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Vol. 59, No. 10 (2010)

2010年05月20日
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本期推荐文章

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线性偏振光激发的错位表面等离子体激元纳米结构聚焦
宋文涛, 林峰, 方哲宇, 朱星
2010, 59 (10): 6921-6926. doi: 10.7498/aps.59.6921
摘要 +
利用扫描近场光学显微镜观测并分析了两种表面等离子体激元纳米结构对表面等离子体激元(SPP)的激发和聚焦现象. 用线偏振光照射有半个周期相位差的环状沟槽结构与有半个周期位相差的环状狭缝结构,得到了单点的SPP聚焦. 有限时域差分法的模拟结果验证了实验中观测的现象. 这两种相位错位的表面等离子体激元纳米结构,突破了由于干涉导致的线偏振光不能得到单个聚焦点的限制. 与采用径向偏振光激发而得到单个聚焦点的方法相比,线偏振光不需要聚焦,也不需要将光束中心对准纳米结构的几何中心即可得到单点聚焦.

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HeLa细胞突起中微丝束的纳米分辨荧光成像
陈丹妮, 刘磊, 于斌, 牛憨笨
2010, 59 (10): 6948-6954. doi: 10.7498/aps.59.6948
摘要 +
在Matlab编程环境下模拟了单分子定位显微的纳米分辨成像,在传统实验参数条件下,对不同间隔分子带模型进行了模拟成像.模拟结果表明,单分子定位显微方法可以区分中心相隔20 nm的两个分子带.同时,也分析了不同像元大小对单分子定位精度的影响.此外,通过单分子定位显微方法在IX71倒置荧光显微镜上实现了纳米分辨,系统极限分辨率,即半高全宽为48 nm.在该系统上,获得了HeLa细胞突起中微丝束结构的纳米分辨图像.从重构获得的图像中可以看到微丝束的直径为75—200 nm.

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强流脉冲电子束作用下金属纯Cu的微观结构状态——空位簇缺陷及表面微孔结构
王雪涛, 关庆丰, 邱冬华, 程秀围, 李艳, 彭冬晋, 顾倩倩
2010, 59 (10): 7252-7257. doi: 10.7498/aps.59.7252
摘要 +
利用强流脉冲(HCPEB)电子束技术对多晶纯Cu进行了辐照处理,并利用透射电镜对HCPEB诱发的空位簇缺陷进行了表征.实验结果表明,HCPEP辐照金属可在纯Cu表层诱发大量的过饱和空位,并形成四方形空位胞及空位型位错圈和堆垛层错四面体(SFT),HCPEB瞬间的加热和冷却诱发的幅值极大的应力和极高的应变导致的整个原子平面的位移是空位簇缺陷形成的主要原因.此外,扫描电镜分析表明HCPEB辐照可以在纯Cu表面形成高密度、弥散分布和尺寸细小的微孔.过饱和空位或空位团簇沿晶体缺陷向表面扩散、凝聚是表面微孔形成的根
总论
海-气振子厄尔尼诺-南方涛动模型的近似解
林一骅, 林万涛, 莫嘉琪
2010, 59 (10): 6707-6711. doi: 10.7498/aps.59.6707
摘要 +
研究了一类厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的时滞耦合系统振荡的模型.利用同伦映射方法求出了ENSO模型解的渐近展开式,并讨论了相应问题的渐近性态.
一般格子方程新的无穷序列精确解
套格图桑
2010, 59 (10): 6712-6718. doi: 10.7498/aps.59.6712
摘要 +
为了获得非线性差分微分方程的无穷序列精确解,引入一种双曲函数型辅助方程,并给出该方程解的Bä,cklund变换和解的非线性叠加公式.在此基础上,利用辅助方程与函数变换相结合的方法,借助符号计算系统Mathematica,用一般格子方程为应用实例,获得了无穷序列精确解.
(2+1)维 Korteweg-de Vries 方程的传播孤子及混沌行为
吴红玉, 马松华, 方建平
2010, 59 (10): 6719-6724. doi: 10.7498/aps.59.6719
摘要 +
利用一个投射方程和变量分离法,得到了(2+1)维 Korteweg-de Vries (KdV) 方程的新显式精确解.根据得到的孤立波解,构造出 KdV 方程的传播孤子结构. 利用一个新的混沌系统研究了孤子的混沌行为.
同时考虑传染媒介和传播延迟的复杂网络病毒传播行为研究
王亚奇, 蒋国平
2010, 59 (10): 6725-6733. doi: 10.7498/aps.59.6725
摘要 +
提出一种新的流行病传播模型,基于平均场理论,研究传染媒介和传播延迟同时存在对网络中流行病传播行为的影响.理论分析和仿真结果表明,传染媒介和传播延迟同时存在显著增强了网络中流行病爆发的危险性,并加速了流行病的传播.研究还发现,对于给定的有效传播率,均匀网络中流行病的感染程度分别与传染媒介的传染概率和传播延迟呈对数关系,无标度网络中流行病的感染程度与传染媒介的传染概率呈幂率关系,而与传播延迟之间则存在线性关系.
复杂网络中考虑不完全免疫的病毒传播研究
王亚奇, 蒋国平
2010, 59 (10): 6734-6743. doi: 10.7498/aps.59.6734
摘要 +
复杂网络中不完全免疫包括免疫失败和免疫失效两种情况,本文研究两者同时存在对网络病毒传播行为的影响,基于平均场理论,提出一种新的传播模型.理论分析表明,免疫失败和免疫失效同时存在显著降低了网络的传播临界值,增强了病毒的感染程度.根据传播临界值与免疫节点密度、免疫成功率以及免疫失效率之间的关系,给出有效控制网络病毒传播的策略.通过数值仿真进行验证.
基于Markov性质的一阶安全算术编码及应用
段黎力, 廖晓峰, 向涛
2010, 59 (10): 6744-6751. doi: 10.7498/aps.59.6744
摘要 +
基于压缩编码的加密方式能够同时完成加密和压缩的功能,通过压缩减少了信息的冗余,同时引入加密使对试图推测出明文信息和找到密钥的攻击具有非常好的鲁棒性.本文提出了一种基于一阶Markov模型的安全算术编码,在编码过程中通过随机密钥保证图像压缩编码的安全性,且显著提高编码的压缩效率,使其方便在网络中安全传输.实验结果和安全性分析表明,算法能够抵抗现有的各种基于算术编码的安全性攻击和其他密码学分析.
三维非线性Schr?dinger方程的直接微扰方法
程雪苹, 韩平, 林机
2010, 59 (10): 6752-6756. doi: 10.7498/aps.59.6752
摘要 +
将直接微扰方法应用于含微扰的三维非线性Schrö,dinger方程,获得了该方程的包括零阶和一阶修正的近似解析解.借助得到的解析解,分析了微扰对孤子参数的影响.
分数阶Oldroyd-B黏弹性Poiseuille流的Laplace数值反演分析
王羽, 欧阳洁, 杨斌鑫
2010, 59 (10): 6757-6763. doi: 10.7498/aps.59.6757
摘要 +
采用Laplace数值反演的Stehfest算法研究了分数阶Oldroyd-B粘弹性流体在两平板间非定常的Poiseuille流动问题.首先,通过数值解与近似解析解的比较验证了Stehfest算法的有效性.其次,运用Stehfest算法对平板Poiseuille流动进行了研究,揭示了分数阶黏弹性平板流的速度过冲和应力过冲现象,指出这些现象对分数导数的阶数存在明显的依赖性.同时,数值结果表明,整数阶本构方程仅仅是分数阶本构方程的特例,分数阶本构方程较整数阶本构方程具有更广泛的适用性.
微扰Kepler系统轨道微分方程的近似Lie对称性与近似不变量
楼智美
2010, 59 (10): 6764-6769. doi: 10.7498/aps.59.6764
摘要 +
把极角θ视为独立变量,得到Kepler系统的轨道微分方程. 首先讨论Kepler系统轨道微分方程的Lie对称性和不变量,微扰Kepler系统轨道微分方程的精确Lie对称性和精确不变量,其次讨论微扰Kepler系统轨道微分方程的近似Lie对称性和近似不变量,并得到了微扰Kepler系统的9个一阶近似Lie对称性和6个一阶近似不变量,其中1个实为精确不变量,而其余5个分别等于微扰系数ε乘以Kepler系统相应的5个不变量.
一类相对转动时滞非线性动力系统的稳定性分析
朱占龙, 时培明, 刘浩然
2010, 59 (10): 6770-6777. doi: 10.7498/aps.59.6770
摘要 +
建立了具有时变刚度、非线性阻尼和谐波激励的一类相对转动时滞非线性动力系统的动力学方程.采用多尺度法推导出时滞动力系统的分岔响应方程,运用奇异性理论研究系统结构稳定性,得到主共振稳态响应方程的转迁集以及不同参数下分岔曲线的拓扑结构.应用Hopf分岔理论讨论了时滞动力系统动态稳定性,给出了系统产生极限环的条件,最后用数值模拟的方法研究了时滞参数对系统极限环幅值的影响.
液气共存的耗散粒子动力学模拟
王晓亮, 陈硕
2010, 59 (10): 6778-6785. doi: 10.7498/aps.59.6778
摘要 +
传统的耗散粒子动力学方法(DPD)由于采用了纯排斥的守恒力相互作用,从而不能适应液气共存或者带有自由面流体的模拟.这里研究了DPD方法中新近提出的一种短程排斥、长程吸引相互作用,探索了这种改进势能对于DPD方法模拟液气共存的能力.模拟了这种新势能所形成的液气过渡界面,计算了过渡界面区的应力分布,发现应力分布与多体DPD方法所得结果一致.进一步对表面张力进行了研究,验证了这种势能所形成的界面满足Laplace定律,而通过理论公式与Laplace定律分别所得到的表面张力也彼此相符.
槽道湍流的展向振荡电磁力壁面减阻
梅栋杰, 范宝春, 黄乐萍, 董刚
2010, 59 (10): 6786-6792. doi: 10.7498/aps.59.6786
摘要 +
采用直接数值模拟方法,对槽道湍流的展向振荡电磁力的减阻效果和减阻机理进行了研究,讨论了电磁力强度和振荡频率对湍流猝发事件以及壁面减阻率的影响.结果表明,电磁力强度或振荡频率变化时,湍流猝发频率和猝发强度的变化趋势是相反的,所以存在最优参数使得减阻效果最好.等价壁面展向速度可以很好地描述电磁力强度和振荡频率的变化对减阻效果的综合效应.
mKdV-sine-Gordon方程丰富的相互作用解
崔艳英, 吕大昭, 刘长河, 张艳
2010, 59 (10): 6793-6798. doi: 10.7498/aps.59.6793
摘要 +
基于mKdV-sine-Gordon方程的Wronsk解的形式和结构,提出了Wronsk形式展开法,通过这一方法求得了该方程的丰富的相互作用解,该方法的主要特征是不要求Wronsk行列式元素满足线性偏微分方程组。
控制Tavis-Cummings模型中两原子X态的纠缠突然死亡与突然产生
单传家, 刘继兵, 陈涛, 刘堂昆, 黄燕霞, 李宏
2010, 59 (10): 6799-6805. doi: 10.7498/aps.59.6799
摘要 +
研究了初态为X态时Tavis-Cummings模型中具有偶极相互作用两原子的纠缠演化特性,在演化过程中,同时号码出现了两原子的纠缠突然死亡(ESD)与突然产生(ESB)两种有趣的现象.详细分析了两原子初始态的纯度、偶极相互作用、光场粒子数对这两种现象出现时间的影响,进一步给出了初始为混态时ESB与ESD的转换条件.计算结果表明,上述系统参量对两原子的纠缠演化、ESB与ESD有重要的影响,偶极相互作用会改变纠缠度的振荡周期, 使出现ESD的时间间隔减少,随着初始两原子纠缠纯度的增大,纠缠突然产
Schwinger Bose实现下自旋相干态Wigner函数的特性分析
宋军, 范洪义
2010, 59 (10): 6806-6813. doi: 10.7498/aps.59.6806
摘要 +
在Schwinger Bose实现下,引入纠缠态表象及Wigner算符在该表象下的表示,得到自旋相干态的Wigner函数,数值计算画出相空间中Wigner函数的分布图,并加以分析,发现在Schwinger Bose实现下自旋相干态确实体现出纠缠特性.
