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Vol. 59, No. 3 (2010)

2010年02月05日
总论
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基本粒子物理学与场
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核物理学
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原子和分子物理学
原子和分子物理学
唯象论的经典领域
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流体、等离子体和放电
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凝聚物质:结构、热学和力学性质
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凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
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物理学交叉学科及有关科学技术领域
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地球物理学、天文学和天体物理学
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领域
总论
一类广义非线性扰动色散方程孤立波的近似解
莫嘉琪, 陈贤峰
2010, 59 (3): 1403-1408. doi: 10.7498/aps.59.1403
摘要 +
采用了一个简单而有效的技巧, 研究了一类非线性扰动色散方程. 首先引入求解相应典型方程的孤立波解. 然后利用同伦映射方法得到了原非线性扰动色散方程奇异孤立波的近似解.
(G'/G)展开法与高维非线性物理方程的新分形结构
李帮庆, 马玉兰, 徐美萍
2010, 59 (3): 1409-1415. doi: 10.7498/aps.59.1409
摘要 +
将(G′/G)展开法扩展到研究高维非线性物理方程的非行波解和分形结构. 以(2+1)维变系数色散长波系统为例, 构造出该系统的非行波解, 对解中的任意函数进行适当的设置, 发现了一类新的分形结构, 即十字形分形结构.
一种二维不稳定流形的新算法及其应用
李清都, 杨晓松
2010, 59 (3): 1416-1422. doi: 10.7498/aps.59.1416
摘要 +
提出了连续时间系统二维(不)稳定流形的一种新数值算法,不但可以快速地求得流形的直观图像,而且能够准确地获取流形上各点的位置、时间、轨道距离等丰富的信息,从而有利于人们从几何上去研究系统的全局行为,如边界特征、演化过程、奇异环等等.本算法首先通过解初值问题求出均匀分布的相邻轨道,然后连接这些轨道既得流形面.Lorenz系统原点的稳定流形的计算表明本算法快速有效.此外,通过试着寻找异宿轨道,还研究了一个三维神经网络中的混沌产生机理.
Hamilton系统Noether理论的新型逆问题
丁光涛
2010, 59 (3): 1423-1427. doi: 10.7498/aps.59.1423
摘要 +
研究Hamilton系统Noether理论新型的逆问题,得到利用Noether理论从已知的第一积分构建Hamilton函数和对称性的一般解法和若干特殊解法,提出由Hamilton函数直接导出守恒量的两条推论.举例说明所得结果的应用.
具有大范围运动和非线性变形的空间柔性梁的精确动力学建模
和兴锁, 邓峰岩, 王睿
2010, 59 (3): 1428-1436. doi: 10.7498/aps.59.1428
摘要 +
研究具有大范围运动和非线性变形的空间柔性梁的有限元动力学建模.首先在精确描述空间柔性梁的非线性变形的基础上,采用有限元方法对梁结构进行离散,导出其动能、势能及外力对应的广义力,然后利用Lagrange方程建立了空间柔性梁的精确动力学方程.该方程在原有一次耦合模型的基础上,增加了新的表征纵向、横向、侧向弯曲变形,以及扭转变形的耦合项,同时包含了变形运动与大范围运动之间的相互耦合项.本建模方法和所得结论可为以后空间柔性梁的动力学特性分析作以参考.
Couette流能量的演变
吴海燕, 付伟基, 张立凤, 黄泓, 张亮
2010, 59 (3): 1437-1448. doi: 10.7498/aps.59.1437
摘要 +
利用Green函数法解析求得Couette流流函数的精确解,通过定义Couette能量、相对能量和能量增长率讨论了初始场结构对Couette流能量演变的影响、能量达到最大值时对应的时间与初始场的关系、最有利于Couette流能量在有限时段快速增长的初始场结构,并对Farrell的研究结果进行了补充和完善.在此基础上,进一步探讨了初值扰动对Couette流能量演变的影响.
一维双组分玻色-爱因斯坦凝聚体系的量子隧穿特性
李高清, 陈海军, 薛具奎
2010, 59 (3): 1449-1455. doi: 10.7498/aps.59.1449
摘要 +
利用双模近似方法研究了一维双组分玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein condensates,BECs)的量子隧穿特性.从描述三维双组分BECs系统的Gross-Pitaevskii方程(GPE)出发,得到了描述一维体系的GP方程.把体系波函数写成原子数和相位指数的乘积,得到描述体系隧穿特性的费曼方程.数值求解费曼方程,研究了原子之间相互作用(双组分BECs体系原子之间的相互作用包括组分内部原子之间的相互作用和不同组分原子之间的相互作用)对隧穿特性的影响.结果显示,当原子之间的相互作用较弱时,
如何实现宏观量子单摆
庄军, 宁西京, 宁博元, 马军山
2010, 59 (3): 1456-1461. doi: 10.7498/aps.59.1456
摘要 +
利用等效质心方法描写单摆运动,经典力学通过牛顿方程得到摆球在空间做周期振动,而量子力学却给出完全不同的结论:摆球做无“周期”的随机运动.本文分析了量子力学等效质心模型成立的条件,在此基础上计算了经典单摆过渡至量子单摆的实验条件,表明在目前的实验水平上观察宏观摆球(微米量级)的空间量子跃迁行为是简便易行的.
共振和非共振情况下非简并双光子Tavis-Cummings模型中原子与原子之间的纠缠演化
张国锋, 卜晶晶
2010, 59 (3): 1462-1467. doi: 10.7498/aps.59.1462
摘要 +
针对共振和非共振情况讨论了非简并双光子Tavis-Cummings(T-C)模型中原子与原子之间的纠缠演化,得到纠缠度的解析表达式.基于两类型不同的初态,详细分析了光场本征频率、原子跃迁频率以及原子与原子间偶极相互作用对纠缠的影响,并比较了共振和非共振情况下的纠缠演化行为.
基于非均匀外场的双量子比特自旋XYZ模型的swap门操作
张国锋, 邢钊
2010, 59 (3): 1468-1472. doi: 10.7498/aps.59.1468
摘要 +
自旋模型在实现量子信息处理中起着很重要的作用.将自旋之间的海森堡相互作用作为最基本量子比特之间的相互作用,将会使量子比特之间产生量子纠缠;同时忽略掉自旋之间相互作用的各向异性可直接用来实现(swap)n量子门,再配以单量子比特旋转门,可构成完备的量子计算基本门.事实上,各向异性相互作用是存在于任何固态材料中的,其对实现量子逻辑门的影响很值得研究.本文讨论了在非均匀外场下XYZ模型的双量子比特swap门的实现问题,给出非均匀外场以及各向异性相互作用导致的sw
离散调制连续变量量子密钥分发的安全边界
沈咏, 邹宏新
2010, 59 (3): 1473-1480. doi: 10.7498/aps.59.1473
摘要 +
对一种结合离散调制和反向协调,适用于长距离传输的连续变量量子密钥分发四态协议的安全性进行了严格证明.这种协议中Alice发送的态与高斯调制协议中的有一定差异,这种差异可以等价成信道衰减和额外噪声.另外,由于Alice不可能做到精确调制,这会导致其发送的相干态中含有噪声.把这种调制引起的噪声看作光源的噪声,并推导出了在光源噪声不能被窃听者所利用的条件下的安全码率的下界.为了避免实验上快速、随机的控制本地振荡光的相位,还将无开关协议和四态协议相结合,分析了其安全性.
球对称动态黑洞视界附近的瞬时辐射能通量及瞬时辐射功率
孟庆苗, 蒋继建, 李传安
2010, 59 (3): 1481-1486. doi: 10.7498/aps.59.1481
摘要 +
采用黑洞的薄膜模型和局域热平衡的假定,研究球对称动态黑洞视界附近的瞬时辐射能通量和瞬时辐射功率,得到了当截断距离η取定后,Vaidya黑洞视界附近标量场的瞬时辐射能通量与黑洞的质量和视界变化率有关,其瞬时辐射功率仅与黑洞的视界变化率有关.Vaidya-Bonner黑洞的瞬时辐射能通量和瞬时辐射功率与黑洞的质量、电荷和视界变化率有关.表明黑洞周围的引力场、电磁场以及视界的变化均对黑洞的热辐射产生影响.
用圈量子引力解除Schwarichild-de Sitter黑洞的时空奇点
刘成周, 余国祥, 谢志堃
2010, 59 (3): 1487-1493. doi: 10.7498/aps.59.1487
摘要 +
通过引入圈量子引力中holonomy基本变量的类比变量和采用相应的量子化方法,对Schwarichild-de Sitter 黑洞中心附近的引力场进行量子化.分析和计算了黑洞中心附近的1/r和曲率标量的谱分布,得到了它们均存在有限上界的结果.通过求解经典时空奇点r=0附近的量子哈密顿约束方程,给出了黑洞波函数在黑洞中心附近的时间演化行为,得到了该波函数可以通过经典奇点进行量子演化的结果.
