物理学报
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ISSN 1000-3290
CN 11-1958/O4
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高次谐波发射的亚原子尺度研究
刘艳, 郭福明, 杨玉军
物理学报. 2019, 68 (17): 173202
单分子器件的拉伸与断裂过程第一性原理研究: 末端基团效应
孙峰, 刘然, 索雨晴, 牛乐乐, 傅焕俨, 季文芳, 李宗良
物理学报. 2019, 68 (17): 178502
重费米子材料与物理
谢武, 沈斌, 张勇军, 郭春煜, 许嘉诚, 路欣, 袁辉球
物理学报. 2019, 68 (17): 177101
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  物理学报--2019, 68 (17)   发布日期: 2019-09-05
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特邀综述

重费米子材料与物理 Hot!
Heavy fermion materials and physics

谢武, 沈斌, 张勇军, 郭春煜, 许嘉诚, 路欣, 袁辉球
物理学报. 2019, 68 (17): 177101      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190801
全文: [PDF 4340 KB] 下载:(192)
摘要

作为典型的强关联电子体系,重费米子材料表现出丰富的量子基态,如反铁磁序、铁磁序、非常规超导、非费米液体、自旋液体、轨道序和拓扑态等.相比其他强关联电子体系,重费米子体系的特征能量尺度低,可以通过压力、磁场或掺杂等参量对不同量子态进行连续调控,因而是研究量子相变、超导及其相互作用的理想体系.本文简要介绍重费米子研究的发展历史和国内外研究现状,概述几类典型的重费米子材料,并简单阐述重费米子超导、量子相变和强关联拓扑态等前沿科学问题.

总论

新型缩减矩阵构造加快特征基函数法迭代求解
New reduced matrix construction accelerated iterative solution of characteristic basis function method

王仲根, 沐俊文, 林涵, 聂文艳
物理学报. 2019, 68 (17): 170201      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190572
全文: [PDF 1020 KB] 下载:(48)
摘要

针对特征基函数法在分析电大目标电磁散射特性时存在缩减矩阵方程迭代求解收敛慢的问题,提出一种新型缩减矩阵构造方法提高特征基函数法的迭代求解效率.首先,应用奇异值分解技术压缩激励源,求解出新激励源下各子域的特征基函数;其次,将新激励源和特征基函数作为构造缩减矩阵的检验函数和基函数,新方法构造的缩减矩阵的对角子矩阵均为单位矩阵,缩减矩阵条件数得到了优化.与传统方法相比,新方法构造的缩减矩阵方程迭代求解效率得到了显著提高;另外,由于矩阵方程求解次数减少,特征基函数的构造效率也得到了提高,数值结果证明了新方法的精确性和有效性.

黑磷纳米通道内压力驱动流体流动特性
Pressure-driven fluid flow characteristics in black phosphorus nanochannels

张忠强, 刘汉伦, 范晋伟, 丁建宁, 程广贵
物理学报. 2019, 68 (17): 170202      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190531
全文: [PDF 1124 KB] 下载:(27)
摘要

运用分子动力学方法探索了水-黑磷流-固界面各向异性、水流驱动力、黑磷通道宽度和黑磷层数等对黑磷通道内Poiseuille水流流动特性的影响规律.研究结果表明:随着驱动力的增加,边界滑移速度随之增加;各向异性也会对压力驱动作用下纳米通道内的水分子的流动特性产生影响,具体表现为边界滑移速度会随着手性角度的增加而减小,而水分子黏度系数却不受各向异性的影响.发现黑磷表面天然的褶皱结构所产生的粗糙势能表面,是导致流固界面各向异性特性的本质原因.在加速度值保持不变的情况下,研究纳米通道宽度和黑磷层数对水分子流动特性的影响,发现随着纳米通道宽度的增加,水分子滑移速度随之减小;双层模型中水分子的速度分布与单层模型差异微小,而随着层数的增加,黑磷-水流固交互界面能随之增加,各向异性规律依然保持不变.研究结果将为水-黑磷流体器件设计与制备提供理论基础.

黏弹性问题的插值型无单元Galerkin方法
Interpolating element-free Galerkin method for viscoelasticity problems

张鹏轩, 彭妙娟
物理学报. 2019, 68 (17): 170203      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20191047
全文: [PDF 1365 KB] 下载:(23)
摘要

基于改进的移动最小二乘插值法,提出了黏弹性问题的插值型无单元Galerkin方法.采用改进的移动最小二乘插值法建立形函数,根据黏弹性问题的Galerkin弱形式建立离散方程,推导了相应的计算公式.与无单元Galerkin方法相比,本文提出的黏弹性问题的插值型无单元Galerkin方法具有直接施加本质边界条件的优点.通过数值算例讨论了影响域、节点数对计算精确性的影响,说明了该方法具有较好的收敛性;将计算结果与无单元Galerkin方法和有限元方法或解析解比较,说明了该方法具有提高计算效率的优点.

双电层相互作用下主动粒子系统的压强
Pressure of active system under the electric double layer interaction

金康, 经光银
物理学报. 2019, 68 (17): 170501      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190435
全文: [PDF 1026 KB] 下载:(28)
摘要

自驱动粒子系统由可以从环境获取能量并转化为主动运动的粒子组成,与经典的被动粒子系统有显著的区别.对于这样的主动系统,是否存在经典的物态方程这一问题引起了广泛的关注.最近的研究以谐振子势场中的主动系统为模型,研究了物态方程的适定性.与之不同,本文探讨了封闭空间的主动粒子系统,在墙壁与粒子间存在双电层相互作用下,系统物态方程存在的条件及具体形式.结果表明,壁面压强与主动粒子的形状有关,当有墙壁施加力矩于主动粒子时,在力矩作用下粒子趋向转向平行于壁面的平衡态,而壁面-粒子相互作用强度增加使平行取向的趋势增强,从而使系统压强降低.此时压强和壁面的关联意味着主动系统没有通用的物态方程.同时讨论了在壁面-粒子相互作用强度极小或极大的情况下压强的形式,通过定义有效温度,给出了主动系统与理想气体类似的物态方程.此外研究发现,对于不同粒子,其形状偏离转动对称性的程度是影响主动粒子压强的关键因素.该结果对当前主动系统热力学性质的研究提供了一定的参考,并为更复杂的相互作用势下研究主动系统的热力学性质提供了基础.

激光混沌并行串联同步及其在中继器保密通信系统中的应用
Chaotic laser parallel series synchronization and its repeater applications in secure communication

颜森林
物理学报. 2019, 68 (17): 170502      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190212
全文: [PDF 1769 KB] 下载:(27)
摘要

研究了两个不同半导体激光器的相互耦合与其他激光器之间的混沌并行同步和多周期并行同步.提出激光并行串联复杂动力学系统与网络,给出光学光路与数学物理模型.由此提出中继器运行原则,给出了信道编码方程.成功实现了激光混沌再生与发送,分别完成了有中继器系统的两个异路混沌加密通信.这是一种新型的混沌编码网络系统,具有中继器核心技术要素,它具有多变量、高维度、多密钥以及两路不同混沌载波特点,具有高度的安全性、不易被破解等特性.其研究结果对混沌在保密通信应用、光网络和激光技术的研究具有重要的参考价值.

基于经验知识遗传算法优化的神经网络模型实现时间反演信道预测
Prediction of time reversal channel with neural network optimized by empirical knowledge based genetic algorithm

院琳, 杨雪松, 王秉中
物理学报. 2019, 68 (17): 170503      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190327
全文: [PDF 1316 KB] 下载:(14)
摘要

人工神经网络由于具有较强的非线性拟合能力,可用来建立终端位置与接收信号之间的映射关系,从而获得不同位置的信道特性.神经网络建模的精度一般由所使用的训练样本数量决定,训练样本数目越多,模型往往越精确.但大量的训练数据的获取,耗时较多.本文将经验知识融入遗传算法,对人工神经网络模型进行优化,实现了时间反演电磁信道的快速建模.通过提取时间反演信号的传播参数,并将其作为经验知识用于遗传算法的适应度函数,来优化神经网络模型的权值和阈值.在保证训练样本数量不变的情况下,相比直接利用神经网络建模,提高了建模的精度.以一种简单的室内时间反演场景为例,验证了方法的有效性.

温度对小角度对称倾斜晶界位错运动影响的晶体相场模拟
Phase field crystal simulation of the effect of temperature on low-angle symmetric tilt grain boundary dislocation motion

祁科武, 赵宇宏, 郭慧俊, 田晓林, 侯华
物理学报. 2019, 68 (17): 170504      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190051
全文: [PDF 2220 KB] 下载:(16)
摘要

采用晶体相场法模拟了纳米尺度下小角度对称倾斜晶界的结构和位错运动,针对弛豫过程和附加外应力过程,观察了晶界上位错运动的位置变化和体系自由能变化,分析了温度对小角度对称倾斜晶界的结构和晶界上位错运动的影响规律.研究表明,弛豫过程中体系温度越低,体系自由能下降速率越大,原子规则排列速率增加,体系自由能达到稳定状态所需的时间越短,晶界达到稳定状态时位错对排列愈发整齐,呈现直线规则排列.外应力作用下,温度越低,晶体位错对首次相遇时间越长,晶体形成单个晶粒时间越长,位错对首次相遇到晶体内位错对完全消失过程时间越长;随着温度的降低,体系自由能出现多段上升下降,位错对反应也愈加复杂,趋向于逐对抵消.

