个有自由面的液层从底部均匀加热,由浮力和表面张力稠合效应驱动的流动 3.18 皮尔森对流Pearsonconveetionm 当微重力环境中流体存在一个自由面时,如果存在垂直于自由面的温度差,当温度差超过某一临界 值时,初始静止的流体会出现对流,对流呈胞元状结构,由表面张力梯度所驱动 3.19 对流不稳定性conveetiveinstabilits 当对流系统经受瞬间扰动后,不能恢复到初始的运行状态,而是稳定在新的状态,或者不定期地无 规律地返回到初始的运行状态,或者在流动惯性和其他反馈效应作用下发生周期性变化,并且有稳定的 或发散的振幅 3.20 热流体波hydrothermalwave 在流体自由面不变形时,流体由温度梯度驱动的从冷端向热端运动的行波 3.21 volumeeffect 体积效应 液体的体积与流体实验模型的体积之比对流动的影响 示例:液桥的体积是一个重要的几何参数,通常用液桥的充液体积与同样高为h,半径为r的圆柱体积之比(V/V 来表示 不同的液桥体积使液桥具有不同的形状,因而有不同的表面应力状态和不同的临界温差AT 3.22 尺度比spetrtio 流体模型的特征尺寸之比对流动的影响 示例:Benard对流中A=1/d(和d分别为液池的厚度和长度);液桥实验中A=1/d(和d分别为液桥的高度和 液桥圆柱体的直径) 该尺度比对流动的转嵌过程有重要影响,是微重力流体力学中的研究内容之-,被研究对象的儿 何特征的比值 3.23 trasition 转抿 流体由一种流动状态转变到另一种状态 3.24 临界条件eritiealcondition 流体由一种状态转变到另一种状态,某物理量所应具备的最基本条件
GB/T30114.7一2014 3.25 界面振荡surfaee0seilation 表面振荡 流体表面或界面存在的周期性形变 3.26 表面波 surfacewave 具有波动特性的自由面形变(振荡 3.27 界面相变interfacephasetransitionm 在流体自由面或流-固稠合面上物质的存在形式(气、液,固)间的转化 3.28 液滴/气泡动力学drop/bubbledynamies 研究液滴或气泡在母液中的平衡,变形、迁移、相互作用、合并、以及母液流场特征及稠合等流体问 题的科学 3.29 马朗哥尼迁移Naramgimtgpration 液体中存在液滴或气泡时,由温度梯度等原因引起液液界面或气液界面表面张力分布不均匀导致 的液滴(气泡)迁移运动 3.30 复杂流体complexluid 软物质 介于理想固体和理想流体之间有复杂本构关系的物质 示例，各种非牛顿流体和黏弹性材料 所辖范围主要为液M、聚合物、双亲分子,生物膜,胶体,乳液,泡沫,浸润与 附着、颗粒物质以及生命体系等主要分支 3.31 接触角 cOntact amgle 在固、液、气三相接触达到平衡时,三相接触周边的任一点上,液气界面切线与固液交界线并包含液 体的夹角 3.32 接触线contaetline 被液体浸润部分的表面的分界线 3.33 动态接触角dnamiceontaetangle 接触线相对于固体表面移动时的接触角 它通常是相对移动速度的函数 3.34 weting 浸润 液体与固体发生接触时,液体附着在固体表面或渗透到固体内部的现象 3.35 毛细流动eapillaryflow 浸润性(接触角)和表面张力起重要作用的液体流动
GB/T30114.7一2014 3.36 扩散传质diusionmasstransfer 不均匀的热场和浓度场区域均匀化的过程 3.37 密度匹配densitymatehing 在地面模拟微重力效应实验中,使用密度相近的流体介质,减小重力的影响实验方法 3.38 沸腾传热boilingheattransfer 使液体沸腾汽化的传热过程 3.39 池沸腾poolboiling 液体在大容器内气化,加热面上不存在明显的外加流动现象 注，根据液气相变特征与伴随的流动模式,池沸腾现象可以划分为单相自然对流,核态沸腾,过渡沸腾和膜态沸腾 四个不同种类 3.40 膜态沸腾filmboiling" 加热面产生连续的燕气膜的现象 注，膜态沸腾因燕气热导率很低,传热热阻大大增加,加热面温度会急剧升高 3.41 核态沸腾neleateboling 加热面某些位置(核化点)产生气泡,并随着时间生长,脱落、运动的现象 注;核态沸腾形成有效的传热,加热面温度较低 3.42 临界热流密度critiealheatflus 控制热流密度逐渐升高时,核态沸腾向膜态沸腾转变所对应的热流密度 3.43 ration 自由表面蒸发freesurfaeeeyapore 液体内部没有明显气泡生成,只在自由表面处发生汽化(气相区只有液体蒸气)或蒸发(气相区除液 体蒸气外还含有其他成分) 注:此时,液体温度要高于气相区燕气分压对应的液体饱和温度 3.44 强迫对流沸腾foreedconveetionboiling 液体在强迫对流过程中被加热气化 注:流动形态包括管道内部流动、流体横掠管道外的流动和板间流动等 沿着流动方向存在不同的沸腾现象,蒸气 含量一直在增加,直至液体全部气化成连续的单相燕气流为止 3.45 凝结 cOndensati0n 物质由气相(蒸气)向液相的转变过程 注:当燕气接触或流经处于饱和温度之下的壁面时,会被冷却凝结,并在壁面形成冷凝液,根据壁面润湿特性,冷凝 液可能表现为完整的液膜或者离散的液珠 通常情况下,膜状凝结传热系数远小于珠状凝结 3.46 膜状凝结rilmcondensationm 冷却壁面上凝结成完整液膜的过程 注，液膜会因重力或外边界气流剪切作用等而流动
GB/T30114.7一2014 微重力燃烧科学与技术术语 4.1 燃烧combustion 可燃物与氧化剂发生强烈化学反应 一般伴有发光发热的现象 注，燃烧的发生需要同时具备三个要素,即可燃物,氧化剂和温度(点火源)它们被称为燃烧三要素 4.2 持续燃烧sustainedcombustion" 燃烧持续时间大于规定时间长度的燃烧 注:在不同的测试试验和测试标准中,规定时间长度会有变化 [IsO13943;2008,定义4.319] 4.3 火焰lae 燃烧现象中存在的可见发光)气态区域 持续火焰sustainedame 持续时间大于规定时间的火焰 注:在不同的测试试验和测试标准中,规定时间长度会有变化 4.5 预混火焰premixedlame 燃料和氧化剂在充分混合条件下燃烧产生的火焰 4.6 扩散火焰diffusionlame;non-premixedlame 燃料和氧化剂在彼此分离条件下形成的火焰 有焰燃烧lamingombuston 气相的燃烧,通常伴随着发光 ISO13943:2008,定义4.148] 4.8 火焰锋面lamefront 有焰燃烧中燃料和氧化剂发生激烈化学反应的区域 4.9 火焰传播flamepropagationm 预混气体火焰锋面向未燃气体混合物的运动 4.10 表面火焰蔓延surfacespreadoflame 火焰锋面沿液体或固体表面的运动 4.11 火焰传播速度lamespeedl 预混火焰相对于火焰锋面的法向传播速度 4.12 火焰拉伸flamestreteh 由于流场不均匀性、火焰弯曲和流场或者火焰不稳定引起的对火焰锋面的拉伸作用