过阻尼谐振子的随机共振
刘立, 曹力, 张莉
2010, 59 (3): 1494-1498. doi: 10.7498/aps.59.1494
摘要 +
研究了由交叉相关高斯白噪声驱动的过阻尼谐振子的随机共振,其中加法噪声被周期信号所调制,运用平稳关联函数的傅里叶变换,导出了过阻尼谐振子随机模型信噪比的精确表达式.结果揭示:在过阻尼谐振子的随机模型中存在二类随机共振.一类随机共振表现为信噪比随乘法噪声强度Q变化的曲线存在共振峰,另一类随机共振表现为信噪比随振子频率ω变化的曲线存在共振峰.大幅度改变信号频率Ω值的大小,信噪比随乘法噪声强度Q变化的曲线有单峰,一峰一谷和单调变化三种不同的形式.
次近邻作用对随机量子Ising系统动力学性质的影响
赵邦宇, 陈淑霞, 孔祥木, 袁晓娟
2010, 59 (3): 1499-1506. doi: 10.7498/aps.59.1499
摘要 +
利用递推关系方法在高温极限下研究了具有次近邻自旋耦合相互作用的一维随机量子Ising系统的动力学性质,求解了系统的自关联函数及谱密度.假设自旋耦合参量或横向磁场满足双高斯分布,研究发现当随机变量的标准偏差σJ(σB)较小时系统的动力学性质存在从集体模行为到中心峰值行为的交跨效应,当σJ (σB)较大时,交跨效
基于Z矩阵映射和选择加密的彩色图像退化算法研究
赵亮, 廖晓峰, 向涛, 肖迪
2010, 59 (3): 1507-1523. doi: 10.7498/aps.59.1507
摘要 +
首先提出了一种可应用于加密的三维Z矩阵映射,并从理论上证明了其良好的密码学特性,其次提出了两种基于不同选择加密模板的彩色图像退化算法并进行了仿真实验.最后,对所提出的两种退化算法从性能和安全性上进行了有效的分析,证明了算法的可靠性.
基于Lyapunov方程的分数阶新混沌系统的控制
许喆, 刘崇新, 杨韬
2010, 59 (3): 1524-1531. doi: 10.7498/aps.59.1524
摘要 +
新混沌系统是一种不同于Lorenz混沌系统、Chen混沌系统以及Liu混沌系统的新的三阶连续自治混沌系统.本文基于波特图的频域近似方法,提出了一种混合型电路单元来近似实现分数阶算子,并设计电路实现了27阶新混沌系统.基于Lyapunov方程的系统稳定性判定理论,设计了相应的控制器,实现了对分数阶新混沌系统的控制.
单向耦合下两个不同Lorenz系统的广义同步
李小娟, 徐振源, 谢青春, 王兵
2010, 59 (3): 1532-1539. doi: 10.7498/aps.59.1532
摘要 +
对单向耦合下两个不同的Lorenz系统的广义同步进行了研究,利用辅助系统方法,基于稳定性理论和响应系统的有界性,得到了它们达到广义同步时的充分条件,并根据响应系统的修正系统具有零渐近稳定平衡点、非零渐近稳定平衡点和轨道渐近稳定周期解的情况,将广义同步分为第一类、第二类和第三类;利用Routh-Hurwitz定理,对修正系统平衡点的稳定性进行了分析,给出了单向耦合下两个不同Lorenz系统具有第一类、第二类广义同步的充分条件.数值仿真表明了该方法的有效性与可行性.
基于Colpitts振荡器模型生成的多涡卷超混沌吸引子
朱雷, 刘中, 包伯成, 许建平
2010, 59 (3): 1540-1548. doi: 10.7498/aps.59.1540
摘要 +
基于三阶单涡卷混沌Colpitts振荡器模型,通过引入两个分段线性三角波函数,构造了一个新型四维多涡卷超混沌系统,生成了(2M+1)×(2N+1),(2M+1)和(2N+1)涡卷混沌和超混沌吸引子.利用相轨图、Poincaré映射、Lyapunov指数谱和分岔图等方法,对新提出的四维多涡卷超混沌系统进行了动力学分析,结果表明,多涡卷超混沌系统的Hopf分岔点仅与控制参数有关,而涡卷数量和控制参数的混沌和超混沌范围随着转折点数量的增加而增加.此外,设计
基于线性控制的分数阶统一混沌系统的同步
杨世平, 张若洵, 刘永利
2010, 59 (3): 1549-1553. doi: 10.7498/aps.59.1549
摘要 +
研究了分数阶统一混沌系统的同步. 基于分数阶稳定性原理,提出了通过线性反馈实现分数阶统一混沌系统的同步方法. 所设计的控制器为单一控制变量的线性控制器,且不需要计算反馈系数.通过对分数阶Lorenz混沌系统、Chen混沌系统和Lü混沌系统的数值模拟,证实了所提方法的有效性.
Hindmarsh-Rose混沌神经元自适应同步和参数识别的优化研究
马军, 苏文涛, 高加振
2010, 59 (3): 1554-1561. doi: 10.7498/aps.59.1554
摘要 +
以Hindmarsh-Rose混沌神经元模型为例,讨论了基于自适应同步识别混沌系统多个参数方法的优化问题. 在构造的李亚普诺夫函数中引入可调节的增益系数来控制系统同步和参数观测器的暂态过程长短. 在应用单个控制器和5个参数观测器来同步和识别Hindmarsh-Rose混沌神经元中5个未知参数时发现最小参数的识别结果出现了振荡而其他参数都能准确识别现象,分析其原因可能在于要识别的目标参数的巨大差异性. 通过增加控制器的个数(选择两个控制器)可以克服这个困难. 研究发现增益系数太小不能实现完全同步和参数的准确
基于LMI的参数未知时变时滞混沌系统模糊自适应H∞同步
张化光, 宋崇辉, 王迎春, 杨东升, 赵琰
2010, 59 (3): 1562-1567. doi: 10.7498/aps.59.1562
摘要 +
考虑一类结构相同但驱动系统参数未知的两个时变时滞混沌系统同步问题,提出了基于T-S模糊模型的模糊自适应H∞同步方法.基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式技术,给出了驱动系统参数未知时变时滞混沌系统同步的充分条件.仿真结果表明了所提方法的有效性.
微波混沌腔体中的散射特性研究
孟凡宝, 马弘舸, 闫二艳
2010, 59 (3): 1568-1575. doi: 10.7498/aps.59.1568
摘要 +
以计算机机箱为研究目标,开展了电磁波耦合入计算机机箱腔体的散射问题研究.通过对其散射矩阵元的讨论和分析发现:可以通过辐射散射测量得到系统散射矩阵的系综平均;随着腔体损耗的增加,腔体散射系数的波动性减小;随着腔体损耗的进一步增加,插入相移分布逐渐趋于均一分布.通过Dyson圆系综讨论了归一化散射矩阵,计算机机箱腔体中存在波混沌散射.根据随机矩阵理论,微波混沌腔体的归一化阻抗矩阵具有统计通用性,且只与系统的损耗有关.
混沌时间序列重构相空间参数选取研究
张淑清, 贾健, 高敏, 韩叙
2010, 59 (3): 1576-1582. doi: 10.7498/aps.59.1576
摘要 +
基于重构相空间的延迟时间和嵌入维数这两个参数的选取不相关的观点,提出用互信息函数法确定延迟时间后,用CAO方法来确定嵌入维数的新思路. 通过对几种典型的混沌动力学系统的数值验证,结果表明该方案能够确定出相空间重构的有效延迟时间和最佳嵌入维数. 该方法能够从时间序列中有效地重构原系统的相空间,是混沌信号识别的一种有效途径.
分数阶Newton-Leipnik系统的动力学分析
王明军, 王兴元
2010, 59 (3): 1583-1592. doi: 10.7498/aps.59.1583
摘要 +
依据分数阶线性系统的稳定性理论,研究了具有双重混沌吸引子的Newton-Leipnik系统取不同分数阶时的动力学行为.研究表明该系统具有逆向Hopf分岔过程,即随着阶数的下降,分数阶Newton-Leipnik系统由双重混沌吸引子突变为单吸引子,其动力学行为将由混沌态历经短暂的周期态后收敛于稳定的平衡点.
局域反馈抑制心脏中的螺旋波和时空混沌
钟敏, 唐国宁
2010, 59 (3): 1593-1599. doi: 10.7498/aps.59.1593
摘要 +
采用LuoRud91模型研究了螺旋波和时空混沌的抑制,提出用局域反馈控制方法抑制螺旋波和时空混沌,采用静止和运动控制器两种控制策略.结果表明:适当选择控制参数,静止控制器的局域反馈方法能很好抑制螺旋波,但不能有效抑制时空混沌;采用运动控制器的局域反馈方法能有效抑制螺旋波和时空混沌,抑制速度与控制器移动的速度有关,在选择适当的控制参数下,螺旋波和时空混沌能在很短的时间内被抑制.