蓝失谐驱动下双腔光力系统中的光学非互易性
Optical nonreciprocity with blue-detuned driving in two-cavity optomechanics

张利巍, 李贤丽, 杨柳
物理学报. 2019, 68 (17): 170701      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190205
全文: [PDF 1308 KB] 下载:(15)
摘要

光学非互易性对建立量子网络和现代通讯技术都是不可或缺的.本文研究了双腔光力学系统在蓝失谐驱动下如何实现完美的光学非互易性.研究发现此系统中的光学非互易性来源于系统中的光力相互作用和腔模线性耦合相互作用之间的量子干涉效应.在应用光力学输入输出关系得出输出光场表达式后,给出了在此系统中实现完美光学非互易性的条件以及影响非互易谱线宽度的因素.另外还发现当系统参数(耗散速率)一定时,可以存在两套耦合强度来实现完美的光学非互易性.最后利用劳斯-霍尔维茨(Routh-Hurwitz)稳定性判据给出了系统的稳定条件.

原子和分子物理学

外电场作用下MoS2的分子结构和电子光谱
Molecular structure and electronic spectrum of MoS2 under external electric field

杜建宾, 冯志芳, 张倩, 韩丽君, 唐延林, 李奇峰
物理学报. 2019, 68 (17): 173101      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190781
全文: [PDF 1485 KB] 下载:(48)
摘要

各种新型材料改善了人类的生产和生活,二维纳米材料更以其独特的物理化学性质成为了研究的热点.二硫化钼(MoS2)作为过渡金属硫化物的代表,具有优异的机械性能和化学稳定性,为研究其外场效应,本文采用密度泛函理论方法优化了MoS2分子在0—0.1 a.u.(0—5.1423×1010 V/m)的静电场中基态几何结构,得到了分子密立根电荷分布、偶极矩和总能量;在此基础上,采用含时密度泛函方法研究了MoS2分子紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱在此静电场中的变化.结果显示:分子内电荷分布随着外电场的增强发生了整体转移;伴随着电荷的整体转移,电偶极矩随之增大,而分子总能量随之减小;分子最强UV-Vis吸收峰的波长为483 nm、摩尔吸收系数为461 L·mol-1·cm-1;伴随着外电场的的逐渐增强,分子激发态的摩尔吸收系数明显增大,UV-Vis光谱吸收峰显著红移,外电场为0.08 a.u.时,其吸收峰基本覆盖了整个可见光波长范围.

激光冷却KCl-阴离子的理论研究
Theoretical study of laser cooling of potassium chloride anion

万明杰, 罗华锋, 袁娣, 李松
物理学报. 2019, 68 (17): 173102      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190869
全文: [PDF 1025 KB] 下载:(25)
摘要

本文采用多组态相互作用方法计算了KCl-阴离子前两个离解极限K(2Sg)+Cl-1Sg)和K(2Pu)+Cl-1Sg)所对应的3个电子态(X2Σ+,A2Π和B2Σ+)的电子结构.在计算中考虑了Davidson修正,核-价电子关联效应及自旋轨道耦合效应.预测了KCl-阴离子的光谱常数和跃迁性质.计算得到(2)1/2(ν')↔(1)1/2(ν'')和(1)3/2(ν')↔(1)1/2(ν'')跃迁具有高对角分布的弗兰克-康登因子,分别为0.8816和0.8808;并且(2)1/2和(1)3/2激发态的自发辐射寿命分别为45.7和45.5 ns.分别利用(2)1/2(ν')↔(1)1/2(ν'')和(1)3/2(ν')↔(1)1/2(ν'')跃迁构建了准闭合的能级系统,冷却KCl-阴离子所需的主激光波长分别为1065.77和1064.24 nm.同时预测了激光冷却KCl-阴离子能达到的多普勒温度和反冲温度.计算结果为进一步激光冷却KCl-阴离子的实验提供了理论参数.

一维谐振子束缚的自旋轨道耦合玻色气体
One-dimensional spin-orbit coupling Bose gases with harmonic trapping

李志强, 王月明
物理学报. 2019, 68 (17): 173201      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190143
全文: [PDF 1091 KB] 下载:(45)
摘要

量子光学中的Rabi模型描述了一个与量子谐振子耦合的两能级系统,当耦合强度与振子频率相当时,会产生丰富的物理现象.本文研究了谐波势阱中具有拉曼诱导自旋轨道耦合的Bose气体,通过将受限系统映射为Rabi模型,引入量子光学中的平移Fock态利用变分方法求解了系统的本征能态和基态,发现左右平移Fock态的奇宇称叠加态能量低于平移态的能量,并分别研究了粒子在动量和坐标空间的动力学Zitterbewegung振荡特性以及原子极化的动力学,给出了一个直观清晰的物理图像,与相关实验的结果定性一致.本文的研究结果有助于进一步研究量子光学领域目前难以实现的深度强耦合参数区域的量子Rabi模型,对冷原子物理的研究也有一些借鉴和启发.

高次谐波发射的亚原子尺度研究 Hot!
Subatomic scale study of atom-generated higher-order harmonic

刘艳, 郭福明, 杨玉军
物理学报. 2019, 68 (17): 173202      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190790
全文: [PDF 5093 KB] 下载:(41)
摘要

激光与原子、分子相互作用的高次谐波是产生超短阿秒脉冲和相干高频XUV光源的重要手段之一.为了产生高强度的XUV光源,需要对谐波产生机制深入研究.本文通过数值求解含时薛定谔方程,计算了不同空间位置的含时偶极矩进而得到不同空间位置的高次谐波发射.对不同空间位置的谐波发射谱的分析发现,谐波发射的主要空间位置在核区附近,不同空间位置的谐波中奇次和偶次谐波均能被观察到,整数阶谐波能量辐射强度较大.进一步研究不同空间位置的谐波相位发现,在x=0左右两侧发射的奇次谐波相位相同,偶次谐波相位相反.通过滤波方法分析了不同空间位置的相同次谐波的含时偶极矩信息,发现该相位特征导致了奇次谐波的增强,偶次谐波的消失.

电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学

基于中红外光参量振荡器光束质量优化的90°像旋转四镜非平面环形谐振腔型设计与分析
Design and analysis of 90° image rotating four-mirror non-planar ring resonator based on mid-infrared optical parametric oscillator beam quality optimization

刘景良, 陈薪羽, 王睿明, 吴春婷, 金光勇
物理学报. 2019, 68 (17): 174201      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20182001
全文: [PDF 1587 KB] 下载:(9)
摘要

为改善中红外光参量振荡器(OPO)激光输出光束质量,设计了一种90°像旋转四镜非平面环形腔型结构.通过建立单位球等效计算方法,对此种特殊腔型结构存在的像旋转角进行计算,并由此确定了适用于中红外OPO运行的90°像旋转谐振腔结构相关参数.在此基础上进一步建立了非对称轴环形腔中光场模式自再现模型,分析得出随着像旋转角由0°向90°变化,谐振腔内光场模式逐渐均匀化,当旋转角为90°时,基模以及高阶模都表现出非常好的中心对称性.基于此采用中红外ZnGeP2 OPO对所设计的腔型参数进行实验测量,实现了光束质量MX2=1.81和MY2=1.61.由此可以证明所设计的90°像旋转四镜非平面环形腔对中红外OPO激光系统的输出光束质量的优化有显著效果.

基于腔光力学系统的全光三极管的压缩特性
Squeezed property of optical transistor based on cavity optomechanical system

李森, 李浩珍, 许静平, 朱成杰, 羊亚平
物理学报. 2019, 68 (17): 174202      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190078
全文: [PDF 1145 KB] 下载:(14)
摘要

全光二极管和全光三极管是实现全光逻辑器件的基础.我们之前已经研究了基于腔量子电动力学的全光二极管的量子统计性质[1],讨论了在相干光和压缩光入射的情况下,通过二极管后输出光的压缩性质.这里将研究拓展到全光三极管,以基于腔光机械系统的全光三极管作为研究对象.这种全光三极管通过改变经典抽运光的强度可以对探测光的输出进行有效调控,并可实现光放大.本文具体讨论以压缩光以及相干光作为探测光,通过全光三极管后其输出光的压缩特性.研究结果表明,当探测光为相干光时,不论是否工作在光放大区域,输出光依然为相干光,没有被压缩.而当输入探测光为压缩光时,在全光三极管的光放大区域,输出光依然是压缩光,但压缩特性受到输入光压缩特性以及系统参数的调制.当输入探测压缩光的压缩角为0时,输出光的压缩参量S1的最小值随输入探测光压缩系数r的增大而减小,最小值接近压缩极限-0.25.但当输入探测压缩光的压缩角改变时,其对输出光的压缩参量S1,2影响很大,压缩性会消失.只有当压缩角θ为π的整数倍时,输出光的压缩性最好.这一结果在量子测量、弱信号检测等领域有着潜在的应用价值.

基于双波长时域合成技术的微波光子波形产生
Photonic microwave waveform generation based on dual-wavelength time domain synthesis technology

麻艳娜, 王文睿, 宋开臣, 于晋龙, 马闯, 张华芳
物理学报. 2019, 68 (17): 174203      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190151
全文: [PDF 1011 KB] 下载:(25)
摘要

方波、三角波和锯齿波等微波波形在医学成像、高速通信和高精度测量系统中具有广泛应用.本文提出了一种基于双波长时域合成技术的微波光子波形产生方案,该方案主要采用两个激光器、两个马赫-曾德尔调制器、一个波分复用器和一个可调光延时线.理论分析了方案中方波、锯齿波和三角波波形的时域合成原理,并通过实验成功产生了2.5 GHz重复频率的方波、锯齿波和三角波波形.实验结果与理论分析相符合,验证了该波形产生方案的可行性.并且该系统具有良好的可调谐特性,通过改变微波源的调制频率,可以实现输出微波光子波形的重复频率调谐.实验也成功产生了5 GHz重复频率的方波、锯齿波和三角波波形.