GB/T30114.7一2014 4.13 laminarlame 层流火焰传播速度 espeed 理想状态下,一维、,定常、无拉伸,无辐射热损失之外的层流预混火焰的火焰传播速度 4.14 着火ignitlion 燃烧开始 狭义地讲,持续燃烧或持续火焰开始 4.15 点燃ignite 使燃烧开始 4.16 点火源ignitionsouree 使燃烧开始的能量源 4.17 点燃时间ignitiontime 特定条件下,从测试样品暴露于点火源到开始出现持续燃烧所用的时间 [ISO13943:2008,定义4.190] 4.18 自燃spontaneosignitionm 在没有外部点火源的条件下,可燃物因受热或自身发热而发生的燃烧 4.19 阴燃smolderingcombustion 闷烧 -种没有火焰的固体材料燃烧现象 注，阴燃与有焰燃烧的根本区别在于,阴燃发生在固体表面,而有焰燃烧发生在气体中,但在一定条件下阴燃可以 转变为有焰燃烧 与有焰燃烧相比,阴燃的特征温度,放热速率和传播速度要低得多 4.20 热解pyrolysis 物质由于温度升高发生的相变和化学成分改变 4.21 碳黑sot 燃烧过程中产生的由碳组成的微粒状物质 4.22 烟 smoke 燃烧或热解产生的气体和气溶胶(包括悬浮颗粒)中的可见部分 4.23 自燃温度autoignitionteperature;spontaneousignitiontemperature;autogenousignitiontemperature 材料发生自燃的最低温度 注;典型单位为摄氏度(C [ISO13943:2008,定义4.19] 4.24 index 氧指数oygen 特定试验条件下,温度为23C士2C的氧气和氮气混合气中能支持材料进行有焰燃烧的氧气体积 含量的最低值
GB/T30114.7一2014 注:通常用百分数表示 [ISO13943;2008,定义4.249 4.25 燃烧热heatofcommbustionm 单位质量的物质燃烧所释放的热量 注:典型单位为千焦/克(kJ/g) [Is013943;2008,定义4.174] 4.26 有效燃烧热efreetiveheatofcombustion 指定时间段内,测试样品燃烧所释放的热量除以样品的质量损失 注，典型单位为千焦/克(k/g [ISO13943:2008,定义4.74 4.27 热释放速率heatreleaserate 燃烧产生热能的速率 注:典型单位为瓦(w ISO13943:2008,定义4.177] 4.28 热释放总量totalheatreleased 测试样品从点燃到燃烧终止所释放的热量总和 注;典型单位为千焦(kJ. 4.29 烟气生成速率 epruduetio Smoke Onrate 火灾或火灾试验中,单位时间内产生的烟气量 注;典型单位为平方米/秒(n'/s) [ISO13943:2008,定义4.2967 4.30 thermalradliation 热辐射 物体由于具有一定温度而辐射电磁波的现象 4.31 热迁移 thermophoresis 热泳 在有温度梯度的流体介质中,固体粒子向较冷区域运动的现象 4.32 球对称火焰sphericallysymmetriclame 中心点对称,火焰面呈球形的火焰 4.33 可燃极限flammabilitlimit 能够维持层流预混火焰传播对应的燃料浓度最小值和最大值 注，最低的燃料浓度称为贫燃极限,最高的燃料浓度称为富燃极限;极限值与测量方法有关,严格意义上所对应的 火焰应该是一维、定常,无拉伸,无辐射热损失之外的层流预混火焰 4.34 自熄灭selfestinguhsh 没有外部干预时燃烧反应终止 10o
GB/T30114.7一2014 [ISO13943:2008,定义4.285] 4.35 熄灭极限extinetionlimit 能够维持火焰处于燃烧状态对应的燃料浓度最小值和最大值 4.36 近极限火焰near-limmitlame 燃料浓度接近可燃极限的火焰 4.37 火焰球flameba 可燃气体混合物中出现的微小、稳定和静止的球对称火焰 注:只在对流消失(微重力)条件下接近熄灭极限,Lewis数远小于1的可燃混合物中发生 4.38 微重力燃烧诊断diagnostiesformierogravitycombstion 在微重力实验中对燃烧现象进行观察,对温度、流场、气体成分和浓度、固体颗粒成分和浓度等参数 进行测量,并通过数据处理对燃烧过程进行分析的技术 4.39 航天器火灾fireacceidentinspaceeraft 航天器舱内因失火而造成的灾害 4.40 航天器防火安全firesafetyforspeeeratt;speeerattfiresafety 将航天器火灾造成人员伤害和航天器损失的风险碱低 4.41 航天器防火安全规范firesafetyspeecifieationforspaceeraft 规定与航天器防火安全相关的产品、过程或管理需要满足的要求的文件 4.42 航天器火灾预防firepreventioninspaeeeratt 通过对航天器舱内失火发生的各要素的安全管理过程,预先降低火灾出现的风险 注，航天器舱内发生失火的三个要素分别为可燃物、氧气和点火源 4.43 材料可燃性lammabilityofmaterials 材料在规定条件下进行燃烧反应的能力 4.44 nammabilisy 材料可燃性评价material evaluationforfi 对材料在规定条件下的可燃性进行的测试和判断 4.45 燃烧长度burnedlength 特定条件下,材料被燃烧或热解损坏部分在指定方向上的最大长度 注:在测试试验中,通过可视化观察,试验的视频记录、试验后的试样检查和(或)其他方法确定燃烧长度 4.46 燃烧碎片 flaingdebris 火灾或火灾试验中,从燃烧物体上分离出的有焰燃烧材料 [IsSO13943:2008,定义4.149] 11