离散时间序列的网络模体分析
董昭, 李翔
2010, 59 (3): 1600-1607. doi: 10.7498/aps.59.1600
摘要 +
时间序列可以被转换成网络的形式,复杂网络理论也因此可以用于刻画时间序列的时域和相空间特性.本文针对可视图算法和相空间重构算法这两种时间序列的转换算法,研究了它们的伴生网络在倍周期分岔和混沌等各种类型时间序列的模体分布特征,分析了这两种算法各自的优点.
基于Sierpinski分形垫的确定性复杂网络演化模型研究
邢长明, 刘方爱
2010, 59 (3): 1608-1614. doi: 10.7498/aps.59.1608
摘要 +
近年来,人们发现大量真实网络都表现出小世界和无尺度的特性,由此复杂网络演化模型成为学术界研究的热点问题. 本文基于Sierpinski分形垫,通过迭代的方式构造了两个确定性增长的复杂网络模型,即小世界网络模型(S-DSWN)和无尺度网络模型(S-DSFN);其次,给出了确定性网络模型的迭代生成算法,解析计算了其主要拓扑特性,结果表明两个网络模型在度分布、集聚系数和网络直径等结构特性方面与许多现实网络相符合;最后,提出了一个确定性的统一模型(S-DUM),将S-DSWN与S-DSFN纳入到一个框架之下,为复
基于无源性的不确定机器人的力控制
温淑焕, 袁俊英
2010, 59 (3): 1615-1619. doi: 10.7498/aps.59.1615
摘要 +
根据无源性理论,从一个较新的角度对机器人系统的力控制问题进行了研究.一个严格无源的动态系统一般具有良好的动态特性和较强的鲁棒性.因此在力控制中采用无源化方法对力控制器进行设计.对于机器人建模的不准确性及环境的影响,本文采用在力控制回路中加入一个补偿项来补偿模型的不确定性.仿真结果表明这种控制方案使系统获得了较好的动态性能和较强的鲁棒性.
CVD金刚石辐射探测器研制及性能测试
周海洋, 朱晓东, 詹如娟
2010, 59 (3): 1620-1624. doi: 10.7498/aps.59.1620
摘要 +
电学性质优异的金刚石膜是理想的辐射探测器材料,用自支撑金刚石膜研制了辐射探测器,进行了探测器的性能测试.探测器采用的是“叉指”状共面型电极结构,探测器的有效探测区面积为3 mm×3 mm,探测器的连接接口是L16电缆头.探测器暗电流与电压呈线性变化的关系,表明金属电极与金刚石基底之间是欧姆型电接触.当两电极之间的电场场强为30 kV/cm时,探测器的暗电流仅约为01 nA,探测器信号的上升时间为590 ps,探测器的灵敏度约110 mA/W,而且探测器有较好的剂量率线性特性.
静态偏振风成像干涉仪中光在四面角锥棱镜中的传播规律研究
王金婵, 张淳民, 赵葆常, 刘宁
2010, 59 (3): 1625-1631. doi: 10.7498/aps.59.1625
摘要 +
简述了自行设计的新型静态偏振风成像干涉仪的原理和四面角锥棱镜的分光机理;应用光线追迹法,推导出了主截面内任意光线在棱镜中的传播方向及出射点坐标,建立了平行光束经角锥棱镜后的偏向角和透过率的理论表达式;采用计算机模拟给出了偏向角和透过率随入射角的变化关系曲线;根据静态偏振风成像干涉仪的具体参数确定了四面角锥棱镜的侧面和底面夹角以及底边长度. 该研究为静态偏振风成像干涉仪的研制提供了理论依据.
离子注入硅片快速退火后的红外椭偏光谱研究
李斌成, 高卫东, 韩艳玲, 刘显明
2010, 59 (3): 1632-1637. doi: 10.7498/aps.59.1632
摘要 +
离子注入硅片经高温退火后晶体结构缺陷会被修复,其在可见光波段下的光学性质趋于单晶硅,常规的可见光椭偏光谱法对掺杂影响的测量不再有效. 本研究将测量波段扩展到红外区域(2—20 μm),报道了利用红外椭偏光谱法测量经离子注入掺杂并高温退火的硅片掺杂层光学和电学性质的方法和结果. 通过建立基于Drude自由载流子吸收的等效光学模型,得到了杂质激活后掺杂层的杂质浓度分布、电阻率和载流子迁移率等电学参数,以及掺杂层的红外光学常数色散关系,分析了这些参数随注入剂量的关系并对其物理机理给予了解释. 研究表明,中远红外
基本粒子物理学与场
基于椭圆超腔的高亮度激光同步辐射分析
孟现柱, 王明红, 任忠民
2010, 59 (3): 1638-1642. doi: 10.7498/aps.59.1638
摘要 +
提出了一种椭圆超腔,计算了椭圆超腔焦点处的光强,讨论了基于椭圆超腔技术的激光同步辐射的光子产额和辐射功率.结果发现:当椭圆超腔镜壁的反射率为9999%时,椭圆超腔焦点处的光强可以达到入射光强I0的5000倍;利用35 GeV电子束与在椭圆超腔焦点处的激光束垂直散射可以获得能量10975 MeV的高亮度γ射线,其光子产额和辐射功率将比电子束与单束激光垂直散射时产生的光子产额和辐射功率高25×107倍.
核物理学
磁绝缘传输线中心汇流区数值模拟的实现
刘腊群, 蒙林, 刘大刚, 刘盛纲, 邓建军, 宋盛义, 邹文康
2010, 59 (3): 1643-1650. doi: 10.7498/aps.59.1643
摘要 +
介绍了磁绝缘的形成原理以及模拟中采用的基本空间和时间算法. 成功地使用了非均匀网格模型,实现了对结构复杂的中心汇流区的三维数值建模;运用金属支撑杆模型,实现了负载的数值建模. 探讨了MPI并行算法运用到模拟中的可行性及其应用价值. 最后以Z加速器上MITL的中心汇流区为例,验证了模拟的正确性.
原子和分子物理学
电场作用下CaS的分子结构和电子光谱
何建勇, 隆正文, 龙超云, 蔡绍洪
2010, 59 (3): 1651-1657. doi: 10.7498/aps.59.1651
摘要 +
以6-311++G(d, p)为基组,采用密度泛函的B3LYP方法优化得到不同外电场(-003—0045 a.u.)下CaS分子的基态结构参数、电偶极矩μ、电荷分布、HOMO能级、LUMO能级、能隙、红外光谱和谐振频率等. 结果表明,随着正向电场的增加,分子结构与外电场有着强烈的依赖关系,且对电场方向的依赖呈现出不对称性, 基态键长和分子偶极矩μ先减小后增大,在F=002 a.u.时,键长Re取最小值022
钚氧化物的分子结构和分子光谱研究
陈军, 蒙大桥, 杜际广, 蒋刚, 高涛, 朱正和
2010, 59 (3): 1658-1664. doi: 10.7498/aps.59.1658
摘要 +
用杂化密度泛函(B3LYP)方法, Pu原子采用相对论有效原子实势(RECP),O原子采用全电子6-311g(d) 基组优化了PuO,PuO2,Pu2O3的分子结构,得到了相应的平衡几何构型,并计算了红外振动频率(IR)、Raman光谱. 结果表明:PuO,PuO2分子基态几何构型和振动频率与实验值相符. 对Pu2O3分子可能的构型和多重性进行结构优化,发现Pu2<
反常色散材料光子晶体中光输运的光学控制
刘江涛, 黄接辉, 于天宝, 邓新华, 肖文波
2010, 59 (3): 1665-1670. doi: 10.7498/aps.59.1665
摘要 +
研究了光抽运对由铯原子蒸气构成的光子晶体的影响. 研究发现,利用较弱光强的线抽运光即可显著地改变这种反常色散光子晶体的透射率. 而利用圆偏振光抽运可以进一步降低抽运光的阈值,并在反常色散光子晶体中获得极大的法拉第旋转. 反常色散光子晶体的这些特性为光控光开关的研究和制作提供了一条新途径.
利用相位可控光场实现量子态波函数时域演化的量子控制
李永放, 任立庆, 马瑞琼, 樊荣, 刘娟
2010, 59 (3): 1671-1676. doi: 10.7498/aps.59.1671
摘要 +
研究了相位可控光场与二能级原子相互作用问题. 解析地描述了激发态布居概率在时域的量子衍射现象;细致地分析了波函数演化规律的物理内涵. 利用波函数的Cornu蜷线和波函数的实部和虚部随时间的演化形式,展示了原子极化过程的物理细节. 阐明了相位可控光场对波函数的时域演化过程、原子极化过程以及光场传输过程的操控机理.
不同载气下气体相对电离度的光谱诊断
陈艳, 陈景霞, 陈扬骎, 杨晓华, 邵旭萍, 龚天林
2010, 59 (3): 1677-1680. doi: 10.7498/aps.59.1677
摘要 +
利用速度调制光谱技术,以N+2为分子探针,研究了N2在不同缓冲气体(氦和氖)下的电离行为. N+2某一振转吸收谱线的强度与速度调制的调制度和N+2浓度成正比,因而通过测量两种缓冲气体下光谱强度,即可推算出相对电离度.