构建核壳结构增强Ho3+离子在镥基纳米晶中的红光上转换发射
Enhanced red upconversion fluorescence emission of Ho3+ ions in NaLuF4 nanocrystals through building core-shell structure

严学文, 王朝晋, 王博扬, 孙泽煜, 张晨雪, 韩庆艳, 祁建霞, 董军, 高伟
物理学报. 2019, 68 (17): 174204      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190441
全文: [PDF 1168 KB] 下载:(3)
摘要

本文主要以具有六方相结构的NaLuF4:Yb3+/Ho3+/Ce3+纳米晶体为核,采用外延生长法构建具有同质结构的NaLuF4:Yb3+/Ho3+/Ce3+@NaLuF4:Yb3+核壳纳米晶体.借助X-射线衍射仪及透射电子显微镜对样品的晶体结构、形貌及尺寸进行表征.在近红外光980 nm激光激发下,通过构建核壳结构及有效调控外壳中敏化离子Yb3+离子的掺杂浓度,实现Ho3+离子在NaLuF4纳米晶体中的红光发射增强.实验结果表明:在相同的激发条件下,具有核壳结构的NaLuF4:Yb3+/Ho3+/Ce3+@NaLuF4:Yb3+纳米晶体的红光发射均得到了增强,同时,当外壳中Yb3+离子的掺杂浓度为10.0%时,其上转换红光发射强度最强,为NaLuF4:Yb3+/Ho3+/Ce3+晶体核红光发射强度的5.8倍.根据其光谱特性及发光动力学过程,讨论了同质壳及壳中敏化离子掺杂浓度变化对其发光特性的影响规律.这种具有较强红光发射的核壳结构纳米晶体在生物医学、防伪编码、多色显示等领域具有较大的应用前景.

深海波导中基于采样简正波模态降维处理的广义似然比检测
Dimension-reduced generalized likelihood ratio detection based on sampling of normal modes in deep ocean

孔德智, 孙超, 李明杨, 卓颉, 刘雄厚
物理学报. 2019, 68 (17): 174301      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190700
全文: [PDF 1856 KB] 下载:(17)
摘要

针对深海波导中的水下声源检测,结合声传播与接收特性,提出了一种基于简正波模态信息降维处理的窄带声源检测方法,运用广义似然比(generalized likelihood ratio,GLR)方法导出了深海波导中的特征值检测器和恒虚警率特征值检测器(下统称为GLR检测器).理论分析表明,给定阵列输入信噪比下,GLR检测器的输出信噪比随接收数据空间维度的减小而增大.根据简正波理论,阵列接收信号声场位于由各阶采样简正波模态信息张成的空间(简称模态空间).由于阵列孔径尺寸的限制,在深海波导中常会出现“有效模态空间”维度小于阵元域接收数据空间维度的情况.基于此性质并根据阵列采样的简正波模态信息,提取“有效模态空间”以构造降维矩阵,分别导出了使用垂直线列阵和水平线列阵时的降维GLR检测统计量.数值仿真给出了GLR检测器的检测性能分析与对比,验证了降维GLR检测器的性能改善效果,同时表明水平线列阵接收声场位于更低维的“有效模态空间”,“有效模态空间”维度随阵元间距和声源频率的增大而减小.

等离子体合成射流对超声速混合层的混合增强
Mixing enhancement for supersonic mixing layer by using plasma synthetic jet

王鹏, 沈赤兵
物理学报. 2019, 68 (17): 174701      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190683
全文: [PDF 1605 KB] 下载:(25)
摘要

采用实验加仿真方法研究了等离子体合成射流对超声速混合层的影响.使用基于纳米粒子的平面激光散射技术(nanoparticle-based planar laser scattering,NPLS)、粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)以及纹影手段获取了单次脉冲对混合层的影响.采用二维数值仿真对布置在不同位置的高频激励器的混合效果以及激励器的性能进行了研究.通过对比有扰动和无扰动的NPLS、PIV以及纹影实验结果,发现等离子体合成射流对超声速混合层有明显的扰动,射流喷出时会产生较强的斜激波.对数值仿真结果的分析表明,等离子体合成射流可以有效地增强混合层的厚度.对比激励器布置在不同位置工况下的混合层厚度,可以看出在激励器隔板末端对混合层的扰动效果最好,混合层对在隔板末端的激励器扰动响应也是最快的.对等离子体合成射流激励器的性能分析表明,在隔板末端的激励器输出的能量最多.通过分析等离子体合成射流的作用过程,可以看出激励器在隔板上下表面布置的作用形式是通过作用来流进而影响混合层,在隔板尾端布置的等离子体合成射流激励器直接作用在混合层上,实现混合增强.

热化学模型对高超声速磁流体控制数值模拟影响分析
Numerical analysis of influence of thermochemical model on hypersonic magnetohydrodynamic control

丁明松, 江涛, 董维中, 高铁锁, 刘庆宗, 傅杨奥骁
物理学报. 2019, 68 (17): 174702      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190378
全文: [PDF 1384 KB] 下载:(19)
摘要

针对等离子体流场的模拟准确性问题及其对高超声速磁流体控制的影响,通过数值求解三维非平衡Navier-Stokes流场控制方程和Maxwell电磁场控制方程,建立了三维低磁雷诺数磁流体数值模拟方法及程序,分析了不同空气组分化学反应模型和壁面有限催化效率等因素对高超声速磁流体控制的影响.研究表明:不同空气组分化学反应模型对高超声速磁流体流场结构、气动力/热特性控制的影响不容忽视;对于本文计算条件,Park化学反应模型在组分模型一致性、等离子体模拟准确性等方面具有一定优势;磁控热防护效果,受壁面有限催化复合系数影响较大,两者呈非线性关系,不同表面区域差异较大;磁场对磁阻力伞及其磁阻力特性影响,受壁面催化效应的影响相对较小.

气体、等离子体和放电物理

基于混合注入机制的级联尾场电子加速
Mixed injection mechanism assisted cascaded laser wakefield accelerator

谭放, 张晓辉, 朱斌, 李纲, 吴玉迟, 于明海, 杨月, 闫永宏, 杨靖, 范伟, 董克攻, 卢峰, 谷渝秋
物理学报. 2019, 68 (17): 175201      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190484
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摘要

激光尾场电子加速装置中,为了获得可稳定重复产生的高质量单能尾场电子,电子的可控注入是其中的关键.基于自主设计的级联加速喷气靶,研究离化注入、冲击波前沿注入等可控注入技术及其结合对尾场电子产生阈值、电子能谱及其稳定性的影响.研究结果显示,离化注入机制、冲击波前沿注入机制以及级联加速喷嘴的结合,可以使尾场电子的注入阈值大幅度降低,且电子的离化注入区域被限制于冲击波前沿处,最终大幅度降低电子束的绝对能散、提高稳定性.在最优化的条件下,可以获得最小发散角为(3.6×3.8) mrad,平均中心能量为(63.24 ±6.12) MeV,平均能散为(13.0 ±3.9) MeV、平均电量为(5.99 ±3.10) pC的重频单能尾场电子.

凝聚物质:结构、力学和热学性质

酞菁晶体结构与荧光性质的压力调控
Effect of pressure on structure and fluorescence of phthalocyanine

朱陆尧, 王鹏, 翟春光, 胡阔, 姚明光, 刘冰冰
物理学报. 2019, 68 (17): 176101      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190559
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摘要

酞菁是一种重要的有机光电材料,关于其晶体结构和光电性质间的内在关联尚存争议.本文利用高压原位拉曼散射光谱及荧光光谱技术对酞菁晶体在高压下的结构转变和光学性质进行了研究.当压力达到12.0 GPa时,酞菁分子本身仍保持稳定,没有发生开环反应.酞菁晶体结构在压力作用下由α相逐渐转变为χ相,这一转变在卸压后恢复到初始α相.酞菁的高压荧光光谱研究表明,荧光强度随压力增高而衰减,至3.0 GPa时消失.高压下酞菁分子间所形成的激基缔合物荧光受抑制,而常压下α相酞菁中观察不到的酞菁分子荧光在高压下出现,这可能与酞菁晶体中呈平行排列的分子之间在压力下重叠程度减小有关.

Ga1-xCrxSb (x = 0.25, 0.50, 0.75) 磁学和光学性质的第一性原理研究
First-principles calculations of magnetic and optical properties of Ga1-xCrxSb (x = 0.25, 0.50, 0.75)

王闯, 赵永红, 刘永
物理学报. 2019, 68 (17): 176301      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20182305
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摘要

随着高性能电子器件需求的日益增加,自旋电子学材料在材料研究和电子元件中具有重要地位,因为自旋电子学器件相比于传统半导体电子元件具有非易失性,低功耗和高集成度的优点.本文研究了Cr离子注入GaSb的电子性质、磁学和光学性质,采用基于密度泛函理论框架下的缀加投影平面波方法,利用广义梯度近似下电子交换关联泛函,考虑了Heyd-Scuseria-Ernzerhof(HSE06)杂化泛函计算进行电子能带带隙修正,首先对不同浓度Cr离子注入下的闪锌矿结构半导体GaSb形成的Ga1-xCrxSb(x=0.25,0.50,0.75)进行结构优化,计算了无磁、铁磁及反铁磁的基态能量,对比发现它们的基态均为铁磁态.对电子能带结构图分析发现,它们自旋向上的电子能带穿过费米面,而自旋向下的电子能带存在直接带隙,呈现铁磁半金属性质.同时在平衡晶格常数下具有整数倍玻尔磁矩,并在一定晶格变化范围内保持磁矩不变.同时发现它们在红外波段具有良好的吸收能力,这使得Ga1-xCrxSb在自旋电子学器件和红外光电器件中拥有潜在的应用前景.