GB/T30114.7一2014 4.47 最劣预期使用条件wors-easeantieipateduseconditions 实际中可能出现的,失火燃烧可能性最大的材料应用状况,通常包括环境气氛、压力,温度和材料厚 度等因素 4.48 氧气兼容性评估oygencompatibiltyassessment 识别并解决氧气系统中火灾危险的系统方法,其过程着重于着火机制的评估和材料测试数据的 应用 4.49 航天器火灾响应spaceeraftfirerespose 对航天器舱内发生的失火或火灾影响采取的应对活动 4.50 航天器火灾探测firedeteetioninspaeeeraft 通过仪器对航天器舱内是否存在失火进行的判断,或者失火发生后对其进行的考察和测量 注:用于火灾探测的仪器称为火灾探测器(ftredeteector) 4.51 火灾信号firesignatures 失火现象具有的可被人觉察或由仪器探测的特征 4.52 火灾警报rfirealarm 针对失火的报警通知或信号 4.53 航天器火灾控制spaceerafttfirecontrol 使航天器舱内的失火燃烧和火灾造成的影响不任意发展 空间材料科学与技术术语 5.1 装置与实验技术 5.1.1 超声悬浮utrasonielevitation 利用声场的驻波特性将物质悬浮在空间固定位置的一种方法 5.1.2 电磁悬浮eleetrogneticlevitationm 利用高频电磁场将物质悬浮在空间固定位置的一种方法 注:金属中的涡流所产生的焦耳热还可以使金属熔化,从而达到无容器熔炼金属的目的 5.1.3 静电悬浮eleerostatielevitation 利用静电场中带电样品所受的库仑力抵消所受的重力实现物质悬浮的方法 5.1.4 气悬浮gaslevitatiom 利用相反重力方向对物体吹气的方式实现其悬浮的方法 12
GB/T30114.7一2014 5.1.5 无容器加工eontainerlesspreessing 利用悬浮方法使熔体不与容器相接触进行晶体生长与凝固的过程 5.1.6 准无容器熔炼quas-mtanerles“metng 用助熔剂将材料熔体与堆蜗壁隔开,以消除堆蜗对熔体的污染并抑制堆蜗壁产生的异质形核作用 的熔炼方法 5.1.7 梯度加热炉 gradientheatingfurnace adientfurnace 温度梯度炉 temperaturegra 在炉膛轴向提供需要的温度梯度进行材料的晶体生长或定向凝固等的材料制备装置 5.1.8 布里奇曼晶体生长Bridgmancrystalgrowthmethodl 在具有特定温度分布的热环境中使材料熔体由一端到另一端按一定的速度结晶的晶体生长方法 注:控制结晶速度的方式有;加热器移动、熔体移动或两者均不动而采用温区移动法使温度场“移动” 采用的材料 生长方向有垂直、水平两种类型 5.1.9 降温法生长temperaturereduetionmethodl 利用物质较大的正溶解度温度系数,在晶体生长过程中逐渐降温,使析出的溶质不断在晶体上 生长 5.1.10 模板法晶体生长erystalgrowthbytemplate 按特定形状和结构的模板生长制备出与模板一样形状和结构的人工晶体的方法 注自然界中也存在天然的微纳米尺度的模子和模板,如蛋白石、沸石晶体 5.1.11 定向凝固diretionalsolidificationm 熔体沿固定方向顺序凝固的过程 5.1.12 平衡凝固eulhriu umsolidification 材料在极其缓慢的冷却条件下从熔态经结晶方式凝固的过程 注，该过程的一个显著特点是凝固界面附近结晶出的固相与尚未结晶的熔体中的成分始终保持热力学平衡 理想 的平衡凝固一般是很难实现的,通常能做到的是比较接近平衡凝固的过程,称为近平衡凝固 5.1.13 non-eguilibriumsolidification 非平衡凝固 在快速凝固条件下,扩散过程乃至平衡相的析出被抑制,获得热力学非平衡凝固组织的凝固过程 5.1.14 分凝系数partitioncoeficient 在品体生长过程中,固液界面处的固相成分与液相成分之比 注:对于金属合金凝因过程,该比值称为溶质分配系数 5.1.15 自组装self-assemb 基本结构单元自发形成有序结构的过程 13
GB/T30114.7一2014 5.1.16 皮壳法shelteehnique 在要熔化和结晶的晶锭外表形成一种不与熔体起化学反应的硬壳抑制单品生长条纹的方法 5.1.17 区熔法zone-metingmethod 使用窄温区加热方式在材料中产生狭窄熔区并使其按需要的速度移动而生长晶体的方法 5.1.18 溶胶-凝胶法sol-gelmethodl 把可水解的金属)化合物配制成能凝胶化的悬浮液(溶胶),控制其凝胶化过程形成三维空间网络 结构的凝胶体,再将其经一定温度烧结分解得到所需材料的方法 5.1.19 熔剂法meltrluxingmethod 将生长晶体的组分在高温下熔融于低熔点助熔剂中以形成均匀的饱和溶液,然后通过缓慢降温或 其他办法形成过饱和溶液使晶体析出的方法 5.1.20 水热法晶体生长hydrhermalgrowthm 在高温高压下从过饱和热水溶液中培养晶体的方法 5.1.21 提拉法晶体生长pulingmethodcrystalgrowth 丘克拉斯基方法 将旋转着的籽晶引人熔体微熔后,再缓慢提拉籽晶而使籽晶不断从熔体中提拉生长变大的方法 5.1.2 液相外延法liqutdphaseepitaxy 由溶液中析出固相物质并沉积在衬底上生成薄层单晶的方法 注:薄层材料和衬底材料相同的称为同质外延,反之称为异质外延 5.1.23 移动加热器法晶体生长travellingheatermethodcrystalgrowth 通过移动加热器来实现样品局部区域熔融和生长晶体的方法 5.1.24 蒸发法晶体生长growthofevaporation 将溶液中的溶剂不断蒸发移去使溶液保持在过饱和状态而实现晶体生长的方法 示例古代煮海水为盐就是用的燕发法 5.1.25 自蔓延燃烧合成ser-propagatinghigh-temperaturesnthesis;SHIs 利用化学反应自身放热产生高温来制备材料的一种方法 5.2结晶反应和相变过程 5.2.1 成核nueleatiom 从熔体或液相中形成新的晶体(固体)核心的过程 14
GB/T30114.7一2014 5.2.2 均匀形核homogeneolsnueleationm 在均匀单一的液相中随机形成新的结晶相核心的过程 5.2.3 非均匀形核heterogeneousnucleation 新相依附于液相中的杂质或外来固体表面形核 5.2.4 奥斯瓦尔德熟化otwaarpming 液液或固相中较小的晶体因表面曲率较大而能量较高,其会逐渐溶解并在较大的晶体表面重新析 出长大或粗化的现象 5.2.5 固溶体solidsolution" 溶质原子溶人溶剂晶格中而仍保持溶剂晶格类型的一种合金相 注;通常合金相中含量高的组元称为溶剂,而含量低的组元即为溶质 5.2.6 共晶反应euteeticreaetion 从 一定成分的液相中同时结晶出两种或多种各自成分固定的固相反应过程 5.2.7 erteetiereaeton 包晶反应 从一种成分的固相与另一种成分的液相反应生成另外一种新固相的过程 5.2.8 偏晶反应nmonoteeticreaection 在液相在冷却到某个温度时的过程中该液相等温分解形成一种成分的固相和另一种成分的液相组 成的两液固相混合物的过程 5.2.9 温度-时间-转变曲线 temperature-time-transformationeurve 三T曲线ITTeurve C曲线ccurve 描述在一特定转变温度点以下某个温度等温时相变的开始和终了时间、转变产物和转变量与温度、 时间之间的关系曲线 因其曲线图的形状通常像英文字母“C”,故也称其为C曲线 5.2.10 亚稳态metastablestate -个孤立的体系相对于它的热力学平衡而言处于自由能过剩的热力学状态 5.2.11 metastablematerials 亚稳材料 热力学上处于亚稳态的材料 5.2.12 液相分离liquid-liquidphaseseparation 单一液相在冷却过程中分解为两种或多种成分不同且互不相溶的液相的过程 5.2.13 枝晶dendritiecerystal 材料凝固过程中形成的一种呈树枝状的组织形态 15