苝四甲酸二酐在Au(111)表面的取向生长及电子结构研究
曹亮, 张文华, 陈铁锌, 韩玉岩, 徐法强, 朱俊发, 闫文盛, 许杨, 王峰
2010, 59 (3): 1681-1688. doi: 10.7498/aps.59.1681
摘要 +
利用X射线光电子能谱(XPS),同步辐射紫外光电子能谱(SRUPS),近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)以及原子力显微镜(AFM)等技术研究了苝四甲酸二酐(PTCDA)与Au(111)的界面电子结构、PTCDA分子取向及有机薄膜的表面形貌. SRUPS价带谱显示,伴随PTCDA分子的微量沉积(05 ML),位于费米能级附近Au的表面电子态迅速消失,但却观察不到明显的界面杂化态,这说明PTCDA分子和Au(111)界面间存在弱电子传输过程,但并没有发生明显的化学反应. 角分辨NEXAFS以及SRUPS
氦同位素与氢分子碰撞的振转激发分波截面研究
徐梅, 孙克斌, 杨向东, 王晓璐, 令狐荣锋
2010, 59 (3): 1689-1694. doi: 10.7498/aps.59.1689
摘要 +
用密耦近似方法和Tang-Toennies势模型计算了E=07 eV时,氦原子的四种同位素3He,4He,9He,10He与氢分子H2碰撞体系的振转激发分波截面.通过分析各碰撞体系分波截面的差异,探讨了He(3He,4He,9He,10He)-H2碰撞体系的弹性碰撞、纯转动
Monte-Carlo拟合算法及其在电子动量谱学实验数据处理中应用的研究
Obergfell Kyle, 韩先明, 张哲, 陈向军
2010, 59 (3): 1695-1701. doi: 10.7498/aps.59.1695
摘要 +
介绍了一种新的Monte-Carlo曲线拟合算法,由于新算法具有比其他迭代算法拟合更加稳定的优势,解决了电子动量谱学实验数据处理中遇到的电离能谱能峰叠加引起的拟合效果不佳的问题.利用VB语言编写的基于以上方法的拟合程序处理 CF2Br2分子的动量谱学实验数据,与基于Levenberg-Marquardt 算法的PeakFit软件处理的结果进行比较,结果明显优于后者,并由此明确的重新指认了之前动量谱学方法无法指认的CF2Br2
共面不对称条件下Ar原子(e, 2e)反应的三重微分截面
高瑞军, 葛自明
2010, 59 (3): 1702-1706. doi: 10.7498/aps.59.1702
摘要 +
采用修正的扭曲波玻恩近似(DWBA)方法,计算了共面、大能量损失和小动量转移这一特殊几何条件下电子碰撞Ar(3p6) (e,2e)反应的三重微分截面.理论方法对(e,2e)反应过程近程极化势进行了修正,并引入Gamow因子表示后碰撞相互作用(PCI).将计算结果与实验结果、标准DWBA计算结果及Gamow因子修正后的DWBA-G计算结果进行了比较,发现极化效应起着重要的作用.
内掺氮富勒烯N2@C60的几何结构和电子性质的密度泛函计算研究
高虹, 朱卫华, 唐春梅, 耿芳芳, 姚长达, 徐云玲, 邓开明
2010, 59 (3): 1707-1711. doi: 10.7498/aps.59.1707
摘要 +
采用密度泛函理论中的广义梯度近似对内掺氮富勒烯N2@C60的几何结构和电子性质进行计算研究.发现在N2@C60中,氮倾向以分子形式存在于C60中心处.键长分析、能级图、态密度图和电荷分析表明内掺氮分子对C60几何结构和电子结构带来的影响甚微.
唯象论的经典领域
关于闭合及偏置PCM结构约束带状电子注可行性的研究
赵鼎
2010, 59 (3): 1712-1720. doi: 10.7498/aps.59.1712
摘要 +
通过理论分析和数值计算证明了闭合PCM结构可以在窄边和宽边两个横方向上对接近真实情形的带状注束流进行有效约束,实现电子注的长距离稳定传输.提出了匹配电子注宽边方向横向磁聚焦力与带状注内空间电荷力的方法,这可用于确定闭合PCM聚焦结构的纵向周期长度以及截面尺寸.所做计算还显示出闭合PCM结构横截面的宽边方向尺度可以独立调节以达到最优的匹配.此外,进一步证明了偏置PCM结构不能有效约束带状电子注.本工作表明闭合PCM结构用于限制带状注束流具有很大潜力并且有助于指导实际的工程实践.
高电流密度圆柱状电子光学系统设计
孙富宇, 吴振华, 张开春
2010, 59 (3): 1721-1725. doi: 10.7498/aps.59.1721
摘要 +
设计了高电流密度圆柱状电子枪,并分析了枪体参数对电子注品质的影响;运用径向力平衡理论计算了聚焦磁场.三维模拟软件CST PARTICLE STUDIO模拟显示,在枪体电极和空间电荷形成的静电场,以及聚焦磁场作用下,电子呈角向先变速后匀速螺旋状运动,其旋转半径始终与出射阴极面时的半径相同,从而在枪区和互作用通道内维持了注包络水平.模拟结果与设计理论相符.注平均电流密度达到244 A/cm2,层流性良好,填充因子767%,流通率100%.
偏置磁极周期会切永磁场的理论分析
杜广星, 钱宝良
2010, 59 (3): 1726-1733. doi: 10.7498/aps.59.1726
摘要 +
采用不同的近似方法对用于聚焦带状电子束传输的偏置磁极周期会切永磁场进行了理论分析,得到了两种不同形式的解析表达式,分别适用于数值计算和理论分析.首先,为了对偏置磁极周期会切永磁铁进行快速而又精确地数值仿真,利用表面电流带模型对其进行等效,得到了其激励的偏置磁极周期会切永磁场的解析表达式,并借助算例说明了表面电流带模型应用于等效偏置磁极周期会切永磁铁开展优化设计的高效性.然后,为了便于在将来开展对带状电子束传输的理论分析,按传统方法将偏置磁极周期会切永磁场分为两部分,一部分是磁极的无偏置部分激励的周期会切磁
变分伴随正则化方法从雷达回波反演海洋波导(Ⅰ):理论推导部分
盛峥, 黄思训
2010, 59 (3): 1734-1739. doi: 10.7498/aps.59.1734
摘要 +
针对传统统计反演算法在雷达回波反演海洋波导(RFC)方面计算量过大的问题,提出一种变分伴随正则化物理反演算法.在变分伴随方法中分别导出切线性模式、伴随方程及伴随边界条件、伴随方程求解表达式、以及泛函梯度的数学表达形式;讨论了伴随方法求泛函梯度对复方程如何协调的问题.考虑到雷达电磁波传播的特征,选择了适当的正则化项来解决反演中的不适定问题.最后给出反演算法实施中的迭代格式.
涡旋光束的产生与干涉
李阳月, 陈子阳, 刘辉, 蒲继雄
2010, 59 (3): 1740-1748. doi: 10.7498/aps.59.1740
摘要 +
分别从理论上和实验上研究了涡旋光束的产生和干涉现象.理论上分析了分数阶和整数阶涡旋光束同球面波以及平面波的干涉情况,并从实验上得出了其干涉图形.实验结果和理论模拟基本上一致.研究表明,随着涡旋光束拓扑荷数的变化,干涉图形也会产生变化.这一现象可用于测定分数阶涡旋光束的拓扑荷数.
紫外波段多分散系气溶胶散射相函数随机抽样方法研究
白璐, 汤双庆, 吴振森, 谢品华, 汪世美
2010, 59 (3): 1749-1755. doi: 10.7498/aps.59.1749
摘要 +
基于电磁散射与辐射传输中的基本理论,对紫外波段霾尺度范围内满足特定分布的多种气溶胶粒子的散射相函数进行了研究.提出了一种直接随机抽样拟合散射相函数的方法.比较了H-G相函数、改进的H-G相函数及随机抽样拟合的相函数与多分散系Mie相函数的偏离程度.数值计算了不同相函数拟合方法对应气溶胶的传输特性.计算结果表明,相函数的准确模拟计算对于蒙特卡罗方法等辐射传输问题的解决具有十分重要的意义.