速度对聚四氟乙烯摩擦系数影响的分子动力学模拟
Effect of velocity on polytetrafluoroethylene friction coefficient using molecular dynamics simulaiton

潘登, 刘长鑫, 张泽洋, 高玉金, 郝秀红
物理学报. 2019, 68 (17): 176801      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190495
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摘要

基于分子动力学方法建立了双层聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)摩擦模型,研究了不同速度下PTFE的摩擦过程.通过分析不同速度下接触区内下层PTFE分子键长、键角、分子形状的变化及接触过程中摩擦力和正压力的变化,从微观角度研究了速度对PTFE摩擦系数的影响.研究结果表明:随着速度的增加,接触区内PTFE粒子间的键长变短,键角变小,分子链沿x方向的变形量增加.变形后的PTFE分子产生的回弹力导致上、下层PTFE分子间相互作用力增加,从而增加了摩擦力.当速度进一步增大时,接触区内下层PTFE粒子间的键长和键角多处于平衡位置,分子链沿x方向的变形量减小.这很可能是由于接触区内下层PTFE分子沿速度方向倾斜,使上、下层PTFE分子趋于平行滑动,从而降低了摩擦力.不同速度下正压力几乎保持不变.因此,当上层PTFE所受外载荷固定时,摩擦系数随着速度的增加先增大后减小,临界速度为1.2 m/s,这与实验研究结果一致.

凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质

H对Mg2Si力学性能影响的第一性原理研究
Effect of H on elastic properties of Mg2Si by the first principles calculation

付正鸿, 李婷, 单美乐, 郭糠, 苟国庆
物理学报. 2019, 68 (17): 177102      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190368
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摘要

Al-Mg-Si系铝合金在氢环境服役时,因遭受氢损伤而导致力学性能退化.Mg2Si是Al-Mg-Si系铝合金主要的热处理强化相,其力学性能直接决定着Al-Mg-Si系铝合金的强度.本文采用基于密度泛函数理论的第一性原理计算方法,研究了间隙H原子对Mg2Si力学性能的影响.首先计算了Mg2Si的单晶体弹性常数C11C12C44,在通过Hill模型计算了多晶体的弹性模量、泊松比及硬度,并进一步计算了H对Mg2Si晶粒拉伸性能的影响,最后对H原子掺杂引起的Mg2Si晶体态密度变化进行了分析.结果表明:H原子的引入显著降低Mg2Si晶体的剪切模量和弹性模量,从而使得体系强度、硬度降低,韧性提高.拉伸性能计算也表明H原子引起Mg2Si晶体断裂强度降低、断裂延伸率提高.态密度分析表明,Mg2Si晶体中引入氢原子,将引起Mg2Si晶体由半导体性质向金属性质的转变,从而造成体系强度、硬度的降低,韧性增加.本文计算结果可以为揭示以Mg2Si为增强相的材料在氢环境中强度降低机理提供参考依据.

共轭聚合物内非均匀场驱动的超快激子输运的动力学研究
Dynamical study of ultrafast exciton migration in coujugated polymers driven by nonuniform field

王文静, 李冲, 张毛毛, 高琨
物理学报. 2019, 68 (17): 177201      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190432
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摘要

基于激子输运在聚合物给体/富勒烯(或非富勒烯)受体异质结太阳能电池光伏过程中的重要作用,本文结合最新的实验进展,从理论上提出了由非均匀场驱动的超快激子输运机制.动力学模拟采用扩展的一维Su-Schrieffer-Heeger紧束缚模型结合非绝热的量子动力学方法,而非均匀场主要考虑了由受限电荷诱导的非均匀电场和分子排列相关的非均匀构型场.研究发现:非均匀电场和构型场均可驱动激子实现超快输运,其输运速度比由传统的Förster或Dexter机制主导的激子输运可分别提高1和2个数量级.另外,本文重点分析了这两种非均匀场对激子输运的驱动机制,定量计算了它们各自诱导的驱动力.最后,针对影响这两种非均匀场分布的因素(包括受限电荷相对聚合物分子的距离和聚合物分子线性排列的斜率),讨论了它们对激子输运动力学的影响.

稀土永磁体及复合磁体反磁化过程和矫顽力
Magnetization reversal and coercivity in rare-earth permanent magnets and composite magnets

李柱柏, 李赟, 秦渊, 张雪峰, 沈保根
物理学报. 2019, 68 (17): 177501      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190364
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摘要

稀土永磁体即使内秉性质相同,但矫顽力可能相差很大.本文以Pr-Fe-B磁体为例,从热激活反磁化即反磁化临界过程探讨决定矫顽力的关键因素.Pr-Fe-B晶粒表层缺陷区与晶粒内部耦合推动反磁化畴形核从而去钉扎,晶粒表层缺陷区的各向异性对克服晶粒内部势垒具有贡献,因此反磁化形核场和矫顽力大大降低.由于晶粒表层缺陷区与晶粒内部耦合,在反磁化临界过程磁畴壁尺寸稍大于理论尺寸.具有软、硬磁相结构的Pr-Fe-B复合磁体,软、硬磁相晶粒之间交换耦合作用也会增大反磁化畴壁尺寸.软、硬磁交换耦合的能量对克服硬磁相晶粒内部各向异性势垒也会有贡献,这将进一步降低磁体矫顽力.添加Ti,Nb高熔点金属,复合磁体矫顽力显著提高.分析认为,这不仅仅是磁体晶粒尺寸减小的缘故.热激活尺寸减小说明磁畴壁中包含的硬磁相晶粒表层缺陷区尺寸减小,硬磁相表面和两相界面各向异性对克服硬磁相晶粒内部势垒的贡献减小,反磁化所需外磁场增大.

物理学交叉学科及有关科学技术领域

Rubrene∶MoO3混合薄膜的制备及光学和电学性质
Preparation, optical, and electrical properties of rubrene∶MoO3 films

李瑞东, 邓金祥, 张浩, 徐智洋, 潘志伟, 孙俊杰, 王贵生
物理学报. 2019, 68 (17): 178101      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190035
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摘要

利用热蒸发技术在衬底温度为室温的硅衬底、氧化铟锡衬底和石英衬底上制备了红荧烯与氧化钼的混合薄膜.将两种材料放置于不同的坩埚中,通过控制蒸发源的温度来控制混合比例,制备了不同比例的混合薄膜.通过原子力显微镜对混合薄膜的表面形貌进行了测量,发现当红荧烯与氧化钼的比例为2∶1时,薄膜表面的平整度最好;通过X射线衍射分析对混合薄膜的结晶性进行分析,发现不同浓度的混合薄膜均表现出非晶态特征.通过PL谱和吸收光谱研究了不同比例的混合薄膜的光学性质,从光致发光谱可以发现:混合薄膜在近红外区域有显著吸收,说明红荧烯在氧化钼诱导下产生中间能级,形成电荷转移络合物.从吸收谱知:除4∶1外,其他比例的混合薄膜具有几乎相同的吸收峰.根据Tauc方程计算了混合薄膜的光学带隙,发现当红荧烯与氧化钼的比例为2∶1时,混合薄膜的带隙最窄(~2.23 eV).制备了结构为Al/rubrene∶MoO3/ITO的器件,测试了J-V特性,研究了混合薄膜的电学性质.发现当混合比例为4∶1和2∶1时,混合薄膜与金属电极的接触表现为欧姆接触.本研究显示出红荧烯和氧化钼的混合薄膜在近红外区域有潜在的应用前景,也为红荧烯和氧化钼的混合薄膜在有机光电器件的应用提供了基础.

Ar-O2混合气体电弧的数值模拟
Numerical simulation of mixture gas arc of Ar-O2

王新鑫, 迟露鑫, 伍光凤, 李春天, 樊丁
物理学报. 2019, 68 (17): 178102      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190416
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摘要

混合气体电弧被广泛地应用于焊接制造领域,为了深入理解混合气体电弧的传热和传质特性,本文建立了Ar-O2混合气体电弧的二维稳态数学模型.模型基于局域热平衡假设,混合气体电弧的热力学参数和输运系数是温度和氧浓度的函数,分别采用组合普通扩散系数和组合温度扩散系数描述氧和氩两种组分之间的扩散行为,研究了不同电流条件下的氧分布及其对电弧温度场和流场的影响.结果表明,对于Ar-5% O2的混合气体电弧,氧在电弧中呈现极不均匀的分布,在电弧中心轴线附近和靠近两极的区域,氧浓度高于混合气体浓度,而在其他区域则明显小于混合气体浓度.在小电流时,氧集中分布于阴极和阳极附近,且在阴极附近出现峰值;而在大电流时,氧的分布明显向阳极集中,且在阳极中心附近出现峰值.两种情形下,氧在距离阳极表面0.1 mm的区域分布都不均匀.与纯Ar保护相比,混入5%的O2使电弧出现一定程度的收缩,温度和等离子体流速升高.

HD+分子的强场光解离动力学及其量子调控的理论研究
Theoretical study of dissociation dynamics of HD+ and its quantum control with an intense laser field

姚洪斌, 蒋相站, 曹长虹, 李文亮
物理学报. 2019, 68 (17): 178201      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190400
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摘要

利用精确求解原子核与电子耦合运动的三维含时量子波包法,理论研究了HD+分子在强激光场中的光解离动力学,并给出了量子调控HD+分子光解离通道的理论方案.通过分析HD+分子在不同的初始振动态和激光场强度下的光解离动力学过程及其解离核动能谱,得出了HD+分子的光解离机理及其随激光场强度的变化规律.研究结果表明,利用激光场的强度可以实现HD+分子光解离通道的量子调控.当激光场强度I1=4.0×1013 W/cm2时,HD+分子的光解离主要是通过净单光子吸收解离和净双光子吸收解离;当激光场强度增大到I2=2.0×1014 W/cm2时,直接双光子吸收解离取代了净单光子吸收解离,净双光子吸收解离的比重也下降了.