耗散环境下原子-库场相互作用系统中原子的偶极压缩特性
潘长宁, 赵学辉, 杨迪武, 方卯发
2010, 59 (10): 6814-6818. doi: 10.7498/aps.59.6814
摘要 +
运用全量子理论并结合数值计算方法,研究了处于真空库和热库中原子系统的偶极压缩特性,讨论了原子的初态以及热库的平均光子数对原子偶极压缩特性的影响.研究表明:真空库中,初始处于基态和激发态的叠加态原子,当激发态的粒子布居概率少于基态时,原子的偶极压缩无限接近于零而永远不消失,反之,原子的偶极压缩将在有限的时间内消失,热库中,不管原子初始处于什么态,其偶极压缩都在有限的时间内消失,并且随着热库的平均光子数的增大而消失得越快.
环状非有心势场中Schr?dinger方程的精确解
张民仓, 皇甫国庆
2010, 59 (10): 6819-6823. doi: 10.7498/aps.59.6819
摘要 +
提出了一个新的环状非有心势模型. 利用Nikiforov-Uvarov方法求解了其满足的Schrö,dinger方程,得到了束缚态波函数的精确解及能谱方程. 讨论了角向分量对径向分量的影响及相关参数取特定值时的特殊情况.
强磁场中Rydberg NO分子的回归谱研究
刘伟, 李洪云, 林圣路
2010, 59 (10): 6824-6831. doi: 10.7498/aps.59.6824
摘要 +
利用分子的闭合轨道理论和多通道量子亏损理论,考虑核的转动影响,计算了Rydberg NO分子在外磁场中的回归谱. 研究表明,复杂谱的结构可以用包含分子实散射的闭合轨道理论来解释,不管是同一通道内的弹性散射还是不同通道间的非弹性散射都起着非常重要的作用,尤其是较大标度作用量下,散射作用远大于基本轨道和重复轨道的贡献,很大程度上影响着体系的动力学性质.
周期脉冲撞击的两分量Bose-Einstein凝聚系统的单粒子相干和对纠缠
宋立军, 严冬
2010, 59 (10): 6832-6836. doi: 10.7498/aps.59.6832
摘要 +
在周期脉冲撞击的两分量Bose-Einstein凝聚系统中,研究了量子混沌对单粒子相干和对纠缠性质的影响.研究表明,混沌促使单粒子相干发生强烈衰减并保持着较低的相干度,同时对纠缠出现最大值并在较短时间后消失.利用单粒子相干的这种性质可以直接测量量子混沌存在的相空间结构,有利于预防Bose-Einstein凝聚的瓦解和控制凝聚体的混沌行为.
基于核磁共振的子空间量子过程重构
曾碧榕, 姚淅伟, 刘钦, 牟晓阳, 林星程, 杨春, 潘健, 陈忠
2010, 59 (10): 6837-6841. doi: 10.7498/aps.59.6837
摘要 +
基于三核自旋量子系统实现了内嵌两量子位子空间量子过程重构.通过输入完备态集合对执行的量子过程进行了表征.由于量子过程内嵌于子空间,使得重构实验所需输入次数及时间显著减少,同时实验尽量避免使用时间较长的J偶合演化,有效控制了系统的退相干.
包围有暗能量黑洞的Hawking辐射修正
王永久, 龚添喜
2010, 59 (10): 6842-6846. doi: 10.7498/aps.59.6842
摘要 +
运用由Banerjee和Majhi所发展的非半经典近似的Hamiliton-Jacobi方法,计算了被暗能量包围的黑洞温度和熵,得到了修正后的温度和熵.在修正后的熵中,面积定理包含面积对数修正和面积幂的倒数.
Barriola-Vilenkin黑洞Dirac场的广义Stefan-Boltzmann定律
孟庆苗, 李中让, 李玉山
2010, 59 (10): 6847-6850. doi: 10.7498/aps.59.6847
摘要 +
利用薄膜模型研究Barriola-Vilenkin黑洞的热辐射,得到了黑洞的热辐射满足广义Stefan-Boltzmann定律的结论,导出的广义Stefan-Boltzmann系数不再是一个恒量,当截断距离以及薄膜厚度取定后,它是一个与黑洞视界附近的时空度规以及辐射粒子的径向平均泻流速率有关的比例系数.得到的Barriola-Vilenkin黑洞视界附近Dirac场的辐射能通量与薄层膜内辐射粒子的径向平均泻流速率成正比,与黑洞的质量平方成反比.
分数阶混沌系统与整数阶混沌系统之间的同步
周平, 邝菲
2010, 59 (10): 6851-6858. doi: 10.7498/aps.59.6851
摘要 +
基于追踪控制的思想,利用分数阶系统稳定性理论,实现了分数阶混沌系统与整数阶混沌系统之间的混沌同步,给出了补偿器和反馈控制器的选择方法. 以三维分数阶Chen系统和三维整数阶Lorenz混沌系统之间的混沌同步为例进行了数值仿真和电路仿真. 研究表明了该同步方法的有效性.
Duffing振子系统周期解的唯一性与精确周期信号的获取方法
王坤, 关新平, 丁喜峰, 乔杰敏
2010, 59 (10): 6859-6863. doi: 10.7498/aps.59.6859
摘要 +
研究Duffing振子系统的周期解的唯一性与精确周期信号的获取方法. 应用定性分析方法,获得了一类Duffing振子系统具有唯一周期解的必要条件,同时也得到了一类更广泛的非线性周期系统的周期解的唯一性.在一定条件下,给出了Duffing振子系统精确周期信号的获取方法.
大规模富社团网络的时空混沌同步
吕翎, 邹家蕊, 杨明, 孟乐, 郭丽, 柴元
2010, 59 (10): 6864-6870. doi: 10.7498/aps.59.6864
摘要 +
以Plankton时空混沌系统作为网络节点,通过非线性耦合构成富社团(rich-club,RC)网络,研究其时空混沌同步规律.首先给出了RC网络中连接节点之间的非线性耦合函数的一般性选取原则.进而基于Lyapunov稳定性定理,理论分析了实现网络同步的条件.最后,通过仿真模拟检验了网络的时空混沌同步效果.仿真研究表明,RC网络中各富节点之间以及这些富节点各自星形连接的子网络中的所有节点均实现了完全同步.
基于空间基函数客观拟合的副高突变与多态机理分析
葛晶晶, 洪梅, 张韧, 何金海, 薛峰
2010, 59 (10): 6871-6881. doi: 10.7498/aps.59.6871
摘要 +
为分析研究副热带高压异常活动的动力学机理,基于热力强迫和涡动耗散效应的大气偏微涡度方程,采用Galerkin方法进行方程的时-空变量分离,针对常规方法在空间基函数选择中存在的不足和欠缺,提出了从实际资料场序列中用经验正交函数(EOF)分解与遗传算法结合客观反演空间基函数的研究思想.通过对副热带高压位势场逐日时间序列的EOF分解,选择累积方差贡献超过90%的前3个主要空间典型场作为拟合对象,随后选择一组三角函数簇作为广义空间基函数,以该基函数与EOF典型场的误差最小二乘和基函数间的完备正交性构造双约束泛函,
Cu3N弹性和热力学性质的第一性原理研究
李世娜, 刘永
2010, 59 (10): 6882-6888. doi: 10.7498/aps.59.6882
摘要 +
利用基于密度泛函理论的第一性原理全势线性缀加平面波方法,研究了立方反ReO3结构Cu3N在零温(0 K)零压下的平衡晶格常数、体弹模量及其对压强的一阶导数,计算结果与其他实验及理论结果基本相符. 同时得出Cu3N的弹性常数,Poisson比等,并分析出Cu3N在零温零压下是稳定的. 通过准谐Debye模型计算Cu3N的热力学性质,得到了Cu3N的晶格常数、等压比热容、等容比热
基于Web 2.0的边与节点同时增长网络模型
熊菲, 刘云, 司夏萌, 丁飞
2010, 59 (10): 6889-6895. doi: 10.7498/aps.59.6889
摘要 +
模拟了Web 2.0网络的发展过程并研究其拓扑结构,分析某门户网站实际博客数据的度分布、节点度时间变化,发现与先前的无标度网络模型有所差别. 根据真实网络的生长特点,提出了边与节点同时增长的网络模型,包括随机连接及近邻互联的网络构造规则. 仿真研究表明,模拟的网络更接近实际,在没有优先连接过程时,模型能得到幂率的度分布, 并且网络有更大的聚类系数以及正的度相关性.
基于剪应力检测的石英微结构及其陀螺效应研究
谢立强, 吴学忠, 李圣怡, 王浩旭, 董培涛
2010, 59 (10): 6896-6901. doi: 10.7498/aps.59.6896
摘要 +
为了简化石英陀螺结构侧壁上的电极图形,设计了一种基于剪应力检测Coriolis力的新型石英微结构.通过对剪应力检测方案的分析,微结构侧壁电极的极性单一,采用锥度为15°的锥形梁结构作为敏感梁的设计可以增大敏感梁的检测灵敏度.通过各项异性湿法腐蚀z切石英片的方法制造了微结构样件.测试表明样件的驱动频率约为5.6 kHz,大气下的品质因子在5000以上.输出信号频谱的谱线存在Coriolis力信号,验证了设计思想的正确性.
微平面接触分离中弯月面力的计算
刘思思, 张朝辉, 刘俊铭
2010, 59 (10): 6902-6907. doi: 10.7498/aps.59.6902
摘要 +
微平面间黏着力对微机电系统(MEMS)非常重要,常是决定其能量损耗乃至寿命长短的最主要因素.MEMS中的黏着力主要来源之一就是介于两互相接触平面间的弯月面力.弯月面力主要取决于相互接触的两平面间形成的弯月面形状.本文通过分析两微小平面在分离过程中弯月面形状的变化,得到在不同表面亲水/疏水性能、初始液面高度、分离距离等条件下的弯月面形状,计算得出在不同初始条件下断裂高度和弯月面力的数值以及随之变化的规律,为MEMS的性能分析和寿命计算提供依据.
高浓度气体共振光声光谱信号饱和特性研究
炎正馨, 袁长迎, 李智慧, 蒙瑰, 尚丽平
2010, 59 (10): 6908-6913. doi: 10.7498/aps.59.6908
摘要 +
采用恒流驱动耦合机械斩波技术在激光光声光谱装置上系统测量了5%—100%宽浓度范围甲烷气体的共振光声信号,发现在高浓度区共振光声信号呈现异常的饱和特征.基于气体吸收和光声光谱原理定量分析了光声信号饱和的主要原因及影响因素,研究表明,气体样本对入射光强吸收而导致的声源与本征共振模式的耦合系数改变是异常饱和的主要原因,并导出判定光声信号饱和深度的准则以用于判定高浓度气体饱和深度.