高量级光衰减时对线偏振片组衰光系数的研究
黄翀, 陈海清, 廖兆曙, 赵爽
2010, 59 (3): 1756-1761. doi: 10.7498/aps.59.1756
摘要 +
利用琼斯矢量法推导实际偏振片的琼斯矩阵和两片偏振片组的透射光强表达式和衰光系数表达式.通过计算说明,在高量级光衰减时用马吕斯定律计算偏振片的衰光率存在一定误差.因此,该衰光系数表达式可作为马吕斯定律实际运用时的修正式.依据该理论推导得出两偏振片组的最大衰光率为2ε2,并得到三偏振片组的关于θ2的透射光强表达式.该式以及相应实验表明在[θ1,θ2]=[90°,135°]和[90°,315°]时最大衰光率可达到2ε<
基于非线性级联傅里叶变换的光学Hash函数构造
高志, 何文奇, 彭翔, 祁永坤, 孟祥锋, 秦琬
2010, 59 (3): 1762-1768. doi: 10.7498/aps.59.1762
摘要 +
提出一种基于非线性级联傅里叶变换的光学Hash函数的构造方法.此方法分为两轮单向加密过程,在第一轮中,先将待处理的数字信息以512 bit作为数据块编码,将整个数字信息整分成若干个“8×8的256阶灰度图像”(信息平面),然后在光电混合系统中对上述信息平面组做非线性级联傅里叶变换得到一个数值矩阵,对其进行扩展后得到4个信息平面,再对它们做非线性级联傅里叶变换得到64 bit的Hash值(hash1);在第二轮中,先将原始信息平面中的每个数值循环左移4位,构造出相应的辅助信息平面组,然
光分组交换网络中多组光正交码组合光标签识别处理及实验
张崇富, 邱昆, 贺音
2010, 59 (3): 1769-1774. doi: 10.7498/aps.59.1769
摘要 +
报道了光分组交换网络中基于多组光正交码组合光标签的识别与接收实验,光标签采用了码长为19,码重为3的2组光正交码组合光标签方案.给出了基于多组光正交码光标签的光分组交换网络(MOOC-OPS)基本原理,通过分析指出在MOOC-OPS网络中处理多组在时域上非连续、随机、突发光标签是现实MOOC-OPS关键技术之一.设计出了基于展宽网络和放大器级联方式接收多组低功率窄脉冲(MOOC-OPS网络的光标签)的实验方案,完成了实验电路板制作与实验验证.实验结果表明成功地实现了MOOC-OPS网络中周期为2ns基于多
热场动力学理论中的Husimi分布函数及Wehrl熵的研究
王帅, 张丙云, 张运海
2010, 59 (3): 1775-1779. doi: 10.7498/aps.59.1775
摘要 +
利用量子相空间技术和信息熵理论, 研究了热场动力学理论中量子纯态与相应混合态的Husimi分布函数及Wehrl熵的一致性问题. 结果表明, 热相干态与相应混合态的Husimi分布函数及Wehrl熵完全相同,支持了热场动力学理论. 且热相干态的Wehrl熵与平移因子无关, 故在热相干态中, 量子系统的可观测量的量子涨落及不确定关系也与平移因子无关.
囚禁离子非线性Jaynes-Cummings模型量子场熵演化特性
刘王云, 毕思文, 豆西博
2010, 59 (3): 1780-1785. doi: 10.7498/aps.59.1780
摘要 +
利用Von Neuuman量子约化熵理论研究了驻波激光场与囚禁在谐振势中的离子单量子共振相互作用系统中量子场熵的时间演化特性,通过数值计算详细讨论了Lamb-Dick参数、离子质心在驻波激光场中的位置以及囚禁离子初始状态对量子场熵演化特性的影响.结果表明:Lamb-Dick参数影响囚禁离子与驻波激光场之间量子纠缠的频率和幅度,其值越大离子与光场之间的平均纠缠程度越低;随着离子质心从驻波激光场的波节向波腹移动,二者之间量子纠缠的振荡频率逐渐变慢,纠缠强度逐渐减弱;随着囚禁离子处于激发态概率的减小,离子与光场
非简并双光子Jaynes-Cummings模型腔场谱中的量子干涉
李悦科, 张桂明, 高云峰
2010, 59 (3): 1786-1790. doi: 10.7498/aps.59.1786
摘要 +
研究了两模二项式光场与二能级原子在高Q腔中发生双光子相互作用过程的腔场谱,给出了弱初始场条件下腔场谱的数值计算结果,讨论了两模腔场谱间的量子干涉.结果表明:两模腔场谱间的量子干涉随着频差的增大而呈现出周期性的衰减振荡,其振荡周期约为016 g(g为原子与光场的相互作用强度系数),频差大于16 g时干涉效应已经很弱. 量子干涉还与初始场强度有关, 随着初始场最大光子数的增加,量子干涉效应逐渐增强,但当光子数大于4时,干涉效应迅速减弱, 当最大光子数
单量子点在连续外场激发下发射光子性质的理论研究
张西忠, 张兆玉, 彭勇刚, 郑雨军
2010, 59 (3): 1791-1796. doi: 10.7498/aps.59.1791
摘要 +
用最近所发展的产生函数(generating function)理论方法研究了单量子点在连续外场作用下光子发射的性质:光子发射强度,Mandel Q参数以及X与Y偏振光子之间的关联〈NxNy〉在不同激发场强下随激发光场偏振方向的变化性质:在弱场激发下,激发场的强度决定了发射光子的特性;在强光场激发下,发射光子,Mandel Q参数和X偏振
光泵铯蒸气激光的动力学模型
朱琦, 潘佰良, 陈立, 王亚娟, 张迅懿
2010, 59 (3): 1797-1801. doi: 10.7498/aps.59.1797
摘要 +
建立了一个物理模型描述了光泵铯蒸气激光的动力学过程和激光机理.结合实验参量,经数值求解该模型,定量分析了抽运光参量、缓冲气压和输出镜反射率等对激光输出功率和光光效率产生的影响,得到了与实验基本一致的模拟结果.表明该模型较好地反映了光泵銫蒸气激光的动力学机理和发射过程,为该类激光的优化设计提供了借鉴和参考.
偏斜光线抽运下的回音壁模式光纤激光辐射特性
张远宪, 冯永利, 周丽, 普小云
2010, 59 (3): 1802-1808. doi: 10.7498/aps.59.1802
摘要 +
研究了偏斜光线抽运下的回音壁模式光纤激光辐射特性.实验发现,在抽运光以偏斜光线方式沿光纤的近轴向抽运时,回音壁模式的光纤激光辐射中,既存在光电矢量和光纤径向垂直的横电波(TE),也存在光电矢量和光纤径向平行的横磁波(TM);随增益包层染料溶液折射率的增加,径向模式数和角模式数相同的TE波和TM波之间的波长差单调减小,回音壁模式激光辐射的中心波长向短波方向移动,辐射的波长范围变窄.用回音壁模式激光的辐射理论结合激光染料的四能级模型,满意地解释了实验结果.
溶剂中一、二维电荷转移分子二阶非线性光学性质理论研究
李明雪, 韩奎, 李海鹏, 黄志敏, 钟琪, 童星, 吴琼华
2010, 59 (3): 1809-1815. doi: 10.7498/aps.59.1809
摘要 +
以典型的一、二维电荷转移分子, 对硝基苯胺(pNA), 1, 3-二氨基-4, 6-二硝基苯(DADB)分子为例, 运用密度泛函理论(DFT)B3LYP和含时耦合微扰(TDHF)方法在6-31+G(d, p)水平上研究了溶剂和入射光频率对目标分子的非线性光学性质的影响. 研究发现溶剂分子对分子一阶超极化率β和紫外吸收光谱的影响很大, 但对一阶超极化率各向异性比η和退偏比D的影响很小, 这是由于随着溶剂相对介电常数的增加, 一阶超极化率的分量︱βxxy︱和︱βy
基于Talbot效应的可调位相差二维六角位相阵列器的理论研究和数值模拟
陈云琳, 黎远安, 李海伟, 周波
2010, 59 (3): 1816-1822. doi: 10.7498/aps.59.1816
摘要 +
系统研究了基于Talbot效应的光栅阵列器,利用数值模拟方法开展了阵列器的理论研究,对二维振幅型与固定位相差型阵列器进行了分析,通过外加电场调制位相差可以很好的解决二维振幅型与固定位相差型阵列器后z处光强分布不可调节和工作易受温度影响的问题.推导了外加电场调制位相差位相型阵列器实现均匀光强分布的理论模型,并验证了Paturz等人的实验结果,为此种新型阵列器的研究提供了基础.
非相干耦合的亮和暗光伏空间孤子对的偏转特性
张冰志, 佘卫龙, 崔虎
2010, 59 (3): 1823-1830. doi: 10.7498/aps.59.1823
摘要 +
采用数值方法研究了在一个具有扩散效应的光伏光折变晶体中的非相干耦合的亮和暗光伏空间孤子对的偏转特性.结果表明,由于非相干相互作用,晶体中的一个亮孤子和一个暗孤子互相俘获,且两个孤子的中心沿着相同的轨迹移动.发现,当亮孤子的入射峰值强度不变时,通过调节暗孤子的入射背景强度可以控制亮孤子的偏转;当暗孤子的入射背景强度处于一个特殊值时,亮孤子的偏转被抑制,而当暗孤子的入射背景强度偏离这个特殊值时,亮孤子发生偏转.同样,当暗孤子的入射背景强度不变时,其偏转可以通过调节亮孤子的入射峰值强度来控制.