高功率单孔柱-孔汇聚传输结构的电磁粒子仿真
Electromagnetic particle-in-cell simulation of high-power single-hole post-hole convolute

吴撼宇, 曾正中, 邱孟通, 张信军, 郭宁, 魏浩
物理学报. 2019, 68 (17): 178401      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190535
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摘要

柱-孔汇聚结构(PHC)附近高功率脉冲电流的损失是脉冲功率技术领域的研究热点,是研制下一代大型脉冲功率装置的技术瓶颈.本文建立了单孔柱-孔汇聚结构的3维仿真模型,采用粒子(PIC)仿真算法,分别在阴极发射电子以及阴极等离子体等情况下,计算了单孔柱-孔汇聚结构的电流传输特性,首次在仿真过程中考虑了阴极负离子的运动对单孔PHC阴阳极间隙闭合的影响.仿真结果表明阴极等离子体导致了阴阳极间距明显地缩短,从而引起电流损失.同时获得了阴极等离子体平均扩展速度为3.76 cm/μs.更为重要的是,当阴极等离子体中含有负离子时,单孔柱-孔汇聚结构电流损失的现象更为显著.同时获得了负离子平均漂移速度约为10 cm/μs.仿真结果显示阴极负离子在PHC阴阳极间隙闭合过程中,同样发挥了显著的作用,是阴阳极间隙闭合的重要因素之一.研究结果有助于深入理解高功率PHC电流损失的物理机理,也可为高功率PHC的设计提供重要理论基础.

基于两步退火法提升Al/n+Ge欧姆接触及Ge n+/p结二极管性能
Improved performance of Al/n+Ge Ohmic contact andGe n+/p diode by two-step annealing method

王尘, 许怡红, 李成, 林海军, 赵铭杰
物理学报. 2019, 68 (17): 178501      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190699
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摘要

锗(Ge)中高激活浓度、低扩散深度的n型掺杂是实现高性能Ge n-MOSFET的重要前提条件.本文采用低温预退火与脉冲激光退火相结合的两步退火法,结合磷离子注入,制备Al/n+Ge的欧姆接触以及Ge n+/p结二极管.通过电流-电压特性测试来研究Al/n+Ge的欧姆接触以及Ge n+/p结二极管的性能,测试结果表明:低温预退火可初步修复注入损伤,并降低激光退火时杂质的扩散深度;结合离子注入工艺和两步退火工艺,Al/n+Ge欧姆接触的比接触电阻率降至2.61×10-6 Ω·cm2,Ge n+/p结二极管在±1 V的整流比提高到8.35×106,欧姆接触及二极管性能均得到了显著提升.

单分子器件的拉伸与断裂过程第一性原理研究: 末端基团效应 Hot!
First principle study on stretching and breaking process of single-molecule junction: Terminal group effect

孙峰, 刘然, 索雨晴, 牛乐乐, 傅焕俨, 季文芳, 李宗良
物理学报. 2019, 68 (17): 178502      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190693
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摘要

基于密度泛函理论,研究了含S以及含N末端基团的分子结的拉伸与断裂过程.计算结果显示,对于尖端为锥形的金电极,当末端基团为—S时,拉断分子结的作用力大小为0.59 nN,大于H原子未解离的—SH从金电极上断裂所需的0.25 nN作用力,但明显小于—S末端从平面金电极上断裂下来的约1.5 nN的作用力.当末端基团是—NH2或—NO2时,分子结断裂所需拉力分别为0.45和0.33 nN.体系轨道分布表明,分子与电极通过前线占据轨道耦合后形成的扩展体系分子轨道离域性越好,拉断分子结所需的作用力越大.自然键轨道(natural bond orbital,NBO)分析显示,若分子末端与电极间未形成成键轨道,末端原子上更多的NBO净电荷可以提高分子与电极间结合的稳定性.结合我们以前的研究可以发现,—S末端和—NH2末端对金电极界面的微观构型具有明显的识别功能,这为精确操控并理解分子与金电极间的相互作用及界面结构提供了有用信息.

一种新的心率变异性度量方法
A novel method of heart rate variability measurement

邵士亮, 王挺, 宋纯贺, 崔婀娜, 赵海, 姚辰
物理学报. 2019, 68 (17): 178701      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190372
全文: [PDF 1255 KB] 下载:(14)
摘要

心率变异性的复杂波动反映了心脏的自主调节功能.本文提出了一种新的心率变异性度量方法-ICBN方法,该方法通过改进的自适应噪声完备集合经验模态分解方法对心率变异性信号进行分解,得到多个模态分量,计算每个模态分量的bubble熵得到熵值向量,把该向量映射成复杂网络,通过计算网络的特征参数,对心率变异性在不同时频尺度状态下的非线性特征之间的耦合关系进行度量.首先,采用时域、频域和ICBN分析方法对29名充血性心力衰竭病人和29名正常窦性心律对象的心率变异性进行分析,结果表明:时域指标三角指数HRVTi,频域指标LF/HF,网络层级加权值WB,平均点权值PW,特征路径长度CL具有统计学差异;基于网络层级加权值WB,特征路径长度CL,频域指标LF/HF和Fisher判别方法的识别模型对充血性心力衰竭病人的识别正确率达到89.66%.然后,又对43名房颤心律失常患者和43名正常窦性心律对象的心率变异性进行分析,结果表明:时域指标SDNN,pNN50,RMSSD,频域指标LF/HF,网络层级加权值WB,平均点权值PW具有统计学差异;时域指标pNN50,RMSSD,频域指标LF/HF和网络层级加权值WB,平均点权值PW作为特征向量,Fisher判别方法作为分类器,对房颤心律失常患者的识别正确率达到91.86%.综合以上实验结果可知,本文为心率变异性的度量研究提供了一种新的思路.

基于个性化三维心脏-躯干模型的心磁正问题
Magnetocardiogram forward problem based on personalized three-dimensional heart-torso model

许炜炜, 白明珠, 林强, 胡正珲
物理学报. 2019, 68 (17): 178702      http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20190387
全文: [PDF 1288 KB] 下载:(10)
摘要

建立了基于有限元法(FEM)的三维心磁正问题计算框架,以研究人体心脏电生理活动产生的磁场问题.首先对被试的心脏和躯干磁共振影像数据源进行三维个性化建模,获得心脏-躯干几何模型.其次结合心脏三维模型与修正的FitzHugh-Nagumo(FHN)方程研究由跨膜电位(TMP)产生的电兴奋在心脏内部的传导.随后利用躯干三维模型与准静态麦克斯韦方程,研究心脏电兴奋产生的生物电磁场在体内的传播过程,进而获得体表外的心脏磁场分布.心磁计算框架仿真结果显示,使用FEM的模型可以较好地模拟体表外磁场分布.一维FHN方程和直导线的简化模型数值结果分别与解析解呈现出较好的一致性,验证了该计算框架的可行性.综上,该框架成功地仿真了TMP在心脏内部的传播过程及其在体表外投影的磁场分布,这将有助于未来心磁逆问题求解的研究.

物理学报
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[编号:20161598]    碰撞参数对磁化电负性等离子体鞘层结构的影响

刘惠平 邹秀 邹滨雁 邱明辉
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 939 )
数值研究了离子马赫数的取值和碰撞参数对由热的电子、热的负离子和冷的正离子构成的磁化电负性等离子体鞘层结构的影响.通过理论推导得到了鞘层模型的玻姆判据的表达式,并得到了不同离子马赫数情况下鞘层的正离子密度分布和净电荷分布曲线,还进一步得到了几个不同碰撞参数下鞘层的带电粒子密度、净电荷以及电势分布曲线.结果表明,离子马赫数取值不同对应不同的鞘层结构;碰撞使鞘层中正离子密度增加,使电子密度更快减小到零,对负离子密度分布影响不明显;碰撞使净电荷密度的峰值幅度增加并向鞘层边缘移动,使鞘层中电势值升高并使鞘层厚度减小.
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[编号:20161604]    基于亥姆霍兹定理计算动力学系统的哈密顿能量函数

王春妮 王亚 马军
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 559 )
亥姆霍兹定理表明任意空间矢量场可以分解为涡旋场和梯度场的叠加。由于电磁场变化和电磁波传播则导致电磁场能量的迁移,动力学振子和神经元处于复杂电磁环境下必然伴随能量的吸收和释放。对于非线性混沌电路,电容器充电放电,以及电感线圈感应过程中都伴随着能量的转换和迁移。包含量纲的非线性振荡电路可利用标度变换方法转换为无量纲的动力学方程。利用平均场理论,电场能量和磁场能量的转换可用若干非线性振荡电路的动力学方程来刻画。基于亥姆霍兹定理来研究一类无量纲非线性动力学系统的哈密顿能量计算问题,对于实际的非线性振荡电路,通过标度变换可快速计算其能量函数。该结果对于动力学系统自适应控制有重要的参考价值。
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[编号:20161638]    三终端非对称夹角石墨烯纳米结的弹道热整流

顾云风 吴晓莉 吴宏章
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 278 )
提出并通过非平衡格林函数法验证了一个三终端石墨烯纳米结弹道热整流的理论模型——石墨烯带两端作为左右热极,其上加一倾斜分支作为控制热极形成一个Y形纳米结。结果发现热流倾向于从与控制热极夹角较小的热极流向另一个热极。控制热极与左右热极间夹角差别的增大有利于热整流。这一现象在扶手椅型石墨烯带上尤其明显。锯齿型石墨烯带加上与其呈30度夹角的扶手椅型分支具有最明显的热整流效应。对于左右热极宽度不同的热整流器,倾斜控制极热可以使整流比在原来的基础上提高超过50%。
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[编号:20161642]    环形光子晶体光纤中涡旋光的传输特性研究