GB/T30114.7一2014 5.2.14 胞晶 ellularcrystal 晶体或晶粒内部的一种类似细胞状的组织形态 5.2.15 柱状晶eolwmarerystal;columnargrainm 材料在凝固过程中形成的晶体形状近圆柱状的组织形态 注，柱状晶包括柱状树枝晶和柱状胞晶 5.2.16 ed 等轴品 equiaN crystal 各个晶轴方向尺寸相差不大(一般两倍以内)的晶体 5.2.17 seondarydendrtearmspacing 二次枝晶臂间距 -次枝晶主干上生长出的二次枝晶枝晶臂之间的距离 5.2.18 多孔材料porousmaterials 种由相互贯通或封闭的孔洞状结构组成的材料 5.2.19 stablematerial 块体亚稳材料bulkmetast 三维尺寸都在毫米尺度及以上的亚稳材料 示例:从熔态物质直接形成的块体亚稳材料的结构为非晶态时则称其为块体金属玻璃或块体非晶 5.2.20 非晶合金amorphousalloy 原子处于长程无序,短程有序排列结构的金属和合金 注:其中由液态经凝固过程形成的非晶合金也称为金属玻璃 5.2.21 光子晶体photoniecrystanl 光子带隙晶体 -种由介电常数不同的介质在空间呈周期性排列而形成的长程有序结构,其排列周期与光的波长 处于同一量级,由于这种排列相似于晶体中的原子排列且具有许多有用的光学效应而称之为光子晶体 5.2.22 胶体晶体coloidalcrystal 由一种或多种单分散胶体粒子组装并规整排列而成的二维或三维有序结构的物质 5.2.23 晶锭ingot 由液体凝固而成的多晶或单晶块体材料， 5.2.24 wndering 过冷 液体或熔体冷却到平衡凝固点(或液相线温度)以下而没有凝固的状态 注1:平衡凝固点或液相线温度与过冷液相发生凝固转变的温度之差称为过冷度 当过冷度较高时称为深过冷 注2;过冷是非平衡状态,较平衡状态的自由能高,有转变成平衡态的自发倾向 5.2.25 偏析segregaton 合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象 16
GB/T30114.7一2014 注:按偏析分布的范围大小又分为宏观偏析和微观偏析两大类 前者指整个物体范围而言,也称区域偏析,只在凝 固过程中产生;后者指物体的显微组织中成分的不均匀分布，一般是由凝固或固态相变或两者共同产生的 5.2.26 生长条纹growthstriation 在晶体生长过程中由于温度或生长速率的起伏等引起溶质浓度的起伏,导致在形成的晶体表面呈 现出与这种起伏相对应的带状或条状缺陷 5.3其他 5.3.1 原子氧腐蚀 atomicoXygencorrosion 含有原子态氧的气体环境与物质发生相互作用而引起物质(材料)结构的剥蚀老化过程 注1:在低地球轨道通常认为200km~700km高度)高度上,气体总压力为10-Pa10-'Pa,其组分含N,O Ar.,HHe.,H及o等,相应的粒子密度约为106cm了一109cm',其中原子氧占主要成分 注2:低地球轨道上的原子氧是太阳光中紫外光线与氧分子相互作用并使其分解而形成的 5.3.2 安部ampoule 专门设计用于封装实验样品的(柱状)容器 5.3.3 堆蜗erueible 用耐火(耐高温)材料,如石英、石墨、陶瓷或难熔金属等制成的器皿盛放样品进行材料熔炼或熔化 与结晶或凝固 5.3.4 自扩散self-dirfusionm 在没有化学浓度梯度情况下,仅仅由于热振动而产生的原子或分子迁移过程 5.3.5 互扩散interdirusionm 化学扩散 体系中由于化学浓度梯度而产生的物质宏观流 5.3.6 扩散系数dirrusioncoerrieient 描述在物质扩散方向的扩散物质流与沿扩散方向的浓度梯度成比例关系的比例系数 5.3.7 剪切胞技术shearcelltechnique -种能够将扩散实验后的柱状熔体样品快速分切成多个小单元,待其凝固后用于进行扩散物质分 布分析的实验方法 空间基础物理科学与技术术语 相对论与引力物理术语 6.1 6.1.1 相对论relativity 爱因斯坦的四维时空理论 注;狭义相对论和广义相对论的统称 17
GB/T30114.7一2014 6.1.2 狭义相对论speeialrelat tivity;SR 爱因斯坦于1905年以狭义相对性原理和光速不变原理为基础建立的四维平直时空理论 注1:该理论以惯性系之间的洛伦兹坐标变换代替牛顿物理理论中的伽利略变换,进而要求一切物理定律在洛伦兹 坐标变换下保持不变(即“狭义相对性原理”) 狭义相对论是现代物理不可缺少的基础理论之一 注2:通过大量的实验手段已经验证了检验狭义相对论的基本假设和预言;四种基本相互作用(引力,电磁强、弱 的现代物理理论的成功也是对狭义相对论的验证;狭义相对论的直接实验检验主要有;光速不变原理的检验、 时钟变慢效应的检验,惯性质量与运动速度的关系的检验能量与质量的关系的检验,光子静止质量的检 验等 6.1.3 光速不变原理prineipleoftheconstaneyofthespeedoflieht 光在真空中总是以确定的速度c传播且与光源的运动无关 注1;爱因斯坦狭义相对论的基本假设之 注2:光速不变原理的实验检验是指利用实验手段检验光在真空中传播速度与光源或观测者的运动状态以及与光 源的频率等是否有关,包括检验双程平均光速的常数性质(单向光速的各向同性原则上不可能被实验检验》. 6.1.4 时间膨胀timedlation 相对观测者运动的时钟的速率变慢 注1验证时钟变慢的实验包含电磁波频率的二阶多普勒移动实验,环球飞行的原子钟实验,运动介子的寿命延长 实验等 注2;与引力红移相比,由运动时钟变慢导致的光谱线的红移又称为速度红移 6.1.5 广义相对论generalreatinity;GR 爱因斯坦于1916年建立的一种四维弯曲时空的引力理论 注1:比牛顿万有引力定律和牛顿力学更为精确地描写引力相互作用的运动规律 注2:是迄今为止公认的正确描述引力相互作用的标准引力理论 6.1.6 EP 等效原理equivalenceprineiple 弱等效原理、强等效原理、甚强等效原理(以及新型等效原理)的统称 6.1.7 弱等效原理weakequivaleneeprineiple -切(宏观的或微观的)物质无论它们的质量和材料如何,在给定的外部引力场中都具有相同的自 由落体加速度,也可表述为一切物质其惯性质量等于引力质量 注:又称之为伽利略等效原理 6.1.8 强等效原理 strongequivalenceprineiple 在引力场中的任何位置和任何时刻都能找到一个局部惯性系,在该惯性系中一切物理定律与其在 没有引力场时的惯性系中的形式相同 注1:广义相对论的基本假设之一,又称之为爱因斯坦等效原理或局部等效原理 注2强等效原理包含弱等效原理 6.1.9 新(型)等效原理 neprineiple newequivalen -切物体(或微观粒子)无论它们的自转速度(或自旋)如何,在给定的外部引力场中都具有相同的 自由落体加速度 18