电控聚合物分散液晶全息透镜及特性研究
钟阳万, 郑继红, 温垦, 骆鑫盛, 庄松林
2010, 59 (3): 1831-1838. doi: 10.7498/aps.59.1831
摘要 +
报道位相型电控聚合物分散液晶(H-PDLC)全息衍射透镜的研制及特性研究,理论上,根据耦合波理论,研究了不同的相分离程度系数下,理想位相型电控聚合物分散液晶(H-PDLC)全息衍射透镜在可见光波长(400—800 nm)的衍射特性.实验研制了衍射效率最高为70%的电控H-PDLC变焦透镜样品,研究表明H-PDLC透镜具有优良的成像特性,和快速响应的电控开关特性,在光学成像系统,光通信系统中具有良好的应用前景.
低温等离子体增强化学气相沉积法制备Ge反opal三维光子晶体及其光学性能
李宇杰, 谢凯, 李效东, 许静, 韩喻, 杜盼盼
2010, 59 (3): 1839-1846. doi: 10.7498/aps.59.1839
摘要 +
通过溶剂蒸发对流自组装法制备SiO2三维有序胶体晶体模板,采用等离子体增强化学气相沉积法在200℃低温条件下填充高折射率材料Ge,获得了Ge反opal三维光子晶体.实现了低于GeH4热分解温度的低温填充.通过扫描电镜、X射线衍射仪和傅里叶变换显微红外光谱仪对Ge反opal的形貌、成分和光学性能进行了表征.结果表明:沉积得到无定型态Ge,退火后形成多晶Ge,Ge在SiO2微球空隙内填充致密均匀.Ge反opal的反射光谱有明显的光学反射峰,表现
电谐振器和磁谐振器构成的左手材料的实验验证
王甲富, 张介秋, 马华, 杨一鸣, 吴翔, 屈绍波, 徐卓, 夏颂
2010, 59 (3): 1847-1850. doi: 10.7498/aps.59.1847
摘要 +
加工、制作和测试了由电谐振器和磁谐振器构成的左手材料.首先分别测试了电谐振器、磁谐振器各自的传输频谱,得到各自的负参数区域,然后测试了由电谐振器和磁谐振器构成的左手材料的传输频谱,并提取了其等效介电常数和磁导率.实验结果表明,在电谐振器和磁谐振器各自传输禁带的重合区域,出现了一个通带,在该通带内,等效介电常数和磁导率同时为负,验证了材料的左手特性.
新型电谐振人工异向介质抑制阵列天线单元间互耦
唐明春, 肖绍球, 高山山, 官剑, 王秉中
2010, 59 (3): 1851-1856. doi: 10.7498/aps.59.1851
摘要 +
基于电谐振原理和镜像原理设计了一种周期性接地边耦合SRRs (split ring resonators)结构的新型电谐振人工异向介质,进而将该人工异向介质应用于抑制微带阵列天线元间的互耦.与传统微带阵列天线中的用于抑制互耦的电磁结构相比, 该人工电磁结构不仅体积小(厚度仅为0005 λ0),而且能获得优异的阵列单元间互耦抑制性能(抑制度达168 dB).该研究成果表明人工异向介质在高密度高性能微带天线阵列设计中具有良好的应用潜能.
色散对高能激光光纤前端FM-AM效应的影响
张小民, 王建军, 许党朋, 张锐, 林宏焕, 邓颖, 耿远超, 余晓秋, 黄小东
2010, 59 (3): 1857-1862. doi: 10.7498/aps.59.1857
摘要 +
正弦相位调制脉冲可以满足高能激光驱动器对宽带和束匀滑的要求,在光纤系统中传输后,由于光纤中群速度色散的作用,将会产生强度调制,从而加剧光纤功率放大器中的非线性效应和光谱整形的难度.通过对2 GHz,1425 GHz正弦相位调制脉冲经过不同光纤长度传输实验为例,结合光纤系统中色散对FM-AM效应影响的理论分析,发现2GHz相位调制脉冲的实验结果与模拟结果符合较好.
大模场面积光子晶体光纤耗散孤子锁模激光器
张鑫, 胡明列, 宋有健, 柴路, 王清月
2010, 59 (3): 1863-1869. doi: 10.7498/aps.59.1863
摘要 +
研制了一种基于掺Yb3+的双包层大模场面积偏振光子晶体光纤的耗散孤子锁模激光器.利用数值模拟分析了光纤激光器中耗散孤子动力学过程,与全正色散锁模激光器相比,脉冲窄化机理更加丰富,半导体可饱和吸收镜(SESAM)的非线性吸收,啁啾脉冲的光谱滤波以及光纤的增益色散同时起作用,这些因素使耗散孤子锁模更加容易实现,并且稳定运行.其中,光谱滤波的耗散过程是稳定锁模机制的主导因素,滤波片能够在频域和时域同时窄化脉冲,并且去除脉冲啁啾,限制脉冲在腔内始终小于1 ps.在实验上实现了无色散补偿腔中直
颗粒分层过程三维离散元法模拟研究
赵啦啦, 刘初升, 闫俊霞, 徐志鹏
2010, 59 (3): 1870-1876. doi: 10.7498/aps.59.1870
摘要 +
采用软球干接触模型对球形及非球形颗粒的分层过程进行了三维离散元法模拟研究,从颗粒间作用力、转动力矩和能量变化的角度分析了颗粒分层机理,讨论了颗粒的粒度比对分层速度的影响规律.结果表明,分层过程中,大颗粒比小颗粒活跃,非球颗粒由于具有较高的动能而比球颗粒活跃,在一定程度上弥补了颗粒形状对分层过程的影响.大颗粒间的平均法向、切向作用力、平均力矩及平均动能均大于小颗粒.颗粒分层速度随着粒度比的增加而显著增大,当粒度比大于临界粒度比3时,分层速度的增幅减缓.
热对流条件下双颗粒沉降的直接数值模拟
刘汉涛, 常建忠, 安康, 苏铁熊
2010, 59 (3): 1877-1883. doi: 10.7498/aps.59.1877
摘要 +
在任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法模拟等温惰性颗粒两相流的基础上,增加对能量方程的联立求解,对热对流条件下双颗粒的沉降进行了直接数值模拟.结果表明:双颗粒在等温流体、热流体和冷流体中运动形式是不同的,造成不同的主要因素是热对流引起了颗粒不同的动态尾迹,在热流体中颗粒尾部形成了涡的脱落,在冷流体中颗粒尾部形成了羽流.
热对流条件下固液密度比对颗粒沉降运动影响的直接数值模拟
仝志辉
2010, 59 (3): 1884-1889. doi: 10.7498/aps.59.1884
摘要 +
本文应用任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法对固液两相流流场中考虑热对流的非等温颗粒在竖直通道中的沉降运动进行了数值模拟.在牛顿流体中通过积分黏性应力和压力获得颗粒的受力跟踪颗粒运动,使用有限元方法数值求解流场的N-S方程和能量方程,模型不需经验假设.通过模拟来研究颗粒沉降的运动规律和热对流下固液密度比对固液两相流的影响作用.结果表明随着固液密度比的增加,颗粒经历了稳定沉降、周期性摆动,不规则摆动等过程;热对流使颗粒的摆动幅度和沉降速度发生变化;热对流对颗粒的影响作用随着固液密度比的增加而减小.
流体、等离子体和放电
等离子体天线表面电流分布与辐射特性研究
吴振宇, 杨银堂, 汪家友
2010, 59 (3): 1890-1894. doi: 10.7498/aps.59.1890
摘要 +
建立了表面波驱动等离子体天线装置, 提出了一种等离子体天线表面电流指数分布模型, 并利用该表面电流分布模型计算了天线的辐射方向图. 研究结果表明, 等离子体密度随轴向距离的增大呈指数衰减趋势. 正常工作状态下表面波波矢虚部随等离子体密度的增大而下降, 遵循与等离子体密度类似的指数衰减规律, 但其实部则基本保持不变. 等离子体天线的表面电流呈振幅指数衰减行波模式. 利用该表面电流分布模型计算得到的辐射方向图呈现典型的8字形分布, 与实验测量结果良好符合. 当射频功率减小, 等离子体天线辐射方向图宽化.
层流平衡相对论电子束束流特性的数值计算
刘静, 舒挺, 李志强
2010, 59 (3): 1895-1901. doi: 10.7498/aps.59.1895
摘要 +
通过对层流平衡相对论电子的运动微分方程组进行数值求解,得到正则角动量在pθ=0,pθ=const.和pθ∝r2三种情况下,束流的传输特性.针对pθ=0的相对论实心电子束,利用数值求解得到了与解析方法一致的结果,从而验证了数值方法的合理性;针对无法用解析方法求解的p
斜磁场中碰撞等离子体鞘层的玻姆判据
邹秀, 籍延坤, 邹滨雁
2010, 59 (3): 1902-1906. doi: 10.7498/aps.59.1902
摘要 +
采用双流体模型研究了斜磁场作用下的碰撞等离子体鞘层的玻姆判据,讨论了磁场对鞘层玻姆判据的影响.结果表明:玻姆判据存在上限和下限,磁场强度、角度以及离子进入鞘层的状态都对离子马赫数的取值范围有影响.