基于多波长激光吸收光谱技术的气体浓度与温度二维分布遗传模拟退火重建研究
李宁, 翁春生
2010, 59 (10): 6914-6920. doi: 10.7498/aps.59.6914
摘要 +
利用可调谐半导体激光吸收光谱技术实现气体浓度温度二维分布重建.设计了气体浓度温度二维分布重建测量系统,采用四路波分复用技术以减少投影光路布置数量和增加气体吸收测量信息.针对于图像重建过程中建立的非线性投影方程组,将遗传算法与模拟退火算法相结合进行求解,在实现全局最优搜索基础上提高算法搜索效率.建立燃烧环境下H2O浓度温度二维分布模型,借助于近红外波段1.3—1.5 μm范围内4条H2O气体吸收谱线,利用数值模拟计算方法进行了气体分布重建,重建结果与模型符合得很好
硬X射线相位光栅的设计与研制
刘鑫, 雷耀虎, 赵志刚, 郭金川, 牛憨笨
2010, 59 (10): 6927-6932. doi: 10.7498/aps.59.6927
摘要 +
针对在普通实验室和医院实现40—100 keV X射线相衬成像的需求,考虑到成像系统参数、X射线源空间相干特性及光栅衍射效率,设计出硅基相位光栅结构参数.利用我们已发展的光助电化学刻蚀技术研制出直径为5英寸的相位光栅,其空间周期为5.6 μm,线宽为2.8 μm,深度为40—70 μm.在理论分析的基础上,通过提高硅片两端有效工作电压和修正Lehmann电流密度公式,解决了实际刻蚀过程中出现的钻蚀问题.由实验结果可知,本方案对制作大面积高精度相位光栅十分有效.
核物质状态方程中动量相关作用可能的探针
郭文军, 刘建业
2010, 59 (10): 6933-6939. doi: 10.7498/aps.59.6933
摘要 +
研究了动量相关作用对于中子-质子比动能谱rb(Ek)的效应,发现rb(Ek)灵敏的依赖于动量相关作用而弱的依赖于介质中核子-核子碰撞截面和对称势.因此rb(Ek)是提取重离子碰撞中动量相关作用信息的可能探针.同时,对于丰中子弹核和相同质量稳定弹核在相同入射道条件下,丰中子碰撞系统明显加强了
基于阈值光电子-光离子符合技术的分子离子光谱和解离动力学研究
唐小锋, 牛铭理, 周晓国, 刘世林
2010, 59 (10): 6940-6947. doi: 10.7498/aps.59.6940
摘要 +
对电子和离子同时采用速度聚焦电场收集的阈值光电子-光离子符合成像谱仪能够有效提高电子的收集效率和能量分辨率.利用该符合成像谱仪,开展了Xe/Ar/Ne 惰性混合气体及NO 分子的阈值光电子谱、阈值光电子-光离子符合质谱和质量选择的符合光谱等实验研究,精确测量了NO 分子的电离势,并且获得了NO+离子振动态分辨的X1Σ+,c3Π和B1
原子和分子物理学
密度泛函理论对ZrnPd团簇结构和性质的研究
金蓉, 谌晓洪
2010, 59 (10): 6955-6962. doi: 10.7498/aps.59.6955
摘要 +
用B3LYP/LANL2DZ方法对ZrnPd(n =1—13)团簇的平衡几何结构、能量、频率、电子性质和磁性进行了计算.研究表明,Pd原子位于表面的异构体更为稳定,其中Zr7Pd,Zr12Pd团簇稳定性高,是幻数团簇,此外,相对于ZrnCo与ZrnFe团簇,ZrnPd团簇参与化学反应的能力较弱,化学稳定性更
唯象论的经典领域
空间电荷效应对X射线条纹相机动态范围影响的研究
袁永腾, 郝轶聃, 赵宗清, 侯立飞, 缪文勇
2010, 59 (10): 6963-6968. doi: 10.7498/aps.59.6963
摘要 +
在惯性约束聚变中,X射线条纹相机是一种诊断图像时空分辨的重要设备,其动态范围反映了条纹相机有效测量入射X射线强度的能力.由于空间电荷效应的存在,电子脉冲在运动过程中会不断展宽,从而限制了条纹相机的动态范围.本文采用一维流体力学模型,利用电子数守恒、动量守恒和Poisson方程等来对电子脉冲的展宽进行推导,最终得到了电子脉冲的密度分布随时间空间的变化情况,从而为条纹相机动态范围的评估提供了依据.
二维有耗色散介质的时域逆散射方法
刘广东, 张业荣
2010, 59 (10): 6969-6979. doi: 10.7498/aps.59.6969
摘要 +
为了重建二维有耗色散介质的电参数分布,基于Debye模型,应用泛函分析和变分法,提出一种时域逆散射新方法.该方法首先以最小二乘准则构造目标函数,将逆问题表示为约束最小化问题,接着应用罚函数法转化为无约束最小化问题,然后基于变分计算导出闭式的Lagrange函数关于特征参数的Fréchet导数,最后借助梯度算法和时域有限差分法迭代反演Debye模型参数.为了对抗噪声污染和逆问题的病态特性,采用了一阶Tikhonov正则化方法.数值应用中,利用Polak-Ribière-Polyak非线性共轭梯度法,对二维乳
折射/谐衍射红外双波段成像光谱仪系统研究
刘英, 孙强, 卢振武, 吴宏圣, 李淳, 曲锋
2010, 59 (10): 6980-6987. doi: 10.7498/aps.59.6980
摘要 +
为了获取足够的目标信息,充分利用中波红外和长波红外的光谱信息,建立了谐衍射中、长波红外超光谱成像系统.利用谐衍射元件独特的色散特性,将谐衍射透镜应用于中、长波红外超光谱成像系统中,使系统在中波红外3.7—4.8 μm和长波红外8—12 μm的2个红外大气窗口内获取数百个光谱图像.设计结果表明,中波红外波段,在18对线/mm处光学系统的调制传递函数(MTF)大于0.55,长波红外波段,在13对线/mm处光学系统的MTF大于0.5,光学系统的衍射环绕能,在中波红外波段30 μm半径范围内大于85%,在长波红外
目标激光脉冲一维距离成像研究
李艳辉, 吴振森, 宫彦军, 张耿, 王明军
2010, 59 (10): 6988-6993. doi: 10.7498/aps.59.6988
摘要 +
根据激光雷达方程及粗糙面脉冲波束散射理论,提出了目标激光脉冲后向散射回波功率即激光一维距离像的计算表达式,并获得斜板、球和圆锥一维距离像的具体形式.数值计算结果与粗糙平板和圆锥激光脉冲回波强度实验数据比较,两者符合良好.数据分析表明,激光一维距离像曲线能够较好反映目标的纵向几何外形信息.我们着重讨论了入射激光脉冲宽度与目标径向尺寸对距离像的影响.上述研究可为激光波段的目标特征提取和识别提供理论依据.
Fourier频率域随机谱隐秘信息加载与增量补偿系统
王晓雷, 李智磊, 翟宏琛, 王明伟
2010, 59 (10): 6994-7001. doi: 10.7498/aps.59.6994
摘要 +
提出一种基于光学原理的Fourier频率域随机谱隐秘信息加载与增量补偿系统,并给出一种隐秘信息的加载方式,可实现光学图像信息隐藏.宿主图像经过随机相位调制后进行Fourier变换得到频率域的随机谱,在此随机谱上加载隐秘信息,同时,系统对由隐秘信息的加入所产生的影响进行补偿.利用该系统所得到的载体图像未经正确的密钥-随机相位-调制时,隐秘信息将弥散在载体图像的Fourier频率域空间,具有较好的不可检测性.此外,即使攻击者知道隐秘信息的存在甚至知道隐藏方法,但在不知道密钥的情况下,依然无法破解隐秘信息的内容
基于光纤自相位调制多波长全光再生的色散管理优化
张婧, 潘炜, 闫连山, 罗斌
2010, 59 (10): 7002-7007. doi: 10.7498/aps.59.7002
摘要 +
针对基于光纤自相位调制效应的多波长全光再生系统,分析了光纤平均色散对再生器品质因子改进量的影响,提出一种色散管理优化方法.由于波长间色散差异会导致再生系统性能的稳定性下降,通过选择色散补偿光纤和单模光纤的长度,使其合成的色散曲线与各波长分别达到最优再生性能时对应的色散曲线近似拟合,同时保证该色散曲线落在性能满意度高的色散区域,然后调整信号输入功率和滤波器的偏移量,可有效改善多波长再生性能的稳定性,实现再生器的色散管理优化.
闭合Λ型4能级系统中的电磁诱导透明和电磁诱导吸收
李晓莉, 张连水, 杨宝柱, 杨丽君
2010, 59 (10): 7008-7014. doi: 10.7498/aps.59.7008
摘要 +
准Λ型4能级系统具有电磁诱导吸收(EIA)和电磁诱导透明(EIT)两种特性.准Λ型4能级系统包括两个基态精细结构能级和两个激发态精细结构能级,除光学耦合场和探测场外,附加了一个射频场作用于两个激发态精细结构能级之间.若对此系统进行拓展,在两个基态精细结构能级之间引入一个驱动场,则构成4场作用下的闭合Λ型4能级系统.本文对新引进的驱动场的作用规律进行了重点研究.研究结果表明,当驱动场和射频场的Rabi频率满足不同关系时,系统呈现EIA或EIT两种不同特性,探测吸收曲线的整体轮廓也随之改变.
Nd:YAG纳秒激光诱导硅表面微结构的演化
袁春华, 李晓红, 唐多昌, 杨宏道, 李国强
2010, 59 (10): 7015-7019. doi: 10.7498/aps.59.7015
摘要 +
利用Nd:YAG纳秒激光(波长为532和355 nm)对单晶硅在真空中进行了累积脉冲辐照,研究了表面微结构的演化情况.在激光辐照的初始阶段,532和355 nm激光脉冲均在硅表面诱导出了波纹结构,后者辐照硅表面后形成了近似同心但稍显混乱的环形波纹结构.随着脉冲数的增加,波纹结构逐渐演化为一种类似珠形的凹凸结构,最后形成准规则排列的微米量级锥形结构,该微结构的生长依赖于表面张力波和结构自组织.分析发现,形成的交叉环形结构主要是在355 nm激光辐照硅的过程中,表面张力波导致波纹结构部分叠加的结果.
利用单飞秒激光脉冲驱动类氖钛X射线激光的研究
马景龙, 郑炳松, 陈俞, 孙彦乾, 李英骏
2010, 59 (10): 7020-7026. doi: 10.7498/aps.59.7020
摘要 +
提出了一种利用单飞秒激光脉冲驱动类氖钛X射线激光的物理方案.利用自相似方法研究了不同脉冲前沿的单飞秒激光辐照钛平板靶产生的类氖钛X射线激光等离子体的特性,得到了电子温度、电子密度和定标长度三者的定标律,讨论了给定输入参数下各定标律曲线的特性.研究表明,利用单个飞秒激光能够实现X射线激光的产生,而且脉冲前沿强度随时间增长平缓的飞秒激光有利于驱动X射线激光.本研究为实验上实现单飞秒激光脉冲驱动X射线激光提供了一种新的方案.