GB/T30114.7一2014 注;有挠率场的引力理论如引力规范理论)预言了新型)等效原理的破坏 6.1.10 等效原理实验检验testofequivalenceprineiple 利用实验手段来检验等效原理 注:等效原理实验检验手段有自由落体法、单摆法、扭秤法,冷原子干涉法,月地测距法以及空间检验 空间检验是 指使用安装在空间飞行器(卫屋,空间站等)中的实验装置来检验等效原理 6.1.11 引力红移gravitationalredshift 电磁波在引力场的作用下波长变长的现象 注1:广义相对论的预言之一 注2:波长变长,频率变低在可见光波段即颜色向红端移动 注3:引力红移本质上是时钟变慢效应,引力场中时钟比真空中的时钟走得要慢 6.1.12 陀螺自转轴进动的测地线效应gdeticelretoftheprecessionofthespinaxesofayrsope 天体周围的时空弯曲使得绕其运动的陀螺自转轴发生的进动现象 示例;广义相对论的预言,在640km的地球极轨道上运动的卫星中的陀螺自转轴相对于远方天体的方向在轨道平 面内发生的进动为一6606.1mas/yr;引力探测器(GP-B)验证了这个预言,地球卫星IAGEOS也证实了这种效应 注:1mas=4.848×10-"rad 6.1.13 陀螺自转轴进动的坐标系拖曳效应rame-draggingerrectofthepreesiomofthespinaxesofthe gyroscope 天体的转动引起其周围弯曲时空变得扭曲而使陀螺自转轴发生的进动现象 示例:广义相对论的预言,地球转动效应造成在640 km极地轨道上运动的陀螺自转轴在垂直于轨道平面方向上的 进动为一39.2mas/yr;引力探测器(GPB)验证了这个预言,地球卫星LAGEOS也证实了这种效应 注1:天体转动引起其周围时空的弯曲效应称为坐标系拖曳效应 注2:由坐标系拖曳效应产生的上述陀螺的进动又称之为Lense-thirring效应 6.1.14 磁型引力效应gravitomagnetism 引力磁场效应 磁型引力场的引力效应 注1在低速羁场近似下广义相对论的引力场方程可以写成与麦克斯韦电磁场方程类似的形式;引力场分为引力电 场(或说电型引力场)和引力磁场(或称为磁型引力场),它们分别由质量密度分布和质量流密度分布决定 进 i而,检验质量的测地线方程在这一近似下可以写为类似于洛伦兹电磁力的形式 与引力磁场相关的效应称为 引力磁场效应(或磁型引力效应) 注2:坐标系拖曳效应是一种磁型引力效应 6.1.15 引力理论theoriesofgravitationm 描述引力相互作用的物理理论 注，牛顿万有引力定律给出了引力相互作用的最低次近似;广义相对论更精确地描述了引力相互作用并被大量实 验所验证;此外,基于理论物理中的各种考虑以及宇宙学相关观测数据,还存在其他的候选引力理论,例如标 量-张量引力理论、f(R)理论、引力规范理论、超引力等,这些理论的预言与广义相对论的差别有待未来的实验 进行检验 6.1.16 vitational 引力实验grar experiments 利用实验手段对引力规律、引力理论假设等进行的检验 19
GB/T30114.7一2014 示例:牛顿万有引力常数G的测量;牛顿引力的反平方定律的实验检验;对广义相对论预言(引力红移、行星近日点 进动,雷达回波的时间延迟,光线弯曲和引力透镜、陀螺自转轴的进动等)的实验检验,后牛顿参数的测量等 6.1.17 超越爱因斯坦的理论beyondEinstentheories 超出爱因斯坦相对论的新的物理学理论 注:大统一理论(例如超弦理论),高维时空理论、引力规范理论、超引力等新理论包含了广义相对论的物理学,又给 出了超出广义相对论的新的物理学,这些新物理学有待未来的实验进行证实 6.1.18 大统一理论grandunifiedtheories 把引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用这四种基本相互作用统一描写的物理 理论 示例:超弦理论、高维时空理论等 6.1.19 高维时空理论higherdimensionalspace-timethery 维数大于4的时空理论时间维数为1,空间维数大于3) 洼1;我们的物理时空是4维时空(1维时间和3维空间 注2:超出3维空间的空间维度称为额外维度 6.1.20 牛顿引力反平方定律的偏离deviatonfromtheNewtonianinverse-squarelaw 相对静止的物体之间的引力规律不同于牛顿引力反平方定律 注1:一些超越广义相对论的引力理论,在弱场近似下,给出的物体之间的引力规律不同于牛顿引力反平方定律 注2:近距离牛顿引力反平方定律的实验检验有助于寻找新的相互作用并有助于检验一些超越广义相对论的引力 理论 6.1.21 引力规范理论gaugetheoriesofgravitationm 包含度规引力场和挠率引力场的理论 注1:广义相对论中的引力场只有一种,即度规场 注2:引力规范理论预言了与挠率场相关的新型引力(它来源于自旋物质) 这种新型力的存在破坏了新(型)等效 原理:在引力场中自旋粒子的运动或转动物体的质心运动将偏离测地线运动;或者说,自旋不同的物质在引力 场中具有不同的引力加速度 6.1.22 testoftheeguivalenc 自旋物质的等效原理实验检验 rimetplerpn matterS 检验自旋物质与非自旋物质在引力场中的自由落体运动规律是否相同 注1物质的自旋与引力场的耦合会造成新型等效原理的破坏,即自旋不同的物质在引力场中具有不同的引力加 速度 注2:使用两个用相同材料做成的球体(或柱体)一个高速转动,另一个基本不转动.使它们在地球引力场中同时自 由下落,探测它们的自由落体加速度的差别即可以检验新型等效原理 注3:用来做实验的物体也可选用微观自旋粒子 6.1.23 激光干涉测量laserinterferommetriemeasurement 利用光波的干涉,以激光波长为长度基准,对距离或位移等长度几何量进行测量 注，激光干涉测量的仪器常称之为干涉仪 激光干涉测量可分为零差干涉测量和外差干涉测量 如果激光干涉测 量中的两束干涉光束频率是相同的,称之为零拍干涉测量 如果激光干涉测量中的两束干涉光束频率具有一 心