长脉冲相对论扩展互作用腔振荡器的初步研究
黄华, 罗雄, 雷禄容, 罗光耀, 张北镇, 金晓, 谭杰
2010, 59 (3): 1907-1912. doi: 10.7498/aps.59.1907
摘要 +
提出并研制成功了基于渡越时间效应、并开耦合孔锁定的长脉冲、重复频率运行的相对论扩展互作用腔振荡器(relativistic extended interaction cavity oscillator, REICO).将理论分析、数值模拟和实验研究紧密结合,分析了长脉冲REICO实验中模式竞争和脉冲缩短的根源,提出了开耦合孔的三间隙扩展互作用腔结构,有效抑制了长脉冲束流调制的模式竞争和脉冲缩短问题,使调制束流脉宽由60 ns提高到140 ns,调制电流幅度由2 kA提高到5 kA,通过优化REICO参数,
半腔靶M带X射线角分布测量与模拟
蒙林, 黄天晅, 蒋炜, 周近宇
2010, 59 (3): 1913-1916. doi: 10.7498/aps.59.1913
摘要 +
在“神光Ⅱ”实验条件下,通过在半腔靶底部的漏口来测量内爆靶丸附近的M带X射线发射的角分布.介绍了试验中采用的诊断方法和试验方法,并给出了典型的实验结果.此外,利用视角因子程序,对该实验的X射线角分布进行了模拟.经过对比,发现实验结果与视角因子程序模拟结果相符,从半腔靶底部漏口出射的M带X射线不遵从cosθ分布.实验结果和模拟结果的比较有助于提高对黑腔物理图像的理解,并为内爆实验设计提供实验依据.
介质阻挡放电中放电丝结构相变过程研究
董丽芳, 杨玉杰, 范伟丽, 岳晗, 王帅, 肖红
2010, 59 (3): 1917-1922. doi: 10.7498/aps.59.1917
摘要 +
在氩气和空气混合气体介质阻挡放电中,研究了放电丝结构随外加电压及气体压强的变化,并从二维体系相变的角度进行了分析.随着电压的增加,放电丝结构的演变过程为:稀疏的随机放电丝—稠密的随机放电丝—六边形结构—超六边形结构—混沌态, 此过程相应于二维体系的气相—液相—简单晶体—超点阵晶体—液相的相变过程.实验还研究了相变过程中超六边形形成中晶格常数及相邻格点间距离的变化、超六边形结构中大点的形成过程以及超六边形结构的Penta-Hepta缺陷.
凝聚物质:结构、热学和力学性质
基于有限元法分析宝石级金刚石的合成腔体温度场
张聪, 韩奇钢, 马红安, 肖宏宇, 李瑞, 李战厂, 田宇, 贾晓鹏
2010, 59 (3): 1923-1927. doi: 10.7498/aps.59.1923
摘要 +
以有限元法为理论分析手段模拟分析了温度梯度法合成宝石级金刚石大单晶的腔体温度场,实现了对宝石级金刚石的合成腔体内各位置温度同时测量.模拟结果表明:在宝石级金刚石合成过程中,其温度分布呈不均匀分布.腔体内高温区分布在样品(碳源+触媒)边缘,低温区分布在籽晶附近.样品腔内热量的传递方式和样品腔内的碳源输运方式相同,均由碳源的两侧向籽晶附近传输.籽晶附近轴向温度梯度大于径向温度梯度,导致单位时间内其轴向生长尺寸大于径向生长尺寸.宝石级金刚石腔体温度场分析的理论模型的成功构建,为新型宝石级金刚石腔体的研制提供了良

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AlSb/GaAs(001)失配位错的高分辨电子显微学研究
邹进, 温才, 李方华, 陈弘
2010, 59 (3): 1928-1937. doi: 10.7498/aps.59.1928
摘要 +
用200 kV 六硼化镧光源的高分辨透射电子显微镜观察了AlSb/GaAs(001)外延薄膜的失配位错,结合解卷处理方法把[110]高分辨电子显微像转换为试样的结构投影图,其分辨率接近电子显微镜的信息极限.根据赝弱相位物体近似像衬理论,通过分析AlSb薄膜完整区解卷像的衬度随试样厚度的变化,确定了哑铃原子对中Al和Sb原子的位置.在此基础上构建出失配位错的结构模型,再结合模拟像与实验像的匹配,确定了AlAs型界面以及Lomer和60°两类失配全位错的核心结构.

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电解精炼制备太阳级硅杂质行为研究
贾明, 田忠良, 赖延清, 李劼, 伊继光, 闫剑锋, 刘业翔
2010, 59 (3): 1938-1945. doi: 10.7498/aps.59.1938
摘要 +
在氟化物电解质体系下,把Cu与冶金级多晶硅熔配成合金作为阳极,利用杂质与硅析出电位的差别,通过控制电解工艺条件和参数,对冶金硅进行了电解精炼提纯研究.结果表明,阳极铜硅合金对硅中的杂质有滞留作用,且在大电流密度下Cu不会随着合金中硅的减少而溶解到电解质中;预电解对电解质净化效果明显,XRF分析表明P含量从10降为1 ppmw;阴极电沉积的硅呈颗粒状,并与电解质混杂,随着电解时间的延长,分散的硅的颗粒聚集成1—2 cm直径的大尺寸硅球.ICP-AES分析表明,最后得到的产物硅与冶金级硅相比,硼含量由127
碳纳米管/四针状纳米氧化锌复合涂层的电磁波吸收特性
黄运华, 余海波, 王建, 李会峰, 张跃
2010, 59 (3): 1946-1951. doi: 10.7498/aps.59.1946
摘要 +
以碳纳米管(CNT)和四针状纳米氧化锌(NT-ZnO)混合物作为吸收剂、环氧树脂(EP)为黏结剂制备吸波涂层,研究不同CNT和NT-ZnO含量对吸波性能的影响.采用三次刷涂后,发现当CNT含量达到12%,NT-ZnO的含量为8%、涂层厚度为15 mm时,吸波涂层的最小反射率为-2307 dB,小于-10 dB的吸波带宽为5 GHz,涂层的面密度2 kg/m2复合涂层的吸波性能比纯CNT和纯NT-ZnO涂层有显著的提高,并对其吸波机理进行了分析.
[110]Au纳米线在加温过程中结构与热稳定性的原子级模拟研究
刘丽, 田惠忱, 文玉华
2010, 59 (3): 1952-1957. doi: 10.7498/aps.59.1952
摘要 +
采用分子动力学方法结合量子修正Sutton-Chen型多体力场,对[110]Au纳米线在升温过程中的结构与热稳定性进行了研究,并引入Lindemann指数和最小半径来研究它的熔化机理和形状演化.结果表明:纳米线在预熔之前,局部区域发生了由fcc到hcp的结构转变.纳米线的预熔首先出现表面上,然后向内部传播,最后才完全熔化为液态结构.纳米线在完全熔化后才开始出现径缩,并最终断裂成为球形纳米团簇.
电学参数对胶体中工业纯钛微弧氧化膜特性的影响
陈根余, 吴汉华, 李乐, 常鸿, 唐元广
2010, 59 (3): 1958-1963. doi: 10.7498/aps.59.1958
摘要 +
利用自制多功能微弧氧化(MAO)电源对处在胶体中的工业纯钛表面进行了MAO处理,比较系统地研究了电压脉冲的峰值(U)和占空比(d)对膜层的生长特性、微观结构、相结构和处理后试样耐腐蚀性能的影响.结果表明,随着U的增加或d的加大,膜厚几乎呈线性增加,膜表面微孔尺寸和粗糙度逐渐增大,微孔密度逐渐减小.膜层主要由致密层组成,除U=450 V, d=10%时制备试样的膜层中含有少量锐钛矿相TiO2外,其他试样
镓铝双质掺杂提高晶闸管性能的机理研究
王公堂, 刘秀喜
2010, 59 (3): 1964-1969. doi: 10.7498/aps.59.1964
摘要 +
依据Ga,A1在Si和SiO2中的扩散行为和特性,采用SiO2/Si系统,利用磁控装置精确控制Ga掺杂量,实现镓铝双质掺杂在同一扩散炉中经一次高温连续完成.该项掺杂技术能实现Si中的高均匀掺杂,扩散参数具有良好的重复性和一致性,可获得较理想的杂质浓度分布.Ga,Al与Si的共价半径相接近,高温后又采取缓慢降温等措施,能明显减少晶格缺陷,提高少子寿命,降低压降.研究了受主双质掺杂与晶闸管参数之间的关系,并对镓铝双质掺杂提高晶闸管性能的机理进行了深入的分析与讨论.研
超陡倒掺杂分布对超深亚微米金属-氧化物-半导体器件总剂量辐照特性的改善
鲁庆, 王文华, 安霞, 黄如, 王思浩
2010, 59 (3): 1970-1976. doi: 10.7498/aps.59.1970
摘要 +
析了沟道中超陡倒掺杂和均匀掺杂两种情况下超深亚微米MOS器件的总剂量辐照特性,主要比较了两种掺杂分布的器件在辐照情况下的泄漏电流与阈值电压的退化特性.结果表明,在辐照剂量500 krad情况下,由于器件俘获的空穴量饱和,超陡倒掺杂的改善没有那么明显.但超陡倒掺杂的阈值电压漂移量比均匀掺杂的情况小约40 mV.超陡倒掺杂有利于改善器件的总剂量辐照特性.文中还给出了用于改善器件辐照特性的超陡倒掺杂分布的优化设
抛物面型X射线组合折射透镜聚焦性能的理论与实验研究
乐孜纯, 董文, 刘魏, 张明, 全必胜, 刘恺, 梁静秋, 梁中翥, 朱佩平, 伊福廷, 黄万霞
2010, 59 (3): 1977-1984. doi: 10.7498/aps.59.1977
摘要 +
结合衍射理论和矩阵光学方法得出抛物面型X射线组合折射透镜的光学性能指标(包括其焦距的严格表达式、薄透镜近似的判定准则、透过率和有效孔径,以及极限聚焦光斑尺寸等).采用X射线深度光刻技术实际制作了PMMA材料抛物面型X射线组合折射透镜并给出了工艺测试结果.最后在北京同步辐射装置(BSRF)上,实际构建了基于3种不同结构参数的PMMA材料抛物面型X射线组合折射透镜的微束聚焦实验系统.并实际测试了其聚焦性能,均获得了良好的聚焦效果,给出实测结果并对实测结果进行了分析和讨论.