斜抽运无机液体激光器的流场热分布
胡滔, 冯国英, 马再如, 魏泳涛, 张玉明, 宋影松, 李密
2010, 59 (10): 7027-7035. doi: 10.7498/aps.59.7027
摘要 +
激光二极管斜抽运的多增益段串接的液体激光器能够明显地提高激光光束质量、获得较高的输出功率.针对斜抽运子增益段工作时所涉及的流动、传热和壁面耦合,建立了计算子增益段流场热分布的流-热-固耦合模型,应用有限单元法完成了其瞬态流场热分布的数值模拟.该方法排除了不精确的换热系数对计算结果的影响,使得换热系数不再是计算的先决条件,而只是计算结果之一,并且为评价流道形状、流速、吸收系数等因素对流场热的影响,以及进一步改进和控制液体激光介质的流场热分布,提供了可靠的分析方法.数值模拟研究表明:换热系数是空间位置的函数,
交叉偏振滤波技术提高飞秒超强激光信噪比的研究
刘成, 王兆华, 李伟昌, 刘峰, 魏志义
2010, 59 (10): 7036-7040. doi: 10.7498/aps.59.7036
摘要 +
对交叉偏振波滤波技术理论分析的基础上,在"极光-III"装置中采用该技术进行了钛宝石飞秒放大激光脉冲对比度提高的实验研究,不仅显著的抑制了纳秒范围内再生放大器产生的预脉冲,而且也将皮秒范围内的信噪比由10-5提高到了10-7,实验测得基波到交叉偏振波的转化效率大于10%.研究表明,该技术可以有效地提高飞秒超强激光的信噪比.
飞秒啁啾Gauss型脉冲在稠密Λ型三能级原子介质中的传播
王振东, 梁变, 刘中波, 樊锡君
2010, 59 (10): 7041-7049. doi: 10.7498/aps.59.7041
摘要 +
利用由预估校正(PC)- 时域有限差分(FDTD)法求得的不含慢变包络近似(SVEA)和旋转波近似(RWA)的全波Maxwell-Bloch方程的数值解, 研究了飞秒啁啾Gauss型激光脉冲(以下简称啁啾脉冲)在稠密Λ型三能级原子介质中的传播.研究表明,啁啾系数(C)的正负及大小的变化对脉冲传播特性有显著的影响,而且这个影响与脉冲面积的大小密切相关.面积小于4π的啁啾脉冲,在介质中传播时不发生分裂,且啁啾脉冲逐渐演化为一个近似的无啁啾(C=0)脉冲,这一特点不随啁啾系数的改变而
准相位匹配倍频系统的带宽性质研究
任爱红, 刘正颖, 张蓉竹, 刘静伦, 孙年春
2010, 59 (10): 7050-7054. doi: 10.7498/aps.59.7050
摘要 +
根据准相位匹配倍频原理,讨论了实现宽带二次谐波转换需要满足的条件.以周期性极化铌酸锂晶体和掺杂氧化镁(7mol%)周期性极化铌酸锂(7mol%MgO-PPLN)晶体为例,分别比较了0型(e+e→e)和Ⅰ型(o+o→e)两种准相位匹配情况下宽带高效二次谐波转换的特性.研究表明,对于7mol%MgO-PPLN晶体,同时满足准相位匹配条件和群速度匹配条件的中心波长和带宽向短波方向移动,且0型(e+e→e)准相位匹配情况下可以获得更大的带宽.
硅的间接跃迁双光子吸收系数谱
崔昊杨, 李志锋, 马法君, 陈效双, 陆卫
2010, 59 (10): 7055-7059. doi: 10.7498/aps.59.7055
摘要 +
利用皮秒Nd:YAG脉冲激光器作为激发光源,测量出光子能量介于1.36 μm (0.912 eV)—1.80 μm (0.689 eV)之间的硅间接跃迁双光子吸收系数谱.尽管此波段范围内的激光光子能量小于硅间接带隙,但当激光辐照在硅基光电二极管受光面时,在二极管两电极端仍然探测到了显著的脉冲光伏信号.光伏信号峰值强度与入射光强呈二次幂函数关系,表明其是双光子吸收过程.采用pn结等效结电容充放电模型,将光伏响应信号峰值与入射光强相关联,从中提取出硅的间接跃迁双光子吸收系数,改变入射波长得到系数谱.研究表明:
Archimedes 32,4,3,4结构光子晶体中与偏振无关的自准直分束器
钟琪, 韩奎, 沈晓鹏, 童星, 吴琼华, 李明雪, 吴玉喜
2010, 59 (10): 7060-7065. doi: 10.7498/aps.59.7060
摘要 +
通过等频图分析并结合时域有限差分法法模拟, 在Archimedes 32,4,3,4结构排列的二维光子晶体中同一频率下同时实现了电磁波两种偏振态的自准直. 研究发现,在该结构光子晶体中引入缺陷,当线缺陷宽度改变时, TE和TM两种偏振态光束的分束效果将会随之变化.由此通过控制缺陷宽度,分别实现了两种偏振态光束的50% ∶50%分束以及90°大角度光折弯,分束和折弯的效率都较为理想,为未来设计基于光子晶体的新型光子学器件提供了一种新的思路.
含单负特异材料一维无序扰动周期结构中的光子局域特性研究
刘冬梅, 韩鹏
2010, 59 (10): 7066-7072. doi: 10.7498/aps.59.7066
摘要 +
采用传输矩阵法研究了电磁波在由单负特异材料组成的一维无序扰动周期结构中的Anderson局域(Anderson Localization)行为,分别讨论了色散和非色散两种模型.结果发现,在对应周期结构的通带位置,无序的引入对局域长度的影响较大,而在带隙位置,影响较小,几乎可以忽略.该性质与我们曾讨论的随机结构有较明显不同.导致这种局域性质的主要原因应为,光在单负材料组成的系统中的传输主要依赖于两种单负材料间的界面.在无序扰动结构中,该界面数相对于周期结构并没有减少,因此对光的传输性质影响较小,而随机结构中
二维GaAs 基光子晶体微腔的制作与光谱特性分析
叶小玲, 徐波, 王占国, 梁松, 彭银生, 杨晓红, 牛洁斌, 贾锐
2010, 59 (10): 7073-7077. doi: 10.7498/aps.59.7073
摘要 +
研究了以InAs量子点为有源区的二维GaAs基光子晶体微腔的设计与制作,测试并分析了室温下微腔的光谱特性.观察到了波长约为1137 nm,谱线半高宽度约为1 nm的尖锐低阶谐振模式发光峰.我们比较了不同刻蚀条件下光子晶体微腔的发光谱线,结果表明空气孔洞截面的垂直度是影响光子晶体微腔发光特性的重要因素之一.通过调节干法刻蚀工艺,改变空气孔半径与晶格常数的比率,可以在较大范围内调节谐振模式发光峰位置,达到谐振模式与量子点发光峰调谐的目的.
同步辐射标定平面镜反射率不确定度分析方法研究
陈伯伦, 杨正华, 曹柱荣, 董建军, 侯立飞, 崔延莉, 江少恩, 易荣清, 李三伟, 刘慎业, 杨家敏
2010, 59 (10): 7078-7085. doi: 10.7498/aps.59.7078
摘要 +
为了提高多通道软X射线能谱仪的测量精度,2009年在北京同步辐射(BSRF)软X束线源上对多种材料的掠入射平面镜的反射率进行了标定.在标定实验的基础上,对光源的单色性、高次谐波以及源强稳定性、探测器响应一致性和数据采集统计误差等多项不确定因素进行了评估,给出了反射率的修正方法和相应的不确定度分析结果.
一种胶体光子晶体修饰的光纤
刘青, 王鸣, 郭文华, 闫海涛, 喻平
2010, 59 (10): 7086-7090. doi: 10.7498/aps.59.7086
摘要 +
设计了一种胶体光子晶体修饰的光纤. 采用恒温快速蒸发法直接在经切割刀处理后的光纤端面生长胶体晶体,再与另一根切割后的光纤在毛细玻璃管中完成对接,制备成胶体光子晶体修饰的光纤. 用扫描电子显微镜和光谱分析仪对样品的形貌、结构以及光学特性进行分析. 实验结果表明,粒径为640 nm、体积分数约为0.5%的SiO2胶体微球溶液在60 ℃的情况下沉积,大约12 h后可得到质量较高的胶体光子晶体. 在SEM下,观察到端面的胶体晶体为面心立方(fcc)结构. 透射光谱证明,该结构在(111)面上
双包层多芯光子晶体光纤自相干合成的数值分析与实验
韩伟涛, 耿鹏程, 侯蓝田
2010, 59 (10): 7091-7095. doi: 10.7498/aps.59.7091
摘要 +
依据耦合模理论分析了双包层多芯光子晶体光纤的超模模场特性,通过倏逝波对7束光的相位调节,可实现相干合成,激光亮度得到很大提高.利用相干合成原理对双包层多芯光子晶体光纤的出射光相干功率密度进行了分析与测量,对此种结构的光子晶体光纤实现自相干合成提出了理论和实验依据.
采用Si薄膜的光子计数成像系统性能的研究
刘永安, 赵宝升, 赵菲菲, 胡慧君
2010, 59 (10): 7096-7104. doi: 10.7498/aps.59.7096
摘要 +
在陶瓷基底上利用电子束蒸镀方法制备了Si薄膜,用作感应读出方式光子计数成像系统的电荷感应层,并研究了薄膜的结构特征和表面形态.X射线衍射(XRD)测试和场发射扫描电子显微镜(FESEM)图像表明,沉积的Si薄膜为无定形态,由于陶瓷晶界的存在,薄膜较粗糙.搭建了相应的实验系统,对比了采用不同厚度Si薄膜时系统的空间分辨率、计数率、脉冲高度分布曲线等,发现薄膜的厚度对探测器的计数率影响较大.此外,实验还对比了采用相同电阻值的Si薄膜和常用的Ge薄膜时系统的性能.研究表明,采用Si薄膜时系统的畸变较小、计数率高
输出近百纳焦耳脉冲能量的光子晶体光纤锁模激光器
宋有建, 胡明列, 谢辰, 柴路, 王清月
2010, 59 (10): 7105-7110. doi: 10.7498/aps.59.7105
摘要 +
设计并搭建了一种支持百纳焦耳量级的单脉冲能量输出的锁模光纤激光器.激光器基于σ型腔结构,采用掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤作为增益介质,利用半导体可饱和吸收镜实现自启动锁模.激光器内没有色散补偿机理,使其工作在全正色散锁模状态.通过在谐振腔内引入多通长腔使激光器的重复频率降低至11.1 MHz,直接获得了平均功率为1.08 W,单脉冲能量为 97 nJ,脉冲宽度为4.17 ps的稳定锁模脉冲输出,经腔外色散补偿,脉冲宽度压缩至740 fs.