张羚翔 魏薇 张志明 廖文英 杨振国 范万德 李乙钢
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 624 )
由于涡旋光具有轨道角动量,将它应用于光纤通信领域可以有效提高信息传输速率.设计了一种环形光子晶体光纤(简称RPCF),利用COMSOL Multiphysics软件对其涡旋光TE01、HE_21^±和TM01模式特性进行模拟计算,它们之间有效折射率差分别为4.59×〖10〗^(-4) 和3.62×〖10〗^(-4);其中,TE01模式的涡旋光在入射光波长范围为1650-1950 nm时,色散值在44.18 - 45.83 ps?nm^(-1)?km^(-1)之间平坦;入射光波长在1550 nm时,TE01模式的涡旋光的非线性系数为1.37 W^(-1)?km^(-1).该结构的光子晶体光纤的涡旋光具有损耗小,色散平坦等特性,对光纤中传输涡旋光、将涡旋光应用于超连续谱等方面研究具有重要意义.
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[编号:20161653]    展向旋转平面库埃特湍流瞬时场的五分解方法

盖杰 刘泽宇 罗佳奇 蔡庆东 Zhenhua Xia
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 231 )
展向旋转平面库埃特湍流是旋转系统下壁湍流研究的经典问题,并且此湍流问题中的大尺度roll cells结构也受到广泛关注。本文,采用五分解方法将存在二次流的瞬时场分解为五部分,包括平均流场,二次流场的流向和横向部分,还有剩余场的流向和横向部分。通过五分解法,可以掌握湍动能各“分量”在能量平衡和能量传递方面的重要机制。研究结果表明,二次流和剩余场的流向运动(横向运动)是通过二次流涡量与剩余场剪应力相关项进行能量传递,二次流(剩余场)的流向运动和横向运动之间是通过旋转项进行能量传递。此外,剩余场的流向和横向运动之间还通过压力与应变率相关的再分配项进行能量传递。对于剩余场流向部分,在一定的旋转强度范围内,通过二次流涡量与剩余场剪应力相关项从二次流流向部分获取的能量大于从平均流获取的能量,说明二次流流向运动对剩余场流向运动有很大影响。
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[编号:20161678]    基于频域电磁场的微波器件微放电阈值快速粒子模拟

王洪广 翟永贵 李记肖 李韵 王瑞 王新波(Wang Xinbo) 崔万照 李永东
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 531 )
提出了一种利用频域电磁场快速计算微波器件微放电阈值的粒子模拟方法,首先通过CST微波工作室频域求解器获得微波器件中频域电磁场分布,在微放电过程模拟时将其转化到时域,再采用Boris算法求解电磁场中的电子运动,然后判断电子是否与三角面片边界相交,进行二次电子发射处理。变化输入功率,经过系列粒子模拟后,根据电子数目随时间的变化曲线确定微放电阈值。采用该方法,分别对平行平板和同轴传输线微波器件的微放电阈值进行了模拟计算,并与CST粒子工作室的模拟结果进行了对比。结果表明,两者获得的阈值基本一致,但本方法的计算效率提高了1~2个数量级。
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[编号:20161688]    气泡线性振动对含气泡水饱和多孔介质声传播的影响

郑广赢 黄益旺
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 365 )
为了研究孔隙水含少量气泡时多孔介质中波的传播,本文在Biot模型的基础上,将孔隙水中气泡的体积振动融合到多孔介质的孔隙流体渗流连续性方程中,从而得到了考虑气泡体积振动的孔隙流体渗流连续性方程。在此基础上,根据气泡线性振动下气泡瞬时半径和介质背景压力的关系,以及多孔介质运动方程和流体介质运动方程,导出了受气泡影响下多孔介质位移矢量波动方程,建立了非水饱和多孔介质声速频散和衰减预报模型。气泡的存在增大了孔隙水的压缩率,导致含气泡水饱和多孔介质声速的降低。当声波频率等于气泡的共振频率时,在声波激励下,介质呈现高频散,且孔隙水中的气泡产生共振,吸收截面达到最大,使得多孔介质的声衰减也达到最大。文中数值分析验证了上述结论,表明了气泡含量、大小和驱动声场频率是影响声波在含少量气泡的水饱和多孔介质中传播的主要因素。
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[编号:20161691]    钙钛矿结构SnTiO3铁电相变的第一性原理研究

叶红军 王大威 姜志军 成晟 魏晓勇
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 467 )
铁电材料因其自发极化而表现出优异的介电、压电、热电等性能,可用于电容器、滤波器、传感器、探测器、换能器等多种应用途径。本文利用有效哈密顿方法和基于密度泛函理论的第一性原理计算对钙钛矿结构SnTiO$_3$ 进行了研究, 计算获得了SnTiO$_3$ 的有效哈密顿量系数. 利用这一结果, 通过蒙特卡罗模拟, 预测了SnTiO$_3$ 的相变温度和参与相变的结构相.
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[编号:20161703]    (2+1)维高阶Broer-Kaup系统的非局域对称及相互作用解

辛祥鹏 刘汉泽 刘希强
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 273 )
本文利用非局域对称方法及相容Tanh展开法研究了(2+1)维高阶Broer-Kaup系统。通过对Broer-Kaup系统的留数对称进行局域化,把非局域对称转化成等价的李点对称,同时得到了相应的对称群. 利用相容Tanh展开方法,得到了(2+1)维高阶Broer-Kaup系统的多种形式的波与孤立子的相互作用解,如椭圆周期波与孤立子等. 为了研究这些解的动力学行为,本文给出了解的相应图像.
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[编号:20161731]    粒子( Ep≥45MeV)核内级联Monte Carlo模拟程序研究

胡志良 周斌 曾智蓉 梁天骄
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 479 )
本文基于核内级联物理过程,采用Monte Carlo方法发展了一款质子、中子以及π介子的粒子输运程序。基本物理模型基于适当简化和核内级联Bertini模型,同时借鉴了INCL模型质心系下的角微分分布以克服Bertini模型之不足,即采用Monte Carlo方法模拟核子与核子、核子与π介子间的弹性散射、非弹性散射等过程,粒子相互作用时,核子密度随半径变化且作用截面参考Bertini模型22类实验截面数据,出射粒子散射角在质心系下的抽样遵从INCL模型所确定的微分分布。可模拟45MeV~3500MeV的中子、质子或2500MeV以下π介子引起的核内级联过程。入射粒子能量在60~378MeV范围内反应截面理论计算值与已有实验数据、以及在65~3000MeV较宽能区范围内反应截面、出射粒子增殖比、微分截面和剩余核等计算结果与MCNPX、GEANT 4和PHITS模拟结果较好吻合。
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[编号:20161738]    新型Fibonacci准周期结构一维等离子体光子晶体的全方位带隙特性研究

张娟
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 274 )
以二元Fibonacci准周期结构的一维等离子体光子晶体为对象,在系统研究不同初始序列及周期数的该结构光子晶体带隙特性的基础上,给出了一种新颖的一维等离子体光子晶体结构,用于扩大全方位光子带隙。相比文献中结构,该结构更简单(层数大大减少、且属于二元结构),全方位光子带隙宽度也更宽。此外,讨论了等离子体材料参数,如等离子厚度、等离子体频率、碰撞频率对该结构全方位带隙的影响,并与文献结构情况进行了对比。研究结果可为新型全方位反射器的设计提供重要的理论指导。
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[编号:20161771]    基于Bell态粒子和单光子混合的量子安全直接通信方案

曹正文
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 258 )
为了提高量子安全直接通信的效率, 本文提出了一种基于 Bell 态粒子和单光子混合的量子安全直接通信方案. 该方案中 Alice 将所有 Bell 态粒子划分为两个序列 $S_A$ 和 ${S_B}$ , 先将 ${S_B}$ 发给 Bob 进行第一次窃听检测, 检测结果表示量子信道安全后再将信息序列编码在序列 $S_A$ 和单光子序列 $S_S$ 混合的量子态序列上; 然后将已编码序列经过顺序重排和添加单光子检测粒子发给合法接收方 Bob. 该方案避免了复杂的 U 变换, 简化了方案的实现过程. 同时顺序重排和检测粒子的结合保证了方案的安全性. 另外 3 bit 经典信息加载在一个态上的编码规则大大提高了编码容量, 从而使信息传输效率也得到提高.
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[编号:20161787]    纳米SiO2/环氧树脂复合物介电性与纳米粒子分散性关系

高铭泽 张沛红
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 252 )
采用硅烷偶联剂改性纳米SiO2,制得改性纳米SiO2分散液和改性纳米SiO2颗粒。分别利用“机械法”制备未改性纳米SiO2复合环氧树脂和改性纳米SiO2复合环氧树脂,利用“气泡法”制备改性纳米SiO2复合环氧树脂。复合物中纳米SiO2含量分别为2wt%、3wt%、4wt% 、5wt%和6wt%。测试了复合物的击穿特性和耐电晕特性,结果表明复合物的击穿场强和耐电晕性随纳米SiO2含量的增加而增加,击穿场强在含量为5wt%时达到最大值。“气泡法”制备改性纳米SiO2复合环氧树脂的击穿场强和耐电晕性好于其它两种方法制备的复合环氧树脂。以5wt%纳米SiO2含量复合物为例,利用Image J软件分析复合物扫描电镜(SEM)图像,通过森下氏分散指数(Morisita’s Index)方法对复合物中纳米SiO2的分散性进行定量表征,得出“气泡法”制得的纳米SiO2/环氧树脂复合物的分散性好于“机械法”制备的复合物。研究发现纳米SiO2在环氧树脂基体中分散性越好,复合物的击穿特性和耐电晕性越好。
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[编号:20161805]    阵元随机均匀分布球面阵列联合噪声源定位方法