GB/T30114.7一2014 固定的频率差,则是激光外差干涉测量 6.1.24 惯性传感器inertialsensor 基于惯性原理工作的传感器,包括加速度计和陀螺仪 注:加速度计用来测量运动平台的线加速度和角加速度;陀螺仪测量运动平台的运动角速度 6.1.25 陀螺-加速度计yrwtypeaecelerometer 用转动物体作为敏感物体的加速度计 6.1.26 微牛推力器micro-Newtonthruster 产生微牛顿数量级或者更小推力的装置 6.1.27 无拖曳控制drag-freecntrol 利用推力补偿或者抵消航天器受到的非保守力的技术 注:无拖曳控制技术是一项航天技术,其目的是当航天器的飞行相对检验质量的运动产生偏离时,通过推进器作用 控制航天器跟着检验质量运动,最终使得航天器平台的残余扰动力足够小 一般而言,无拖曳控制系统包括惯 性参考物体,无拖曳控制器和微推进器三部分 惯性参考物体提供测地线参考,其受到的非引力必须尽可能 小,其轨迹尽可能沿着测地线运动 微牛推进器产生微小的推力,用来补偿卫星的残余扰动力 无拖曳控制器 是根据惯性传感器的输出即卫星偏离惯性参考物体的运动)来控制微推进器产生合适的推力 6.2冷原子物理术语 6.2.1 激光冷却lasercooling 利用激光和原子的相互作用使原子的动量降低而获得冷原子的技术 6.2.2 光的力学效应 efleetsoflight mechanical 光对原子等物质表现出的作用力效应 注1:这种作用与原子的内部状态有关,通过原子内部状态的变化可实现外部自由度运动的改变 注2:光的力学效应有两种 一种是光对原子的辐射压力,另一种是偶极力 6.2.3 辐射压力 rradiationpressure 原子多次吸收一个方向的光子然后再向全空间自发辐射光子而获得净的动量改变 注1:由于自发辐射的各向同性,原子在多次自发辐射过程中获得的平均动量改变为零 辐射压力的方向即为光的 波矢方向 注2:辐射压力也叫散射力 它不是保守力,是耗散力 辐射压力的应用之一就是利用激光减速原子束 6.2.4 偶极力dpoleforee 光诱导的原子电偶极矩与空间变化的光场发生的偶极相互作用力 注1:偶极力的大小和方向既和光强的空间分布有关,也和光子频率对原子跃迁的失谐量有关 当光的失谐量为正 亦即蓝失谐时,原子所受偶极力的方向指向光强最弱的地方;当光的失谐量为负亦即为红失谐时,原子所受偶 极力的方向指向光强最强的地方 洼2偶极力是保守力,其大小与光场在空间上的梯度有关,也称为梯度力 6.2.5 shift 光频移lightfrequeney 光照射到原子上使原子的能级发生移动 21
GB/T30114.7一2014 注:物理本质是交流斯达克(AC-Stark)效应 6.2.6 光抽运opticalpumping 在热平衡状态下,原子按能级的布居遵从玻尔兹曼分布 利用原子对光的选择吸收可改变原子在 能级上的正常布居,使某些能级上的原子抽空,集中到另一些能级上 6.2.7 多普勒冷却机制Dopplereoolingmeehanism 逆着原子束运动方向射一束近共振的红失谐激光时,原子将由于光的辐射压力而减速 注，当两束红失谐的激光从相反方向对射于原子时,运动原子因多普勒效应而感受到迎面来的光子频率将变高,接 近共振,原子吸收光子跃迁到激发态,然后通过自发辐射释放一个处于共振的光子 原子吸收低能量红失谐 光子,释放高能量光子,导致其动能降低,从而使得整个原子云的温度降低 6.2.8 多普勒冷却极限温度Dopplercoolinglimittemperature 当光场为红失谐且失谐量等于自然线宽的一半时,原子通过多普勒冷却机制可获得的最低温度 注在多普勒冷却过程中,原子吸收和自发辐射的随机性也造成原子云的加热 原子的冷却和加热效应相互竟争 最终达到动态平衡 在平衡状态下的温度由光场的失谐量和原子激发态的自然宽度决定， 6.2.9 亚多普勒冷却salDwpplereing 利用激光冷却使原子云温度达到低于多普勒冷却极限温度的冷却机制 注:多普勒冷却机制的极限温度是基于简单的二能级原子模型,而真实原子是多能级系统 低于多普勒冷却极限 的现象与原子的多能级特性有关 6.2.10 偏振梯度冷却polarizatiogradienteooling 基于光偏振的空间变化而实现的一种亚多普勒冷却机制 注1，亚多普勒冷却机制很复杂,偏振梯度冷却是最典型的一种,它依赖于四个条件;原子的多能级结构、原子基态 的光位移、原子在基态之间的光抽运以及光场偏振状态的空间变化 在三维六束光场交汇处,光的偏振是随 着空间位置变化的,此所谓“偏振梯度” 原子的感生偶极矩在光场中的能量随着它与电矢量之间的夹角变 化 电场方向与偶极矩方向平行时,相互作用能最小 在运动过程中,原子感受到的电场方向在变化.若其电 偶极矩跟不上电场的变化,相互作用能就会增加,相应的通过动能降低来补偿 原子在运动一段时间后可能 在光场的作用下跃迁到激发态,然后再通过自发辐射回到基态 这样周而复始的降低原子的动能,从而降低 原子系统的温度 注2:在偏振梯度冷却中有两种激光偏振构型 一种是由偏振方向互相垂直的一对线偏振光对射组成称为 r构型,其冷却机制也叫“Sisyphu"冷却 另外一种是由旋转方向相反的一对圆偏振光对射组成 linearlinear o构型 这两种构型的冷却温度都与光场的强度成正比,与失谐量成反比 注3;对简并的基态能级,各个子能级与光场相互作用的强度不同,光频移效应会造成原子基态的分裂 6.2.11 光子反冲极限温度thephotonreeoiltemperature 亚多普勒冷却极限温度 激光冷却中对应于光子反冲能量的原子云温度 注:自发牺射限制了亚多普勒冷却的温度不可能低于光子反冲引起的最低温度 亚多普勒极限温度根据能量均分 定理从原子的反冲能量得到 6.2.12 冷原子coldatoms 温度接近多普勒冷却极限的原子云 22
GB/T30114.7一2014 6.2.13 超冷原子utr-eoldatomms 温度在nkK量级的冷原子云 注:超冷原子的量子特性将很明显 在空间微重力情况下,超冷原子云的温度预期可达到K量级 6.2.14 磁光阱 ag netroptiealtrap;MoT 利用不均匀静磁场与对射的光场构成的用于捕获中性原子的复合型势阱 注1，磁光阱工作时依赖于辐射的选择定则和非均匀磁场进行的光抽运,可提供很强的辐射压力 注2:磁光阱既可捕获原子又能实现原子冷却 通过磁光阱可以捕获到温度为几儿十mK量级的冷原子云 6.2.15 光学黏胶opiteal 1olaSSes 六束正交对射的红失谐激光的交汇区域 注，辅射压力是耗散力,故光学黏胶并不是一个势阱 6.2.16 囚禁势confinementpotential 原子与光场或磁场相互作用而产生的对原子具有囚禁作用的势能 6.2.17 静磁阱nmagnetostatietrap 基于Stern-Gerlach效应,利用磁场梯度囚禁带有磁矩的中性原子的势阱 