基于时间反转理论的聚焦Lamb波结构损伤成像
张海燕, 孙修立, 曹亚萍, 陈先华, 于建波
2010, 59 (10): 7111-7119. doi: 10.7498/aps.59.7111
摘要 +
从理论和实验上研究了时间反转法在频散和多模式的Lamb波结构健康检测方面的应用.当Lamb波在包含有损伤的板类结构中传播时,损伤的存在表现为一个被动波源.采用分布式传感器网络,基于传递函数的观点,通过推导由损伤这个被动波源产生的时间反转波场幅值的表达式,证实了当观察点位于损伤位置时,时间反转波场的幅值最大.为验证时间反转方法的聚焦效应,提出了一种适合于分布的激励/接收传感器网络的成像方法,该方法可以对损伤定位并近似确定损伤尺寸.结合有限元的实验结果显示了Lamb波检测信号的能量可在损伤处聚焦,表明时间反转
纳秒激光烧蚀铝材料的二维数值模拟
温斌, 秦颖, 赵纪军, 张朋波
2010, 59 (10): 7120-7128. doi: 10.7498/aps.59.7120
摘要 +
为了探索纳秒脉冲强激光与材料的相互作用机理,建立了二维数值模型,利用有限差分法对纳秒激光脉冲烧蚀金属铝的温度场进行了数值模拟.通过对比不同脉宽、光斑和能量下激光引起的温度场随时间的演化,发现脉冲的前期温度升高比后期快.等温图显示中心温度升高最快,烧蚀轮廓与激光束形状相似,烧蚀深度达1—5 μm.脉宽越长,烧蚀越窄和越深,光斑越大,烧蚀越宽和越浅.数值研究表明,1)激光的脉冲形状、脉宽和功率密度直接影响烧蚀的形状和深度,2)激光功率密度在109 W/cm2量级烧蚀
基于热质理论的Hamilton原理
吴晶, 宋柏, 过增元
2010, 59 (10): 7129-7134. doi: 10.7498/aps.59.7129
摘要 +
基于热质理论,类比经典力学,给出了热质运动遵循的Hamilton原理以及相应的导热Lagrange方程.由于考虑了热质动能,热质运动的Hamilton原理有望应用于非Fourier效应的讨论,在忽略热质动能时,回归到Fourier热学.应用Lagrange方程对含内热源一维瞬态导热问题进行了近似求解,计算结果与解析解符合较好.从分析力学的角度对传热理论以及热学与力学的统一做了新的阐释,指出了现有文献中采用分析力学方法讨论导热问题时存在的某些不足,为导热问题的近似求解提供了新的思路,同时也说明了热质和热质能
两个三阶最优化力梯度辛积分器的对称组合
李荣, 伍歆
2010, 59 (10): 7135-7143. doi: 10.7498/aps.59.7135
摘要 +
利用已存在的三阶最优化力梯度辛格式以对称组合方法获得两个新的四阶力梯度辛积分器.它们在求解摄动Kepler混沌问题的能量精度和一维定态Schrö,dinger方程的能量本征值精度方面比Forest-Ruth四阶非力梯度辛积分器要好得多,甚至还要明显优越于已有的四阶最优化力梯度辛积分器.
极性分子型电流变液导电机理研究
崔平, 沈容, 路阳, 纪爱玲, 孙刚, 陆坤权, 王学昭
2010, 59 (10): 7144-7148. doi: 10.7498/aps.59.7144
摘要 +
极性分子型电流变液是一种新型的电流变材料.其介电颗粒上吸附极性分子,极性分子在颗粒间强局域电场作用下发生取向是产生巨电流变效应的关键.通过对Ca—Ti—O(CTO)体系极性分子型电流变液电流密度的测量发现,其导电行为遵从Poole-Frenkel效应的规律,这是极性分子型电流变液的重要特征之一.而500 ℃处理过的CTO粉体不含极性分子,所配制的电流变液无巨电流变效应,其电流密度随外电场强度近似地呈线性关系,显示出传统电流变液特性.
三层流体系统非线性界面内波传播理论的研究
温文媖, 陈小刚, 宋金宝
2010, 59 (10): 7149-7157. doi: 10.7498/aps.59.7149
摘要 +
基于波陡很小的假设, 利用摄动法, 讨论了任意深度的二维不可压缩、无黏性、无旋的三层流体系统. 在刚性上边界、平底不可渗透条件下, 给出了界面内波传播的统一理论以及描述其波剖面的近似非线性演化方程(NEEs). 最后讨论了几种特殊情形下的近似NEEs.结果表明文献导出的理论结果为本文的特殊情形.
流体、等离子体和放电
基于反转法的O2-CO2 输运性质预测
王晓坡, 宋渤, 吴江涛, 刘志刚
2010, 59 (10): 7158-7163. doi: 10.7498/aps.59.7158
摘要 +
采用反转法计算得到了O2-CO2混合气体新的势能参数.在此基础上,根据分子动力学理论,计算了混合气体在零密度下的输运性质,包括黏度系数、热扩散系数和热扩散因子,计算的温度范围为273.15—3273.15 K.与实验值比较表明,计算结果可以满足实际工程应用.
非平衡磁控溅射双势阱静电波动及其共振耦合
牟宗信, 牟晓东, 贾莉, 王春, 董闯
2010, 59 (10): 7164-7169. doi: 10.7498/aps.59.7164
摘要 +
非平衡磁控靶表面电场和磁场相互正交构成磁阱结构,磁控靶和与之平行的偏压基片之间形成了另一种势阱结构,等离子体静电波动在这两种势阱结构中形成耦合共振.采用Langmuir探针研究等离子体中参数和浮置电位信号的功率谱密度.典型放电条件下两种势阱结构中的本征频率分别约为30—50 kHz和10—20 kHz,两种势阱条件下根据声驻波共振模式计算的电子温度数值与实验结果相符合.
神光Ⅲ原型单端驱动黑腔等离子体聚心时间研究
曹柱荣, 李三伟, 江少恩, 丁永坤, 刘慎业, 杨家敏, 张海鹰, 杨正华, 黎航, 易荣清, 何小安
2010, 59 (10): 7170-7174. doi: 10.7498/aps.59.7170
摘要 +
在神光Ⅲ原型装置上,利用8束激光单端驱动半腔靶实验研究了黑腔等离子体聚心时间.通过改变腔底结构建立了4种黑腔辐射源,比较了等离子体径向的聚心时间与黑腔辐射温度的变化关系.径向聚心时间和辐射温度分别由X射线分幅相机和软X射线能谱仪给出.研究发现,4种辐射源的等离子体径向聚心时间与辐射温度之间存在正比关系,聚心时间随辐射温度升高而延后.
HT-7 Tokamak离子回旋波和低杂波等离子体逃逸电子行为研究
卢洪伟, 胡立群, 周瑞杰, 许平, 钟国强, 林士耀, 王少锋
2010, 59 (10): 7175-7181. doi: 10.7498/aps.59.7175
摘要 +
HT-7 Tokamak拥有离子回旋波(ICRF)和低杂波(LHW)两套加热系统.ICRF主要对加热离子有比较好的加热效果,LHW则主要是通过电子Landau阻尼加热电子.除此之外,在ICRF和LHW协同加热的条件下,可以对等离子体产生更有效的加热效果,增加等离子体的聚变反应截面,增加聚变中子产额.本文报道了LHW对改善ICRF和等离子体耦合的重要作用,ICRF和LHW加热等离子体中电子温度随时间的演化过程,计算了放电过程中电子逃逸的阈值能量,分析了逃逸电子的产生过程,以及放电过程中的中子产额.研究结果发
磁场梯度对Hall推力器放电特性影响的实验研究
段萍, 鄂鹏, 江滨浩, 刘辉, 魏立秋, 徐殿国
2010, 59 (10): 7182-7190. doi: 10.7498/aps.59.7182
摘要 +
为进一步探索Hall推力器通道内磁场优化设计理论,通过实验分析了强场区磁场梯度对推进剂的电离与加速等放电过程的影响. 研究发现,在本实验设计的磁场梯度范围内,磁场梯度大小对推进剂的电离过程影响较小,但是对离子流的加速特性会产生较为明显的影响.随着磁场梯度的增加,离子束的能量分布会趋于集中,推力器效率提高. 最后,对磁场轴向梯度进一步变大可能会引起的一系列物理问题如有限Larmor半径效应、电子传导机理转变规律和梯度漂移效应等进行了分析和思考.
强场和弱场侧超声分子束注入对加料的影响
焦一鸣, 姚良骅, 冯北滨, 陈程远, 周艳, 石中兵, 董家齐, 段旭如
2010, 59 (10): 7191-7197. doi: 10.7498/aps.59.7191
摘要 +
报道了HL-2A装置最新的实验结果,讨论并研究了超声分子束的注入位置对分子束在等离子体中的消融和穿透的影响,其中包括电离后的分子束粒子在磁场梯度作用和 E × B 漂移下的加速或减速及由此形成的冷通道效应.研究结果表明,磁场梯度和 E × B 漂移对于超声分子束的加料效果、消融和穿透有着重要的作用.强场侧注入可使电离后的电子和离子更深地进入等离子体芯部.这些研究对于更好地理解超声分子束与等离子体的相互作用和优化设计加料系统有一定作用.
数值模拟飞秒激光加热金属的热电子发射
陈安民, 高勋, 姜远飞, 丁大军, 刘航, 金明星
2010, 59 (10): 7198-7202. doi: 10.7498/aps.59.7198
摘要 +
研究了超短超强激光脉冲与薄膜靶相互作用中产生的电子热发射.当超短激光脉冲与薄膜靶相互作用时,首先入射超短脉冲激光对吸收深度内的自由电子进行热激发,接下来热激发电子将能量传递到附近的晶格,再通过电子和晶格二体系的热传导,以及电子晶格间的热耦合,将能量传递到材料的内部.因此,电子在皮秒级甚至更短的时间内不能与晶格进行能量耦合,使电子温度超出晶格温度很多,电子热发射就变得非常明显了.用双温方程联合Richardson-Dushman方程的方法对飞秒脉冲激光照射金属靶的电子热发射进行了研究,结果发现电子热发射对飞
ATON型Hall推力器缓冲区预电离问题研究
鄂鹏, 段萍, 刘辉, 吴勃英
2010, 59 (10): 7203-7208. doi: 10.7498/aps.59.7203
摘要 +
ATON是20世纪90年代新提出的一种Hall推力器设计方案,其中的缓冲区是ATON新采用的一种结构.本文对缓冲区的作用进行分析,在此基础上提出了采用附加电源提高缓冲区预电离率的方法.并采用PIC(Particle-in-cell)粒子模拟方法对这种设计方式的等离子体分布进行数值模拟.结果表明,通过增加缓冲区内的附加电压,能够有效地提高缓冲区预电离率.
小波变换在HT-7 Tokamak磁流体动力学振荡动态频谱分析中的应用
马天鹏, 胡立群, 陈开云
2010, 59 (10): 7209-7213. doi: 10.7498/aps.59.7209
摘要 +
将Gauss复小波变换方法成功地应用于HT-7Tokamak磁流体动力学振荡动态频谱分析中.研究结果表明,这种方法具有较好的时间分辨率和空间分辨率,比较适用做动态频谱分析.对典型放电数据的分析结果表明, m=1模的振荡频率与等离子体压强梯度有着密切的关系.