张揽月 丁丹丹 杨德森 时胜国 朱中锐
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 329 )
本文研究基于球面传声器阵列的噪声源定位方法,设计加工了阵元随机均匀分布64元球面传声器阵列,研究了球面近场声全息和球谐函数模态展开聚焦波束形成联合噪声源定位识别方法,对算法的性能进行了仿真分析,并利用球面传声器阵列进行了噪声源定位识别试验。研究表明,阵元随机均匀分布球面阵列具有全空间稳定的目标定位性能,球面近场声全息对低频近距离声源具有较高的定位精度,球谐函数模态展开聚焦波束形成对高频远距离声源具有较高的定位精度,将两种方法联合进行声源的定位识别,可以利用较小孔径的球面阵列和较少阵元的条件下,在宽频带范围内获得对目标声源良好的定位性能。
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[编号:20161819]    基于前冲康普顿电子高能伽马能谱测量系统设计

贾清刚 张天奎 许海波
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 353 )
除中子外,聚变核心同时释放大量高能伽马,其能谱可反映聚变过程关键物理参数,并为过程诊断提供重要信息.由于聚变伽马的时间与能量特性,需要设计高探测效率及能量分辨率的伽马谱仪.根据高能伽马谱仪的概念设计(Gamma-to-Electron Magnetic Spectrometer GEMS),针对该系统中伽马-电子转换靶,电子偏转汇聚,电子探测等关键环节进行优化设计以提高系统探测效率及能量分辨率.其中采用Monte-Carlo程序Geant4模拟研究了伽马-电子转换靶中康普顿散射与多次库伦散射对由转换靶出射电子的能谱与角分布的影响.开发并行遗传算法对复杂几何偏转磁场参数进行优化,得到低强度(小于100高斯)复杂边界偏转磁场.根据系统优化设计结果,采用Geant4模拟了该系统对不同能量伽马的响应. 此外,还模拟可该系统对特征聚变伽马能谱的测量,结果显示,该系统可在聚变中子产额分别为2.5×1015及1.2×1016条件下,对10-20 MeV高能伽马能谱测量实现能量分辨分别满足0.5 MeV(小于5%)及0.25 MeV(小于2.5%),说明该系统可用于聚变过程伽马能谱的诊断.
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[编号:20161827]    非球形效应对强声场中次 Bjerknes力的影响

马艳 林书玉
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 300 )
考虑了非球形气泡在声场中的形状振动,推导了非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力方程,数值模拟了声场中非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力和两个球形气泡之间的次Bjerknes力,并对非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力的影响因素进行了分析讨论。研究结果表明:当驱动声压振幅大于非球形气泡的Black阈值且又能使得非球形气泡稳定振动时,在第一个声驱动周期内,非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力和两个球形气泡的次Bjerknes力方向差异较大,在大小上是两个球形气泡次Bjerkens力的几倍到几十倍,且有着更长的作用距离。非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力取决于非球形气泡的形状模态阶数、两个气泡初始半径的比值、驱动声压振幅气泡间距和两个气泡的相对位置。
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[编号:20161829]    复杂噪声场下对角减载技术的原理及应用

夏麾军 马远良 刘亚雄
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 322 )
实际水下噪声场是非常复杂的,它具有一定的相关性,且各阵元接收到的噪声的功率不相等,因此归一化的噪声协方差矩阵不是单位矩阵,使得一些阵列信号处理算法的性能将下降。针对这个问题,本文充分分析了复杂噪声场的物理特性,建立了噪声协方差矩阵的物理模型,提出了一种复杂噪声场下的协方差矩阵对角减载技术。首先将数据协方差矩阵减去一个减载系数矩阵,在使得波束输出信噪比达到最大的约束条件下,获得了减载系数矩阵的理论表达式和近似表达式。然后利用最小二乘方法,估计减载系数矩阵,并且理论分析了噪声场的相关性及输入信噪比对估计误差的影响。最后仿真实验和湖试数据处理结果表明,在复杂噪声场条件下,该算法提高了输出信噪比,改善了阵列信号处理算法的性能,并且该算法计算复杂度低,可以实时处理。
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[编号:20161832]    基于行扫描测量的运动目标压缩成像

王盼盼 姚旭日 刘雪峰 俞文凯 邱棚 翟光杰
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 261 )
摘要:运动目标成像在实际应用中具有重要作用,而如何获取高质量运动目标图像是该领域研究中的一个热点问题。本文采用行扫描的采样方式,通过构造运动测量矩阵,建立一种基于压缩感知理论的运动物体成像模型,并通过仿真及实验,验证了该模型对于恢复运动物体图像信息的可行性。实验结果证明,该方法可获得高质量的运动物体成像。本文通过引入图像质量评价标准,分析了运动物体成像质量与速度之间的关系。本文还将该方法与普通压缩感知算法进行比较,结果证明,在相同速度下,该方法的成像质量更高。因而,该成像方法在无人机对地观测、产品线视频监测等领域有着很好的应用前景。
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[编号:20161838]    基于声散射的水下气泡群空间关联性研究

范雨喆 李海森 徐超 陈宝伟
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 301 )
基于气泡空间位置非独立分布气泡群的线性声散射,从统计观点对气泡间的空间关联性进行了研究,通过对气泡群进行子区域划分,提出了等效空间关联函数这一概念.由于等效空间关联函数随气泡空间位置变化而变化,提出了基于子气泡群散射声波的气泡分布以及聚集趋势的声学反演方法.通过对理论进行建模仿真发现,这一方法不但能准确反演出气泡群的分布及聚集趋势,还具有在被多个含聚集中心气泡群“掩埋”的条件下对目标气泡群聚集趋势的检测能力.为了进一步对理论进行验证,对船舶气泡尾流进行了声学测量,实验获得的等效空间关联函数符合尾流中气泡群的分布和聚集趋势.本文的研究工作,可为海洋中不同成因气泡群识别以及恶劣海况下风浪形成气泡群“掩埋”下的尾流、鱼群等水下气泡群检测提供理论基础.
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[编号:20161846]    抽样法与灵敏度法keff计算不确度量化

胡泽华 叶涛 刘雄国 王佳
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 233 )
核反应堆的中子学模拟计算中,核数据不确度导致的积分量计算不确定度,通常采用基于微扰理论的灵敏度与不确定度(S/U)分析方法(简称,灵敏度法)量化。灵敏度分析法原则上只适用于线性模型,且一般计算程序不能直接进行灵敏度分析。而抽样法,通过随机抽样核数据,直接输入中子学计算程序进行计算,对计算结果统计分析量化不确定度。抽样法易于实现、计算精确、且适用性强。在灵敏度分析与不确定度量化程序SURE中,增加了抽样法不确定度量化功能。为将抽样法应用于复杂问题的模拟计算的不确度量化,需对其进行细致的考核。选取简单的临界基准实验模型,采用灵敏度分析法和抽样法,分别进行有效中子增殖因数keff计算的不确定度量化,得到了各核素各反应道核数据导致的keff计算不确定度。对比显示,两种方法的不确定度量化结果有很好的符合,验证了SURE程序抽样法功能的正确性。抽样法计算的keff符合正态分布,说明在一般核数据的不确定度范围内,keff与核数据成线性关系,灵敏度分析法不确定度量化可以适用。
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[编号:20161851]    基于环形泵浦光的红外超分辨显微成像方法

刘鸿吉 刘双龙 刘伟 牛憨笨 陈丹妮
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 213 )
本文提出一种突破衍射极限的红外显微成像方法,该方法基于泵浦-探测模式,采用了环形而非高斯型强度分布的泵浦光,由于样品在环形光强度峰值附近区域达到吸收饱和,因此当高斯分布的探测光随后到达样品时,只有环形光的中心区域才能吸收探测光的能量. 而且吸收区域随着环形光的强度增加而减小. 这意味着,如果以被吸收的探测光能量作为该成像系统的信号,本文提出的方法可以使系统的分辨率超越衍射极限的限制. 本文模拟了不同环形光能量下成像系统的空间分辨率,结果表明:当环形光能量为100 nJ、探测光能量为0.1 nJ时,该方法的理论分辨率在236 nm,比传统红外显微成像系统分辨率提高了约14倍.
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[编号:20161865]    贝叶斯迭代联合双边滤波的散焦图像快速盲复原

尹诗白 王卫星 王一斌 李大鹏 邓箴
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 277 )
实现有效的单幅散焦图像盲复原对军事及地质勘测领域的清晰图像获取具有极为重要的意义。常用算法存在计算量大,振铃及噪声敏感的问题,为此本文提出了贝叶斯框架下迭代双边滤波器的快速盲复原算法。它首先用基于深度信息的盲去卷积结果估计点扩散函数的概率模型,进而通过贝叶斯理论构建合理的盲复原最小优化问题,抑制振铃效应;然后推理分析最小优化问题的求解实质,得出双边滤波器快速求解最小优化问题的结论,简化求解过程,减少计算量;最后设计迭代联合双边滤波器的求解方式,即利用一次双边滤波器求解的复原结果设计联合双边滤波器的指导图,再将指导图作为优化问题的输入,迭代实施求解,去除噪声的同时确保复原质量。实验结果表明:该算法能有效抑制振铃,减少计算量,去除噪声,85%图像的像素误差平均值低于0.03,较常用盲去卷积法在同一误差区间的复原成功率提高了19%,运行时间缩短了约78%,能有效用于单幅散焦图像盲复原的实际工程实践中。
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[编号:20161866]    Mg-Y-Cu合金长周期有序相热力学稳定性及其电子结构的第一性原理研究