注在自由空间,不存在静磁场极大值点,静磁阱只能囚禁弱场趋寻态原子 6.2.18 光阱opticaltrap 利用光的偶极力产生的原子势阱 注:红失谐光阱将原子囚禁在光强极大值处,蓝失谐光阱将原子囚禁在光强极小值处 实验上采用远失谐激光作 为光阱 6.2.19 measureents;TOF 时间飞行法time-of-Might 将原子云从囚禁势阱中释放后自由飞行,通过探测原子云在不同的自由飞行时间后的尺寸大小,以 得到原子云的温度 6.2.20 原子芯片 atom chip 将原子光学元器件集成到一块芯片上来完成超冷原子的制备、探测和操纵 注，把量子光学,物质波光学理论和微制造技术结合起来,可简化实验装置 原子芯片可提供更紧的束缚和更小的 磁阱尺寸,可对原子进行复杂且精确的操纵,甚至控制原子之间的相互作用 6.2.21 蒸发冷却evaporatie ivecooling 利用不断降低囚禁势阱深度的方法强迫一部分动能高于阱深的原子蒸发出去,剩下的原子由于弹 性碰撞重新趋向热平衡而实现逐步冷却的方法 注:燕发冷却可进一步降低激光冷却了的原子云的温度.同时还可提高相空间密度 6.2.22 玻色-爱因斯坦凝聚 Bose-EinsteinCondensate;BEC' 自旋为整数的全同粒子即玻色子,包括由费米子构成的复合型玻色子),在温度极低的情况下,自 23
GB/T30114.7一2014 发地聚集在体系能量最低的量子态(基态),使基态具有宏观数量的粒子数布居,形成一个宏观的量子 状态 注1温度低到一定程度,原子的波动性就呈现出来,原子的行为更像一个一个的波包 当温度降低到临界温度时， 原子波包的德布罗意波长与原子之间的距离相当,这些波包重叠无法分开,玻色-爱因斯坦凝聚开始形成 理 论上,当温度达到绝对零度时,所有的原子都聚集到系统的基态,成为一个纯粹的玻色-爱因斯坦凝聚体,这是 -个宏观的物质波,可以用一个波函数来描述 注2:典型的相变温度值大约在几百nK,具体数值与囚禁阱的参数包括粒子的质量有关 利用激光冷却技术,中性 原子的囚禁技术加上燕发冷却技术可实现玻色原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚 6.2.23 相干物质波coherentmatterwaves 具有相干性质的物质波 注:物质波亦称德布罗意波,它描述了微观实物粒子的波动特性 示例，玻色-爱因斯坦凝聚体 6.2.24 费米简并Fermidegenerate 在超低温条件下,受泡利不相容原理限制,费米子只能一个粒子占一个自旋态,并尽可能从最低能 态开始依次逐浙占满费米能级下的量子态 6.2.25 费米凝聚Fermioniccondensate 在超低温条件下,费米子配对成为具有玻色子性质的“费米子对”而占据体系的同一量子态,形成费 米子凝聚体 6.2.26 光晶格optieautitee 利用相对传播的激光光束在空间中所形成的周期性光场分布 注;因siark频移产生的周期性势阱可把原子聚集在势阱的极小值点 红失谐光阱将原子囚禁在光强极大值处,蓝 失谐光阱将原子囚禁在光强极小值处 6.2.27 量子相变quantumphasetransitions 由量子涨落引起的发生在绝对零度的相变现象 6.2.28 原子激射 at0mlaser 高度相干的原子束,束中所有的原子都处于同一量子态 注;实验上可从玻色-爱因斯坦凝聚体的囚禁态绸合输出为非囚禁态来产生原子激射 6.2.29 宏观量子效应 maeroscopicquantumeflects 在超低温等某些特殊条件下,由大量粒子组成的宏观系统呈现出的整体量子现象 示例:原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚,超流性、超导电性和约瑟夫逊效应 6.2.30 混合量子气体 mixedlquantumgases 玻色子和费米子处于同一个系统中,在温度极低的情况下,两种气体都达到量子简并的混合气体 注:在超低温下,全同费米子因泡利不相容原理导致蒸发冷却困难,实验上采用玻色子作为中介,在蒸发冷却阶段、 通过两者之间的碰撞使费米子达到量子简并 6.2.31 冷原子干涉仪coldatominterferometry 冷原子束以两个不同的拓扑路径传播,构成类似于光学Mach-Zehnder型的干涉仪,可测量两原子 24
GB/T30114.7一2014 束通过不同路径引起的相位差 注:热原子和冷原子均可实现原子干涉 冷原子相干长度更长,其测量灵敏度比热原子会高很多 6.2.32 冷原子陀螺仪codatomyroscope 以冷原子为工作介质,基于Sagnac效应形成的相对于惯性空间的旋转指示器 注1Sugnac效应指出,当物质波在一个环路中前进时,如果这个环形通道本身具有一个转动速度,那么物质波沿转 动的方向前进所需要的时间要比沿着相反的方向前进所需要的时间要多 通过测量两条路径的相位差,就可 以获得环路系统相对于惯性空间的旋转角速度 注2在同样环路面积下,理论上原子陀螺仪的灵敏度比光学陀螺仪可提高10个数量级 6.2.33 原子钟atomiccoek 以原子特定能级跃迁辐射的电磁波频率为参考频率,通过电子学频率自动控制方法,对实用频率源 进行频率或相位锁定,从而得到便于使用的与原子参考标准同样准确和稳定的标准频率信号 注1:这是该术语的通常含义,该含义在狭义上的严格称谓是原子频标 在原子频标的基础上,再将频率信号 周期一个地周期累加起来,再规定好一个起点,就成为严格意义上的原子钟 原子钟是最精确的频率和时间 标准装置 注2;若采用的原子参考频率处于微波频段,则相应的原子钟叫微波钟 若采用的原子参考频率处于光学频段,则 相应的原子钟就叫光钟 光钟是通过冷原子或离子提供频率参考,将单一频率的光学振荡利用飞秒激光光梳 技术传递到其他光学波段和微波波段进行计数,从而获得比微波原子钟高四个数量级精度的频率标准 6.2.34 空间冷原子钟 coldatomiccock space 利用冷原子为工作物质,同时可装载于空间站工作的原子钟 注1:微重力环境使得空间冷原子钟在赖率准确度和稳定度方面,都将具有比地面原子钟更理想的性能,可以用作 时间频率的基准钟,用于定义时间单位“秒” 地面上的冷原子钟,多借助重力而采用喷泉运行方式,即所谓冷 原子喷泉钟 注2:星载冷原子钟(coldatomicclockon=-boardsatelites)指载荷在卫星上以冷原子为工作物质的原子钟,既能够提 供高精度的时间频率信号,也符合卫星载荷要求 6.2.35 拉姆齐条纹Ran trnge amsey 原子与微波场两次作用所产生的干涉条纹 注:它用来确定原子的跃迁频率,两次作用时间的间隔越长,干涉产生的线宽就越窄,原子钟的准确度就越高 6.2.36 空间时频系统timmc-frequeneystandardsysteminspaee 在空间微重力条件下的时间和频率标准系统 注，没有重力影响,其运行精度很高 低温与凝聚态物理部分术语 6.3.1 氮3和氮4IHeand‘He 在物理和化学性质上表现出较多一致性但又具有多方面不同物理性质的缸的两种同位素 注1;氨(IHe)属于元素周期表中的0族元素,总共存在8种同位素,从复3到氮10,其中只有复3及缸4较稳定,其 他同位素都具有放射性 注2:复3和复4的差异之例:'He的核自旋为偶数,是玻色子;而复3的核自旋为奇自旋,是费米子;氨4遵循玻色 --爱因斯坦(BE)统计,在2.172K下发生玻色一爱因斯坦凝聚转变为超流态;而氮3遵循费米一狄拉克统计 在2.6mK下才能发生类似超导体的BCS型凝聚而转变为超流态 25