凝聚物质:结构、热学和力学性质
Cr4+:Ca2 GeO4激光晶体生长及结构表征
张山丽, 曾繁明, 王欣桐, 李春, 王成伟, 张莹, 林海, 秦杰明, 刘景和
2010, 59 (10): 7214-7218. doi: 10.7498/aps.59.7214
摘要 +
采用助熔剂法,以CaCl2为助熔剂,生长Cr4+ :Ca2GeO4新型近红外可调谐激光晶体.通过X射线衍射(XRD)、激光Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)等方法对晶体进行结构表征.结果表明,得到的晶体为单斜晶系镁橄榄石结构的低温γ-Cr4+ :Ca2GeO4单晶,晶格参数为a=5.3209 (1 =0.1 nm)
In掺杂对n型方钴矿化合物的微结构及热电性能的影响规律
周龙, 李涵, 苏贤礼, 唐新峰
2010, 59 (10): 7219-7224. doi: 10.7498/aps.59.7219
摘要 +
用熔融退火法结合放电等离子烧结(SPS)技术成功制备了具有不同 In含量的InxCo4Sb12(x=0.1—0.4)方钴矿化合物.X射线衍射分析和扫描电镜分析结果表明,当In的掺杂量超过一定值时,化合物中会原位析出纳米InSb的第二相,且其含量会随In掺杂量的增加而增大.研究结果表明,InSb第二相的存在增大了化合物的功率因子,降低了化合物的晶格热导率,显著提高了化合物的热电性能.在温度为800 K时,In
样品温度对CF3+ 与Si表面相互作用影响的分子动力学模拟
Bogaerts A., 吕晓丹, 赵成利, 贺平逆, 宁建平, 秦尤敏, 苟富君
2010, 59 (10): 7225-7231. doi: 10.7498/aps.59.7225
摘要 +
利用分子动力学模拟方法研究了不同温度下CFx层对CF+3刻蚀Si表面过程的影响.由模拟数据可知,温度对C和F的沉积有显著的影响,通过提高样品的温度,物理刻蚀得到了加强,而化学刻蚀被减弱.同时,随着温度的升高,Si的刻蚀率相应增加.刻蚀产物中的SiF,SiF2的量随温度的增加而增加,SiF3的量与基体温度没有直接的关系.Si刻蚀率的增加主要是通过提高SiF,SiF2
Sb2Te3 纳米结构的制备与表征
刘泉林, 骆军, 梁敬魁, 饶光辉, 张帆, 朱航天
2010, 59 (10): 7232-7238. doi: 10.7498/aps.59.7232
摘要 +
以室温热电性能优异的传统热电材料Sb2Te3为研究对象,利用化学气相沉积法制备Sb2Te3单晶纳米结构,并研究其生长机理.实验结果表明,不加催化剂时Sb2Te3易生长成六方纳米盘,在金催化剂条件下定向生长成纳米线.Sb2Te3的形貌与其晶体结构和生长机理有关.Sb2Te3为三角结构,Sb和
基于等离子体增强化学气相沉积技术的光电子器件多层抗反膜的设计和制作
袁贺, 孙长征, 徐建明, 武庆, 熊兵, 罗毅
2010, 59 (10): 7239-7244. doi: 10.7498/aps.59.7239
摘要 +
针对光电子器件端面抗反镀膜的要求,研究了基于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术的多层抗反膜的设计和制作.首先,对影响SiNx折射率的因素进行了实验研究,确定了具有大折射率差的SiO2/SiNx材料的PECVD沉积条件.根据理论计算分析,设计了四层SiO2/SiNx抗反膜结构,能够在70 nm的波长范围内实现低于10-4的反射率
原子掺杂对单元材料结晶能力的影响
张文献, 庄军, 彭坤, 明辰, 叶祥熙, 宁西京
2010, 59 (10): 7245-7251. doi: 10.7498/aps.59.7245
摘要 +
2009年我们建立了一个凝结势模型用以预测材料形成单晶体的能力,表明单元体材料(Ni,Al,Cu,Ar,Mg)的结晶能力随凝结势的增大而单调增强.本文将凝结势模型应用于二元材料体系,并结合分子动力学模拟研究了6% Al原子掺杂对于Ni单晶材料结晶能力的影响.模拟结果发现,Al元素的掺杂会大大减弱Ni单晶的结晶能力,在此基础上提出了二元材料体系凝结势的定义,表明凝结势模型可广泛应用于预测二元体材料的结晶能力.
基于准连续介质方法模拟纳米多晶体Ni中裂纹的扩展
邵宇飞, 王绍青
2010, 59 (10): 7258-7265. doi: 10.7498/aps.59.7258
摘要 +
通过准连续介质方法模拟了纳米多晶体Ni中裂纹的扩展过程.模拟结果显示:裂纹尖端的应力场可以导致晶界分解、层错和变形孪晶的形成等塑性形变,在距离裂纹尖端越远的位置,变形孪晶越少,在裂纹尖端附近相同距离处,层错要远多于变形孪晶.这反映了局部应力的变化以及广义平面层错能对变形孪晶的影响.计算了裂纹尖端附近区域原子级局部静水应力的分布.计算结果表明:裂纹前端晶界处容易产生细微空洞,这些空洞附近为张应力集中区,并可能促使裂纹沿着晶界扩展.模拟结果定性地反映了纳米多晶体Ni中的裂纹扩展过程,并与相关实验结果符合得很好
含有格点势的一维Fibonacci链热传导性质的研究
徐慧, 崔麦玲, 马松山
2010, 59 (10): 7266-7270. doi: 10.7498/aps.59.7266
摘要 +
用传输矩阵的方法,研究了格点势(on-site势)对一维Fibonacci链的热传导性质(透射系数、Lyapunov指数及热导率κ)的影响.研究结果表明:当固定原子质量比和力作用常数比时,随着格点势的增大,低频区域的透射系数减小,对应的Lyapunov指数增大,透射谱向高频方向移动.同时,格点势越大,同样大小的体系对应的κ越小,当格点势足够大时,κ会趋近零.在热导率κ对振动频率ω2作图中,κ呈现台阶式缓慢上升的趋势,且在高频
关于固体表面上液体球冠的平衡条件问题——兼评“冷凝器壁面滴状冷凝的热力学机理及最佳接触角”等文章
朱如曾, 闫红, 王小松
2010, 59 (10): 7271-7277. doi: 10.7498/aps.59.7271
摘要 +
对于第一类液滴(尺度远大于界面层的厚度),无论是远离固体壁面的液体球或附着在壁面上的球冠,其内外压力差(简称"附加压力")均适用经典Laplace公式,并且特别对球冠情况给出了一种新的整体性证明.还澄清有关争论:指出[曹治党、郭愚1999物理学报481823]一文对附壁面第一类液体球冠所推导出的附加压力与接触角有关的公式是错误的,而[闵敬春2002物理学报512730]是正确的.
Cl原子在γ-TiAl(111)表面吸附的第一性原理研究
吴小霞, 王乾恩, 王福合, 周云松
2010, 59 (10): 7278-7284. doi: 10.7498/aps.59.7278
摘要 +
基于密度泛函理论,在广义梯度近似下研究了Cl在γ-TiAl(111)表面的吸附.计算结果表明:γ-TiAl(111)表面的面心立方位置(fcc)和六角密排位置(hcp)为Cl吸附的稳定位置,当覆盖度Θ小于一个单层(ML)时,Cl原子倾向于吸附在γ-TiAl(111)表面近邻为多Ti的位置.电子结构分析发现,Cl原子同表面金属原子形成较强的离子键,并且成键具有一定的方向性.当Cl原子和O原子共同在γ-TiAl(111)表面吸附时,二者都趋
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
N掺杂SnO2材料光电性质的第一性原理研究
于峰, 王培吉, 张昌文
2010, 59 (10): 7285-7290. doi: 10.7498/aps.59.7285
摘要 +
采用全电势线性缀加平面波(full potential linearized augmented plane wave method,简记为FP-LAPW)方法,基于密度泛函理论第一性原理计算分析N掺杂SnO2材料,研究了在N替代O原子和N替代Sn原子情况下的电子态密度、电荷密度分布以及光学性质.研究表明N掺杂替代Sn较之N掺杂替代O原子的带隙要宽,都宽于SnO2的本征带隙,且两种情况下N分别处于负氧化态和正氧化态,其介电函数谱也与带隙对应发生蓝移,从理论上指出
Ga和Sb纳米线声子结构和电子-声子相互作用的第一性原理研究
孙伟峰, 李美成, 赵连城
2010, 59 (10): 7291-7297. doi: 10.7498/aps.59.7291
摘要 +
基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了Ga和Sb纳米线的电子能带结构和声子结构以及电子-声子耦合(EPC)作用.通过对声子的完整Brillouin区分析来研究纳米线的结构稳定性.结果表明,所考察的纳米线显示出不稳定性,不稳定声子波矢远离Brillouin区中心.与通常的Peierls变形机理相比,不稳定的横向声子模会导致一种无开口带隙的相变.Sb比Ga纳米线的EPC要强很多,并且横向变形导致的锯齿形结构使纳米线中的电子-声子相互作用增加了几个数量级.
分子核间距对非时序双电离的影响
魏雅娜, 杨世平
2010, 59 (10): 7298-7305. doi: 10.7498/aps.59.7298
摘要 +
利用半经典再散射模型研究了激光强度在一定范围内时分子核间距对非时序双电离过程的影响.分别计算了非时序双电离率、两电子的电离能、两电子的动量相关、Coulomb和激光场的复合势随分子核间距的变化关系.研究表明,分子核间距在1.0—6.0 a.u.范围内时,非时序双电离率和两电子动量和为零的双电离事件数随着分子核间距的增大而增大.当分子核间距继续增大(大于6.0 a.u.)时,非时序双电离率和两电子动量和为零的双电离事件数却减小.
Nd3+:Gd3Sc2Al3O12 晶场能级及拟合
夏上达, 郭常新, 张庆礼, 周文龙, 谭晓靓, 刘文鹏, 殷绍唐, 江海河, 肖进
2010, 59 (10): 7306-7313. doi: 10.7498/aps.59.7306
摘要 +
Nd3+ :GSAG是性能优良的942 nm激光晶体.用提拉法成功生长Nd3+ :GSAG单晶,研究其室温透射光谱,辨认位置高达29967 cm-1的68个Nd3+晶场能级.对这些能级拟合了自由离子及晶场Hamilton参量,拟合标准偏差为16.7 cm-1,表明实验与计算能级符合很好.获得的Hamilton参量可用于计算Nd3+ :GSAG中Nd3+的
Bi2Te3 合金低温热电性能及冷能发电研究
周敏, 黄荣进, 李来风, 蒋明波, 吴智雄
2010, 59 (10): 7314-7319. doi: 10.7498/aps.59.7314
摘要 +
利用机械合金化和冷压烧结法制备得到n型和p型Bi2Te3基热电材料,在80—300 K温度范围测量了电导率、Seebeck系数,结果表明其具有良好的低温热电性能.采用Bi2Te3基热电材料制备出半导体热电器件,并配合附属设备搭建出一套半导体温差发电装置.利用液氮汽化时释放的冷能,对半导体热电器件的发电性能进行实验研究,得出这种半导体热电器件输出电压、输出功率与电流关系式,测得最大的输出功率达到1.33 W,从而证明了冷
自旋极化对Kondo系统基态的影响
黎欢, 郭卫
2010, 59 (10): 7320-7326. doi: 10.7498/aps.59.7320
摘要 +
Anderson模型中的自旋极化效应是一个普遍存在的问题.本文从Anderson杂质模型出发,利用变分及对角化方法分析了自旋极化所引起的系统基态性质的改变,分别研究了自旋极化对Kondo单态以及高温超导两分量模型中Zhang-Rice单态稳定性的影响问题.
温度梯度场对电声脉冲法空间电荷测量波形的影响
陈曦, 王霞, 吴锴, 彭宗仁, 成永红
2010, 59 (10): 7327-7332. doi: 10.7498/aps.59.7327
摘要 +
电力设备运行中的温升现象严重影响绝缘的使用寿命,因此高温下的空间电荷测量引起了许多学者的关注.但温度升高时,聚合物材料的声阻抗、Young模量、密度、声波在其中传播的速度、衰减特性均发生变化,因此无法准确测量出介质中的空间电荷特性.而对于温度梯度场下的绝缘介质(如电缆发热场)的空间电荷测量,温度的梯度分布对介质的声阻抗、弹性模量、密度、声速及声波衰减的影响将更为复杂.本文基于电声脉冲测量方法中声波的传播特性和温度对聚乙烯材料特性的影响,分析了温度梯度场对空间电荷测量结果的影响并进行了波形恢复.