马振宁 周全 汪青杰 王逊 王磊
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 252 )
采用基于密度泛函的第一性原理平面波赝势方法计算了Mg-Y-Cu合金中长周期有序相14H和18R (18R(m),18R(t))的形成焓、电子态密度和电荷密度.计算结果表明,14H和18R相都具有负的形成焓,说明两相都能够由单质转变形成,并且14H相比18R相更加稳定;14H和18R相的态密度分布形态和变化趋势相似,它们的成键峰均主要来自于Mg的3s轨道、Mg的2p轨道,Cu的3p轨道和Y的4d轨道的贡献,且在费米能级低能级区域产生了轨道杂化效应. 14H相和18R相的成键都具有明显的共价性.通过对各相(0001)面的电荷密度分析表明,14H和18R相中的Cu原子和Y原子之间都形成了共价键,并且14H相的共价性比18R相的共价性更强.
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[编号:20161878]    一种基于二维Helmholtz腔阵列的低频宽带隔声结构实验研究

高东宝 刘选俊 田章福 周泽民 曾新吾 韩开锋
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 317 )
基于圆周排列的Helmholtz共振腔单元, 设计并实现了一种具有低频宽禁带的声人工结构, 可以在结构中心处实现二维隔声效果. 针对实际模型, 搭建了二维声场测量平台, 进行了相应的实验研究, 实验结果与有限元仿真结果吻合较好. 该结构在较宽的频带内(680-1050Hz)可以实现较好的隔声效果, 最大隔声量可达41dB. 实验中还研究了单元参数及共振状态对隔声效果的影响. 隔声区的大小与共振单元的分布形式有直接关系, 而良好的共振状态将对提高隔声量有一定帮助. 研究结果对设计新型声防护结构具有理论与应用价值.
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[编号:20161880]    总剂量辐照对热载流子效应的影响研究

何玉娟 章晓文 刘远
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 316 )
本文研究了总剂量辐照(TID, Total Irradiation Dose)效应对0.35?m NMOS器件热载流子(HCI, Hot Carrier Injection)测试的影响情况,试验结果表明:经过100krad(Si)总剂量辐照后进行5000s的热载流子测试,NMOS器件阈值电压随着总剂量的增大而减小,然后随热载流子测试时间的增大而增大,且变化值远远超过未经过总剂量辐照的器件;总剂量辐照后经过200小时高温退火,再进行5000s的热载流子测试,其热载流子退化值远小于未高温退火样品,但比未辐照样品更明显;即总剂量辐照与热载流子的协同效应,要超过两种效应的简单叠加。根据两种效应的原理分析,认为总剂量辐照感生氧化层陷阱电荷中的空穴与热电子复合减少了正氧化层陷阱电荷,但辐照感生界面态俘获热电子形成负的界面陷阱电荷,使得两者的协同效应模拟方式比单机理模拟方式更恶劣。
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[编号:20161887]    N/B掺杂石墨烯光电性质研究

禹忠 党忠
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 576 )
石墨烯自2004年发现以来,由于其独特的化学成键结构,使其拥有出色的化学、热学、机械、电学、光学特性而引起了人们极大的关注。由于石墨烯为零带隙材料,因此限制了其在纳电子学领域的发展。只有扩大石墨烯的带隙,才能推广石墨烯在纳电子学中的应用范围。本文构建了本征石墨烯、N掺杂石墨烯、B掺杂石墨烯三种模型,主要研究了本征石墨烯和不同掺杂浓度下的N/B掺杂石墨烯的能带结构、电子态密度、及光电性质,包括:吸收谱、反射谱、折射率、电导率和介电函数。研究表明:N/B掺杂石墨烯费米能级附近的电子态主要是由C-2p和N-2p/B-2p轨道杂化形成的,且N/B掺杂可以引起石墨烯费米能级和光电性质的改变。本文得出的结论可为石墨烯在光电子器件应用方面提供理论依据。
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[编号:20160539]    低能电子穿越玻璃直管和锥管的动力学过程的研究

万城亮 张红强 陈熙萌
录用时间:2016-08-18
摘要 ( 199 )
我们通过实验测量1.5keV电子穿越玻璃直管/锥管的二维角分布的时间演化, 研究了低能电子与绝缘玻璃管相互作用的动力学过程。观察到了低能电子穿越玻璃直管和锥管后其强度随时间呈现振荡。穿透的强度出现振荡峰结构,在出现峰的地方,透射的电子最开始出现微弱的圆点,随后微弱的圆点变为较明显的亮点,此后亮点逐渐变大变亮,接着变暗,最后亮斑迅速消失,同时透射电子的角分布中心伴随移动。这种行为显示了低能电子在玻璃管内的充放电呈现振荡行为,当入射电荷累积足够大时,其存在一个快速放电的通道,后迅速充电产生阻止电子穿越的电场。对比锥管后的角分和直管的角分布,我们发现锥管的穿透电子束流密度比直管的大40%。锥管的充放电的时间比直管快,这显示了锥管更容易快速放电,其由于充电建立的电场也更容易影响传输的电子。电子在玻璃直管和锥管的快速充放电的动力学过程显示出电子的传输机制与高电荷态离子有很大不同,其快速充放电过程显示了带负电的电子与绝缘体材料相互作用中的充放电过程与带正电离子的不同。
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[编号:20160892]    2D/3D湍流热对流近底板流态与温度边界层特性研究

黄茂静 包芸
录用时间:2016-08-18
摘要 ( 257 )
本文采用可高效并行计算的湍流热对流直接数值模拟(DNS),计算了系列Ra数的二维方腔和三维扁方腔的Rayleigh-Bénard热对流。针对二维和展向平均三维的平均场计算结果,选取Ra = 109、1010、5?1010三组典型Ra数,发现所有流动中都存在大尺度环流和角涡,而且随着Ra数的增加,大尺度环流的形状都变圆,角涡尺寸都变小。在二维流动中,大尺度环流呈椭圆形,有四个角涡,而展向平均三维流动中,大尺度环流呈梭形,只有两个角涡。由于二维和三维流动中大尺度环流和角涡特性的不同,较小角涡的作用使二维流动中羽流向上运动的范围相比三维流动更广,造成该局部区域温度边界层厚度变大。温度边界层厚度λθ与Ra数之间存在标度关系,二维和三维的标度律的指数基本一致,标度关系的系数稍有不同。
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[编号:20160907]    H$_2^{+}$在强激光脉冲作用下的电离率和原子核间距的关系

俞祖卿 杨魏吉 何峰
录用时间:2016-08-18
摘要 ( 266 )
本文利用蒙特卡洛方法模拟电子在激光场以及分子库仑势作用下的经典轨迹,研究了氢分子离子H$_2^+$的电离率和原子核间距的关系,为电荷共振电离 增强现象提供了一种基于电子经典运动的解释。当原子核间距为$5\sim6$原子单位时,H$_2^+$的电离率显著增大。电子的运动轨迹揭示此时电子 先围绕其中一个原子核运动,在逐步获得越来越多的动能后,运动轨迹受到另一个原子核的强烈影响,最后电子逃逸原子核的束缚。 原子核之间的库仑势垒和激光调制的库仑势垒的高度差与电离率的大小直接相关。
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[编号:20161176]    Poiseuille-Rayleigh-Benard流动中对流斑图的分区和成长

宁利中 胡彪 宁碧波 田伟利
录用时间:2016-08-18
摘要 ( 210 )
采用Simple算法对二维流体力学基本方程组进行了数值模拟,研究了Poiseuille-Rayleigh-Benard流动中对流斑图的分区,成长及水平流动对不同斑图特征物理量的影响。结果表明,上下临界雷诺数将流动分成三个区域,即行波区,局部行波区,水平流区。和随着相对瑞利数增大而增大。在对流斑图的成长阶段,三种斑图随时间的成长过程是不同的,但对流圈都是从下游区开始成长的;特征物理量随着时间的变化也是不同的,行波对流和局部行波对流的最大垂直流速和努塞尔数经过指数增长阶段后进入周期变化的稳定阶段;水平流斑图的和经过缓慢增长后又缓慢降到到稳定值。三种斑图的和随雷诺数增大而减小的,不同斑图区域有不同的变化规律。本文给出了和随的变化关系式及不同斑图的和随着的变化关系式。
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Acta Physica Sinica
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· 光子晶体光纤超连续谱的孤子俘获数值研究 [2012, No.12:124203-124203] (38684)
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· 重氧空位对金红石型和锐钛矿型TiO2导电性能影响的模拟计算 [2013, No.23:237101-237101] (30749)
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· 银纳米颗粒/多孔硅复合材料的制备与气敏性能研究 [2015, No.13:137104-137104] (18289)
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· 中小学门口道路上学期间的一个元胞自动机模型 [2014, No.9:94502-094502] (17541)
· Ag-N共掺p型ZnO的第一性原理研究 [2013, No.16:167701-167701] (17416)
· 基于COSMIC掩星资料的全球第二对流层顶详细特征 [2013, No.3:39205-039205] (17350)
· 量子隐形传态网络的互联与路由策略 [2011, No.4:40304-040304] (17341)
· 锂离子电池SnSb/C复合负极材料的热碳还原法制备及电化学性能研究 [2014, No.16:168201-168201] (17336)
· 渐近非对称陀螺分子H122C16O的高温光谱 [2008, No.6:3440-3445] (17312)
· 低速湍流模拟的预处理技术研究 [2015, No.13:134701-134701] (17300)

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