GB/T30114.7一2014 6.3.2 氮I和氮IeIandllHeI 在低温下呈常流氮相性质的复4称为氨I(HeI),呈超流氨相性质的氨4称为氨l(HeI) 注超流氮是一种量子流体;常流氮是一种普通的低温流体,其性质和液氮等低温流体的性质类似 6.3.3 脉管循环制冷机pulsetuberefrigerator 通过周期性地对一端封闭的管子充气压缩一放气膨胀而获得低温的一种方法 6.3.4 斯特林循环stirtingsele 由两个定容吸热过程和两个定温膨胀过程组成的可逆循环 6.3.5 回热式制冷机regenerativerefrigerator;eryocooler 采用'He作工质以获得比'He作工质时更低的制冷温度和更大的制冷量的一种(机械式)低温制 冷机 6.3.6 卡皮查热阻Kapitz zaheatresistance 固体和液氨之间,金属和电介质之间及两电介质之间的界面热阻 6.3.7 稀释制冷 dilutionrefrigerator 用超流缸4稀释缸3的制冷方法 6.3.8 氨膜Heliumfilm 复气体(复3,氨4和氮3一氮4混合气)吸附在固体表面形成的一种膜 6.3.9 饱和态超流复saturatedsupertuidhelium;saturatedeI 将HeI采用沿氮4元素的温度-压力相图上液-气相界线即饱和蒸气压线)进行减压方式获取的 HeI相 6.3.10 过冷态超流复suheledsupernuaheiu um 通过加压等方法将饱和态He处于氮相区中的(不在边界处)的氮I相 6.3.11 二流体模型tw0-fuidmodel 针对超流复发生超导热、黏性为零等奇异性质进行解释而提出的一种模型 注:二流体模型将Hell看成是由常流体和超流体两种流体组成的 事实上,HelI并不是由两种事实存在的流体 组成,而仅仅是为了方便描述所采用的方法 6.3.12 氮I的超常导热extraordinarytheranlconduetivityofhelum " 超流氮I所具有的能大量传递热量的一种能力 6.3.13 氨I的机械热效应mechanealoricerreetofHHeI 对用毛细管连通的两个盛放氮I的容器中的一个施加压力,由于氮l的超流效应导致两个容器中 的氨I产生温度差 26
GB/T30114.7一2014 6.3.14 氮I的热机械效应thermomeehanicnlerfeetofHHeI 对用毛细管连通的两个盛放氨的容器中的一个加热,由于氮I的超流效应导致这两个容器产生 液面的高度(压强)差 6.3.15 effect 约瑟夫森效应,Josephson 当两块超导体之间存在弱合构成结时,在没有任何电压作用的情况下库柏电子对可穿越其间的 势垒层而形成隧道电流的超流效应 6.3.16 临界指数 critesepent 在物理体系状态发生变化(如相变)的临界点附件区域内,某些热力学量间的关系可用幕指数形式 表示的指数 6.3.17 入相变入-phasetransitionm 入点入point 低温下液体氮4在某个温度附件发生高温的氮I相向低温的氮相转变的等容比热曲线呈希腊字 母入(Iambda)状的尖峰而称之 6.3.18 氨3的常流-超流转变transitionfromnormal-nuidtosuperfuidof=HHe 当温度降至3mK以下,液体复3相变成超流体复3相的过程 6.3.19 超流流体动力学superluidhydrodynamies 以超流氮等超流体为对象,对其液滴振荡、阻尼、旋转、粗化特性,旋转的超流复中涡旋、洲流和临界 性质等这些特性及温度和压力因素的影响进行的研究 6.3.20 量子液体quantumliquid 不仅服从量子力学效应且遵从量子统计性质的多粒子体系 注，对遵从量子统计性质的粒子所组成的量子液体而言,又可区分为费米液体(如'He液体)和玻色液体(如'He液 体)两类(参见“复1和复I”) 6.3.21 临界行为的普适性umiversalityoferitiealhehavior 不同的物理体系在临界状态时发生的行为若能够用相同的空间维数和序参量维数来描述,则假定 其具有相同的临界行为及属于同一普适类 注，普适性假设的依据是;物理上不同的体系、不同的晶体结构,不同的相互作用,或属于不同的二类相变它们的 临界指数却十分接近 这表明,对于临界行为,某些共性起主导作用,而代表特殊物质、特殊相变的一些差别似 乎不起作用 6.3.22 标度理论scalingtheory 描述不同临界现象的临界指数之间具有确定关系的理论 注;微重力标度理论(microgravityscahngtheory)是指在微重力环境这一更简化条件下用具有标度率性质的体系 对标度率的预言进行更精确的测试,其结果将改进我们对标度理论有效性范围的理解 27

微重力科学及其应用

什么是微重力科学？

微重力科学，也称为零重力科学，是研究在太空中或者其他无重环境下物质和生命体系的行为特性的学科。这种学科系统地研究了在微重力状态下的材料和生物系统如何影响其物理、化学和生物学特性等方面的问题。

微重力科学术语

GB/T30114.7-2014《空间科学及其应用术语第7部分：微重力科学》规定了一些微重力科学领域相关的术语和定义，以下是其中的一些：

• 微重力状态：指物体在微重力环境下所处的状态，即重力加速度小于10^-2g。
• 微重力环境：指人造卫星、空间站、飞行器、高空气球等飞行器所处的无重环境。
• 宇宙微粒：指太空中含有的极小颗粒，包括尘埃、小流星等。

微重力科学应用技术

微重力科学不仅是基础研究，还涉及到很多实际应用，以下是其中的一些：

• 生物医学研究：微重力可以模拟某些人类疾病发展的过程，因此可以通过在微重力条件下进行生物医学研究，来寻找治疗这些疾病的方法。
• 材料科学研究：微重力可以抑制液体中的对流，从而使得材料的成分更加均匀。因此可以通过在微重力状态下制备新材料，以改进现有的材料性能。
• 航天工程开发：航天器在回收时需要经历几分钟的微重力状态，而且一些特殊的加速度场也会对航天器产生微重力影响，因此必须深入了解微重力对航天器的影响，来提高航天工程的可靠性。

总之，微重力科学是空间科学领域中一个非常重要的分支。随着人类在太空探索的不断深入，微重力科学的研究和应用将会变得越来越重要。

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