增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管高温退火研究
王冲, 全思, 马晓华, 郝跃, 张进城, 毛维
2010, 59 (10): 7333-7337. doi: 10.7498/aps.59.7333
摘要 +
深入研究了两种增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)高温退火前后的直流特性变化.槽栅增强型AlGaN/GaN HEMT在500 ℃ N2中退火5 min后,阈值电压由0.12 V正向移动到0.57 V,器件Schottky反向栅漏电流减小一个数量级.F注入增强型AlGaN/GaN HEMT在 400 ℃ N2中退火2 min后,器件阈值电压由0.23 V负向移动到-0.69 V,栅泄漏电流明显增大.槽栅增强型器件退火过程中Schottky有效势垒
二阶Y环频率选择表面的设计研究
高劲松, 冯晓国, 赵晶丽, 陈红, 王珊珊, 徐念喜
2010, 59 (10): 7338-7343. doi: 10.7498/aps.59.7338
摘要 +
利用分形结构的自相似性将分形理论应用于频率选择表面(FSS)领域即可使在单屏FSS上具有多频段带通滤波的特性,结合Floquet周期边界条件,采用矩量法研究了二阶Y环分形FSS在不同入射角度下迭代比例因子F及单元排布方式对频率响应特性的影响规律,给出谐振频率的经验估算值.计算及实验结果表明,FSS的谐振频率主要由迭代比例因子及起始单元尺寸决定,而透过率及-3 dB带宽则对排布方式的改变较敏感.实验结果与理论分析一致.
一维铁磁链中量子孤波的能级和磁矩
李德俊, 米贤武, 邓科
2010, 59 (10): 7344-7349. doi: 10.7498/aps.59.7344
摘要 +
使用Hartree近似和一种简化的准离散多标度方法,研究了具有交换作用和经典磁矩相互作用的一维铁磁链中的量子孤波解. 这种一维铁磁链中不仅存在着运动的量子孤波,也存在着静态的量子孤波(即量子内禀局域模).利用所获得的量子孤波解,进一步研究了量子孤波的能级和由量子孤波所携带的磁矩. 研究表明,量子孤波的能量和磁矩都是量子化的,这些结果为正确理解磁性材料中像磁滞回线的量子台阶等宏观量子特性提供了一条可能的途径.
双层反铁磁体K3Cu2F7 中轨道序驱动的自旋二聚化
刘大勇, 陈东猛
2010, 59 (10): 7350-7356. doi: 10.7498/aps.59.7350
摘要 +
基于自旋-轨道-晶格Hamilton量,应用团簇自洽场方法,研究了双层钙钛矿结构材料K3Cu2F7基态的晶格、磁及轨道结构,发现近孤立的双层的对称破缺和Jahn-Teller晶格畸变使得Cu2+离子在每层内交替占据 z2-x2〉/ z2-y2〉轨道,进而导致双层的层间表现为强的反铁磁耦合,层内为弱的铁磁耦合.强反铁磁耦合导致层间
铁磁/反铁磁双层膜中的磁锻炼效应
许勉, 潘靖, 沈影, 胡经国
2010, 59 (10): 7357-7361. doi: 10.7498/aps.59.7357
摘要 +
采用Monte Carlo 方法,研究铁磁/反铁磁双层膜中的磁锻炼效应.结果表明,反铁磁层中冷场诱发的界面净磁化(钉扎效应)的磁弛豫可导致系统中的交换偏置场的磁锻炼效应.进一步研究表明,反铁磁层中掺杂可调控交换偏置场的磁锻炼效应,原因在于反铁磁层中掺杂能有效地改变冷场诱发的净磁化的磁弛豫过程.
铁磁薄膜中圆偏振光感应的瞬态磁光Kerr峰的物理起源
陈达鑫, 陈志峰, 徐初东, 赖天树
2010, 59 (10): 7362-7367. doi: 10.7498/aps.59.7362
摘要 +
使用飞秒时间分辨抽运-探测磁光Kerr光谱技术,实验研究了圆偏振光抽运面内磁化FePt和垂直磁化GdFeCo薄膜的磁化演化动力学,发现在时间延迟零点处均出现瞬态Kerr峰.分析了此Kerr峰的起源,指出此瞬态Kerr峰与铁磁性无关,可能起源于自由电子的顺磁磁化,而顺磁磁化的外磁场来自圆偏振抽运光的逆Faraday效应.基于顺磁磁化模型的计算结果支持此观点.基于此观点,逆Faraday效应感应的磁场脉冲宽度应该与激光脉冲宽度一致.
太阳能光伏-温差发电驱动的新型冰箱模型设计与热力学分析
刘永生, 谷民安, 杨晶晶, 石奇光, 高湉, 杨金焕, 杨正龙
2010, 59 (10): 7368-7373. doi: 10.7498/aps.59.7368
摘要 +
结合太阳能电池温度特性和温差发电特点,设计了一套新的太阳能光伏发电-温差发电驱动的冰箱模型,该模型包括太阳能光伏电池、半导体温差发电模块、电源控制系统等.根据负载用电需求,做出了光伏发电系统的设计方案.采用热力学基本理论,对该模型进行了工作效率及 火 用 效率的分析.结果发现:能效比COP达到了2.73(一般 冰箱COP为2左右), 火 用 效率也达到42.5%.同时,该系统模型环境效益明显,可以减排CO2 1394.2 kg,SO2
单晶固体中正电子波函数的计算
熊涛, 张杰, 陈祥磊, 叶邦角, 杜淮江, 翁惠民
2010, 59 (10): 7374-7377. doi: 10.7498/aps.59.7374
摘要 +
介绍了正电子波函数计算的两种基本方法——有限差分方法(FDM)与平面波方法(PW).并以单晶Si为例,计算出正电子的波函数,从而计算出正电子在Si中的密度分布,由该正电子密度,进一步计算出了正电子在Si中的体寿命.计算结果与我们最近的实验结果(220 ps)符合得很好.最后,探讨了这两种方法各自的优缺点.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
激发频率对高氢稀释下纳米晶硅薄膜生长特性的影响
宋捷, 郭艳青, 王祥, 丁宏林, 黄锐
2010, 59 (10): 7378-7382. doi: 10.7498/aps.59.7378
摘要 +
利用等离子体增强化学气相沉积技术,在高氢稀释条件下,研究不同激发频率对纳米晶硅薄膜生长特性的影响.剖面透射电子显微镜(TEM)分析结果显示,不同激发频率下制备的纳米晶硅薄膜晶化区均呈锥状结构生长,但13.56 MHz激发频率下制备的纳米晶硅薄膜最初生长阶段存在非晶态孵化层,即纳米晶硅薄膜的形成经历了由非晶态孵化层到晶态结构层的转变.而高激发频率(40.68 MHz)下硅纳米晶则能直接在非晶态衬底上生长形成.Raman谱和红外吸收谱测量结果表明高激发频率(40.68 MHz)下制备的纳米晶硅薄膜不但具有较高
颗粒状纳米碳酸钡锶钙的研制
王小霞, 罗积润, 赵青兰, 王其富
2010, 59 (10): 7383-7389. doi: 10.7498/aps.59.7383
摘要 +
介绍一种气-液相合成技术合成氧化物阴极用三元碳酸盐,研究沉淀温度、浓度及搅拌速率对合成碳酸钡锶钙结晶形貌的影响,分析其结晶过程.通过优化合成溶液温度及合成浓度,控制碳酸盐的成核和生长速率,合成了一种颗粒状纳米三元碳酸盐,并进行直流发射测试.实验表明,这种纳米碳酸盐能明显提高氧化物阴极的发射性能.
双层钙钛矿La1.8Ca1.2Mn2O7磁性相关I-V非线性与电输运性质
邓恒, 黄昌, 徐玲芳, 杨昌平
2010, 59 (10): 7390-7395. doi: 10.7498/aps.59.7390
摘要 +
采用传统固相反应法制备了双层钙钛矿结构锰氧化物La1.8Ca1.2Mn2O7陶瓷,并用X射线粉末衍射法,扫描电镜,HL5500PC Hall效应分析仪和综合物性测量系统(PPMS)对其磁、电性质进行了表征.结果表明:经过两次高温烧结可合成具有双层Sr3Ti2O7型四方结构的La1.8Ca1.2Mn2<
BaFe0.4Sn0.6O3/BaBiO3负温度系数复合热敏陶瓷阻抗分析
袁昌来, 刘心宇, 杨云, 许积文, 谷岩
2010, 59 (10): 7396-7403. doi: 10.7498/aps.59.7396
摘要 +
以BaBiO3为导电相,BaFe0.4Sn0.6O3为高阻相,采用固态反应法制备了不同BaBiO3含量的BaFe0.4Sn0.6O3/BaBiO3负温度系数(NTC)热敏复合陶瓷.为获得在渗流阈值(即BaBiO3含量为12 mol%)前后复合陶瓷的内部导电机理,对复合陶瓷进行了阻抗分析.分
打结高分子链穿孔行为的研究
章林溪, 温晓会
2010, 59 (10): 7404-7409. doi: 10.7498/aps.59.7404
摘要 +
以三叶草型结(即31结)为例,采用分子动力学(MD)方法,研究打结高分子链在外场力作用下穿越微孔的动力学过程.模拟发现,在拉动打结高分子链的过程中,结的大小呈涨落变化,直至最后散结.定性讨论了结的存在对高分子链穿孔速率的影响.在外场力作用下,打结高分子链平均穿孔时间(τ)与链长(N)满足标度关系τ~N α,其中标度系数α随外场力f增大而增大.对于短链,外场力越大,平均穿孔时间越短
退火对B掺杂纳米金刚石薄膜微结构和电化学性能的影响
潘金平, 胡晓君, 陆利平, 印迟
2010, 59 (10): 7410-7416. doi: 10.7498/aps.59.7410
摘要 +
采用热丝化学气相沉积法制备B掺杂纳米金刚石薄膜,并对薄膜进行真空退火处理,系统研究了不同退火温度对B掺杂纳米金刚石薄膜的微结构和电化学性能的影响.结果表明,当退火温度升高到800 ℃后,薄膜的Raman谱图中由未退火时在1157,1346,1470,1555 cm-1处的4个峰转变为只有D峰和G峰,说明晶界上的氢大量解吸附量减少,并且D峰和G峰的积分强度比ID/IG值变为最小,即sp2相团簇
受迫流动下的枝晶生长相场法模拟研究
王军伟, 王智平, 冯力, 朱昌盛
2010, 59 (10): 7417-7423. doi: 10.7498/aps.59.7417
摘要 +
基于耦合流场和热噪声的相场模型及合理高效的三维动态求解域加速算法,定量模拟了在受迫流动下枝晶的非对称生长及流速对迎流、背流两侧的温度分布和层流层分布的影响.计算结果表明,受迫流动使迎流、背流两侧温度的分布与层流层分布呈现不对称状态,导致迎流侧与背流侧的过冷度不同,而熔体施加于枝晶界面前沿迎流侧的力还不足以抑制过冷度的作用,结果造成枝晶迎流方向优先生长,从而产生倾向于散热方向的倾斜,同时,由于迎流侧的实际过冷度大于背流侧,有利于促进迎流一侧枝晶生长速度以及稳定侧向分枝生长,从而导致了侧向分枝的非对称生长.随
切向流动对偏晶合金定向生长机理的影响
王建元, 陈长乐, 翟薇, 金克新
2010, 59 (10): 7424-7430. doi: 10.7498/aps.59.7424
摘要 +
研究了静态和切向流动作用下对二氯苯-丁二腈(DCB-SCN)偏晶合金的定向凝固过程.实验结果表明,静态条件下,DCB以小平面相方式生长,随着抽拉速度的提高,DCB-SCN偏晶凝固组织形貌发生液/固两相完全分离组织-规则纤维状共生组织-不规则弥散组织转变.施加切向流动作用后,DCB生长晶面出现胞状扰动,并且偏晶共生纤维间距随流速的增高而变大,但对于同一流速,仍然满足λV0.5=常数.同时,切向流动能够细化弥散偏晶组织中第二相颗粒尺寸,这主要缘于流动引发的固液界面形态变化能
低扩散系数对Pd77Cu6Si17合金易非晶化的影响
王振中, 王楠, 姚文静
2010, 59 (10): 7431-7436. doi: 10.7498/aps.59.7431
摘要 +
采用激光熔凝技术,研究了Pd77Cu6Si17合金快速凝固组织的演变规律.研究表明:随着生长速度的增大,Pd77Cu6Si17合金晶体生长组织形貌发生了Pd3Si枝晶+共晶-ξ枝晶+共晶-共晶团簇-规则共晶-非晶的转变,共晶失稳即非晶形成的临界生长速度为6 mm/s,最小层片间距为35 nm.通过与Al-25 wt% Sm,Al-32.7
CdTe太阳电池前电极SnO2:F/SnO2复合薄膜性能分析
曾广根, 黎兵, 郑家贵, 武莉莉, 张静全, 雷智, 李卫, 冯良桓
2010, 59 (10): 7437-7441. doi: 10.7498/aps.59.7437
摘要 +
减薄CdS窗口层是提高CdS/CdTe太阳电池转换效率的有效途径之一,减薄窗口层会对器件造成不利的影响,因此在减薄了的窗口层与前电极之间引入过渡层非常必要.利用反应磁控溅射法在前电极SnO2:F薄膜衬底上制备未掺杂的SnO2薄膜形成过渡层,并将其在N2/O2=4 ∶1,550 ℃环境进行了30 min热处理,利用原子力显微镜、X射线衍射仪、紫外分光光度计对复合薄膜热处理前后的形貌、结构、光学性能进行了表征,同时分析了复
火灾烟颗粒分形模型和球形模型光散射的比较研究
邓小玖, 李耀东, 张青, 张启兴, 张永明
2010, 59 (10): 7442-7446. doi: 10.7498/aps.59.7442
摘要 +
对烟颗粒的光散射进行模拟计算是研究火灾烟颗粒光散射特性的重要手段,目前对于火灾烟颗粒光散射的数值计算多采用球形或椭球模型.实际上,火灾烟颗粒的形貌与球形和椭球均存在着显著差异.扫描电子显微镜图像表明,烟颗粒具有近似分形的结构.本文利用离散偶极近似方法计算了随机取向的火灾烟颗粒分形凝团以及同体积的球形颗粒的光散射Muller矩阵,并对两者的归一化Muller矩阵元素随散射角的分布进行了比较.研究表明:火灾烟颗粒分形模型和球形模型的归一化矩阵元素F11(θ)/
基于热膨胀性质的ZrO2 固体电解质性能与相关系模型
胡永刚, 肖建中, 夏风, 武玺旺, 闫双志
2010, 59 (10): 7447-7451. doi: 10.7498/aps.59.7447
摘要 +
ZrO2固体电解质室温下各相的相对含量、高温可相变量是决定材料抗热震性和导电性能的关键因素.固体电解质抗热震性与导电性能的匹配,对低氧含量下的钢水定氧起着重要作用.以此为前提,建立了电解质材料体系的抗热震性与室温相比例之间的线性模型,提出了其高温电导率与相变之间的演化模型.为制备用于测低氧活度的高精度冶金氧传感器提供参考依据.
NaAlH4 表面Ti催化空间构型和X射线吸收光谱: Car-Parrinello分子动力学和密度泛函理论研究
周晶晶, 陈云贵, 吴朝玲, 肖艳, 高涛
2010, 59 (10): 7452-7457. doi: 10.7498/aps.59.7452
摘要 +
通过采用Car-Parrinello分子动力学方法对掺杂Ti前后的NaAlH4(001)2×2×1超晶胞表面晶体在333 K(60 ℃)温度条件催化脱氢的空间构型做了理论研究,发现掺杂Ti的合金中AlH4团的其中两个Al—H键长分别从约1.64 (1 =0.1 nm)增大至1.74和1.93 ,而未掺杂合金表面中AlH4团的4个Al—H键长基本不变,这意味着掺杂Ti相对未掺杂的合金更易于放氢.但在模拟温度条件下并未发现Ti-Al成键趋
碱基对组分、电极位能及界面耦合对DNA分子I-V特性的影响
马松山, 朱佳, 徐慧, 郭锐
2010, 59 (10): 7458-7462. doi: 10.7498/aps.59.7458
摘要 +
在紧束缚近似下,利用传输矩阵方法,计算研究了碱基对组分、金属电极位能及DNA分子与电极耦合强度对DNA分子I-V特征的影响.计算结果表明:由单一碱基对构成的DNA分子的饱和电流强度远大于由两种碱基对按一定组分随机分布的DNA分子的饱和电流强度,且当DNA分子中两种碱基对的含量相等时,其饱和电流强度最小.同时,富含C-G碱基对的DNA分子比富含A-T碱基对的DNA分子的电子输运能力大.金属电极位能对DNA分子电子输运的影响体现在两方面,当偏压较小时,电极位能具有阻碍电荷注入的效果,当偏压较大时
基于核磁共振弹性成像技术的肝纤维化分级体模研究
王晓琰, 陆伦, 程红岩, 李鲠颖, 汪红志, 许凌峰, 俞捷, 黄清明, 黄勇, 张学龙, 王鹤
2010, 59 (10): 7463-7471. doi: 10.7498/aps.59.7463
摘要 +
肝纤维化程度以及纤维化速率的精确判断对于相应治疗手术的选择以及治疗预后评估都是至关重要的.临床上需要发展一种非侵入性的肝纤维化定量检查手段.核磁共振弹性成像技术成为实现肝纤维化分级研究的最具发展前景的技术之一.我们研制开发了可用于进行肝纤维化分级研究的实验平台,并讨论了激励装置和位移相位成像序列的技术细节,最后给出了体模的初步实验结果并对结果进行了分析.为后续体模深入研究和临床应用实验奠定基础.
地球物理学、天文学和天体物理学
稀有气体在电离区压缩特性研究
郑君, 顾云军, 陈其峰, 陈志云
2010, 59 (10): 7472-7477. doi: 10.7498/aps.59.7472
摘要 +
采用Saha方程加Debye-Hückel修正简单近似模型,给出了稀有气体He, Ne, Ar, Kr, Xe在电离区的物态方程以及离化度.计算结果与已有实验和理论计算进行比较,验证了模型的可靠性.通过对稀有气体等温和冲击压缩特性理论分析,讨论了其压缩和电离的规律性.论证了在稀有气体He, Ne, Ar, Kr, Xe中,气体Xe具有较好的抗压缩性.
基于降雨率的GMF+RAIN模型构建及在台风风场反演中的应用
张亮, 黄思训, 钟剑, 杜华栋
2010, 59 (10): 7478-7490. doi: 10.7498/aps.59.7478
摘要 +
首先选取2006年QuikSCAT散射计扫描的3次台风个例("珊珊"、"摩羯"及"象神"),分析其获取的台风区域雷达后向散射截面值(σo)在降雨影响下的分布特征.然后依据大气辐射传输理论,考虑降雨对雷达后向散射截面值的影响,引进两个不同形式的降雨辐射传输模型(简称为SY和AMSR模型),并将这两个降雨辐射传输模型分别与NSCAT2模型函数相结合,构建了适合降雨情况的地球物理模型函数(简称为GMF+RAIN).最后,在GMF+RAIN模型的基础上,采用二维变分结合多解方案
极端事件再现时间长程相关性与群发性研究
郑志海, 冯爱霞, 邓北胜, 王启光, 侯威
2010, 59 (10): 7491-7497. doi: 10.7498/aps.59.7491
摘要 +
利用百分位阈值方法定义极端事件,从极端事件再现时间的角度,研究了极端事件发生时间间隔的长程相关性.发现若原时间序列具有长程相关性,则它的极端事件再现时间序列也具有长程相关性,计算表明两者的标度指数α相当接近,这一特性与随机产生的再现时间序列有着本质的差别,再现时间序列的长程相关性是由原序列的长程相关性决定的.具有长程相关性的时间序列再现时间的概率分布明显不同于随机序列,其小值再现时间的概率较大,反映出极端事件的群发现象.本文根据这一特征定义了再现时间的群发性指数,发现时间序列的长程相关性是导
中国夏冬两季最概然温度分布及其增温趋势减缓
龚志强, 钱忠华, 封国林
2010, 59 (10): 7498-7507. doi: 10.7498/aps.59.7498
摘要 +
利用中国气象局国家气象信息中心1961—2008年夏、冬两季日平均温度资料,基于偏态分布函数提出最概然温度.研究表明,最概然温度比平均温度更能合理地代表气象观测站的背景温度场.就年代际而言,在20世纪90年代中期之前,中国夏季年最概然温度以相对低温为主,随后呈现波动增温趋势,但自2005年增温趋势有所减缓.冬季年最概然温度在1961—1986年这一时段以相对低温为主,1987年到21世纪初显著变暖,但2000年后增温趋势减缓.总体而言,冬季增温幅度较夏季强,且增温时间早于夏季5—10年.本文定义的1961
一种用于认知无线电资源分配的并行免疫遗传算法
周杰, 俎云霄
2010, 59 (10): 7508-7515. doi: 10.7498/aps.59.7508
摘要 +
提出了用于认知无线电自适应调制和资源分配的并行免疫遗传算法,并对该算法、简单遗传算法和静态调制分配算法进行了仿真.仿真结果显示,该算法具有很强的全局搜索能力和较快的收敛速度,在误码率和功率受限条件下,该算法比简单遗传算法和静态调制方式的性能更好,同时明显降低了计算复杂度.
基于双谱估计的BL Lac天体S5 0716+714光变周期
唐洁, 张雄
2010, 59 (10): 7516-7522. doi: 10.7498/aps.59.7516
摘要 +
大幅度、快速光变是BL Lac天体的重要特征之一,光变研究对探索BL Lac天体内部的物理过程和机理具有特殊的意义.从大量文献中收集了BL Lac天体S5 0716+714光学V,R,I 3个波段从1994年到2008年的有效观测数据,并将这些数据30天平均后进行自回归模型(AR)的双谱估计. 双谱的等高线图和对角切片图表明,双谱估计能消除噪声的干扰来提取有用信息,抑制了噪声、提高了信噪比,有很高的分辨率,避免了伪峰的出现,能准确地认证BL Lac天体的光变周期值.由V,R,I 3个波段的双谱等高线图和对
深空背景下空间目标红外特性建模方法研究
孙成明, 袁艳, 张修宝
2010, 59 (10): 7523-7530. doi: 10.7498/aps.59.7523
摘要 +
针对空间目标红外特性提出了一种精确建模方法.根据空间目标的背景辐射环境,充分考虑到目标表面间的热传导及内热源的影响,建立了空间目标的热平衡方程.基于目标的结构特性和材料特性,利用节点网络法求解了目标表面的温度分布.根据光辐射定律、光散射定律建立了空间目标红外特性的数学模型.结合具体的参数,对深空目标资源一号卫星和风云三号卫星的温度场分布和辐照度分布进行了数值计算,仿真结果验证了理论分析的正确性.