互补金属氧化物半导体器件空间低剂量率辐射效应预估模型研究
何宝平, 姚志斌
2010, 59 (3): 1985-1990. doi: 10.7498/aps.59.1985
摘要 +
给出了一种新的预估互补金属氧化物半导体器件(CMOS器件)空间低剂量率辐射效应模型,相对线性响应预估模型,该模型在预估CMOS器件低剂量率辐射效应方面更接近实际试验结果,且不同剂量率辐射试验结果证实了所建模型的正确性.最后利用新建模型对处于空间低剂量率环境下CMOS器件的敏感参数进行了预估.
Li2NH晶体结构建模和电子结构的第一性原理研究
于大龙, 陈玉红, 张材荣, 曹一杰
2010, 59 (3): 1991-1996. doi: 10.7498/aps.59.1991
摘要 +
基于密度泛函理论的赝势-平面波方法,采用三种模型分别研究Li,N原子对N—H键方位的影响以及N—H键间的相互影响,得到了Li2NH的晶体结构和H原子的占位位置.计算结果表明:Li2NH晶体为层状结构,空间群为P42,晶胞中4个N—H键分为两层,层内N—H键为反平行排列,层间N—H键为垂直排列.态密度和电子局域函数(ELF)分析表明,N—H键呈明显的共价键特性,Li和N—H键呈明显的离子键相互作用.可逆储氢反应Li2<
一种基于延时和带宽约束的纳米级互连线优化模型
朱樟明, 郝报田, 李儒, 杨银堂
2010, 59 (3): 1997-2003. doi: 10.7498/aps.59.1997
摘要 +
基于RLC互连线延时模型,通过缓冲器插入和改变互连线宽及线间距,提出了一种基于延时和带宽约束的互连功耗-缓冲器面积的乘积优化模型.基于90 nm,65 nm和45 nm CMOS工艺验证了互连线优化模型,在牺牲1/3和1/2的带宽的前提下,平均能够节省46%和61%的互连功耗,以及65%和83%的缓冲器面积,能应用于纳米级SOC的计算机辅助设计.
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
PtN2的结构和力学性质的第一性原理计算
程新路, 李德华, 朱晓玲, 苏文晋
2010, 59 (3): 2004-2009. doi: 10.7498/aps.59.2004
摘要 +
采用平面波赝势密度泛函理论方法计算了PtN2的坐标、平衡态的晶格常数、体弹模量、剪切模量和弹性常数,计算结果与已有的实验值和理论值符合较好.通过能量与体积曲线,可知STAA结构比黄铁矿结构具有更低的能量.根据计算结果和Pugh提出的经验判据,PtN2是易脆的硬物质,随着压强增加PtN2的脆性逐渐过渡到延性.两种结构的能带结构和态密度表明了黄铁矿结构的PtN2是半导体而STAA
C20F20分子电子输运性质的第一性原理研究
安义鹏, 杨传路, 王美山, 马晓光, 王德华
2010, 59 (3): 2010-2015. doi: 10.7498/aps.59.2010
摘要 +
利用第一性原理密度泛函理论和非平衡格林函数方法研究了C20F20分子的电子输运性质. 计算得到了C20F20分子的平衡电导为0385 G0 其I-V曲线表现出较好的线性特性. 在有限偏压范围内具有较稳定的电导值, 可以用于制备稳恒电阻分子器件.
OsSi2电子结构和光学性质的研究
李旭珍, 谢泉, 陈茜, 赵凤娟, 崔冬萌
2010, 59 (3): 2016-2021. doi: 10.7498/aps.59.2016
摘要 +
采用基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,对正交相OsSi2的电子结构、态密度和光学性质进行了理论计算,能带结构计算表明它是一种间接带隙半导体,禁带宽度为0813 eV;其价带主要由Os的5d和Si的3p态电子构成;导带主要由Si的3s,3p以及Os的5d态电子构成;静态介电常数ε1(0)=1543; 折射率n=393并利用计算的能带结构和态密度分析了OsSi2的介电函数、吸收系数、折射率、反射率、
铂族及过渡金属对Ti合金钝化影响机理研究
张国英, 张辉, 吴建军, 杨丽娜
2010, 59 (3): 2022-2026. doi: 10.7498/aps.59.2022
摘要 +
采用递归法计算了Ti合金的电子结构,从电子层面证实了Ni, Co, Pt, Ru, Ir在合金表面偏聚.聚集的Ni, Co以团簇的形式分布在合金表面,Pt, Ru, Ir与钛形成有序相.合金元素团簇与不含合金元素的Ti区形成微电池,在腐蚀介质的作用下使Ti优先分解,留下难溶的合金元素的颗粒在合金表面形成富集层.有序相中Ti的活性高于合金元素,Ti溶解,同样留下合金元素的颗粒在合金表面形成富集层.合金元素的富集层通过电催化作用促进Ti合金的钝化,从而提高Ti合金的抗腐蚀能力.同时添加贵金属和过渡元素(Ru和
Si基外延Ru2Si3电子结构及光学性质研究
崔冬萌, 谢泉, 陈茜, 赵凤娟, 李旭珍
2010, 59 (3): 2027-2032. doi: 10.7498/aps.59.2027
摘要 +
采用基于第一性原理的赝势平面波方法,对异质外延关系为Ru2Si3 (100)//Si(001),取向关系为Ru2Si3[010]//Si[110]正交相的Ru2Si3平衡体系下的能带结构、态密度和光学性质等进行了理论计算.计算结果表明:当晶格常数a取值为1093 nm时,正交相Ru2Si3处于稳定状态并且是具有带隙值
DNA模型的有限格点系的严格对角化解
黄书文, 刘涛, 汪克林
2010, 59 (3): 2033-2037. doi: 10.7498/aps.59.2033
摘要 +
讨论了DNA一维Holstein模型的严格对角化求解方法,在此基础上比较它与相干态变分法的结果,从而对后者的可靠性及精确程度进行检验,得到的结果表明两者确有明显的差异,严格对角化解方法得到的基态能量更低,达到饱和情形的格点数更少,本方法不仅可以讨论系统的基态,而且还能给出其能谱及激发态.严格对角化解方法对DNA的研究较之变分法的讨论有显著的改进.
氧化处理的蓝宝石基片上沉积的ZnO/MgO多量子阱的结构及光学性质研究
栾田宝, 刘明, 鲍善永, 张庆瑜
2010, 59 (3): 2038-2044. doi: 10.7498/aps.59.2038
摘要 +
采用射频反应磁控溅射的方法,在经过氧化处理的Al2O3(0001)基片上制备了具有良好调制结构的ZnO/MgO多层膜量子阱.利用X射线反射率测量、X射线衍射分析、电子探针显微分析、原子力显微镜、透射光谱以及光致发光光谱等表征技术,研究了ZnO/MgO多量子阱的结构、表面形貌和光致发光等特性.XRD以及扫描的结果表明多层膜样品具有高c轴择优取向并且与蓝宝石基片有良好的外延关系.通过X射线反射率测量的结果得到多量子阱的调制周期,结合电子
GeSe2-Sb2Se3-CsCl玻璃的光学性质与析晶动力学研究
沈祥, 聂秋华, 徐铁峰, 戴世勋, 王训四, 吴礼刚
2010, 59 (3): 2045-2050. doi: 10.7498/aps.59.2045
摘要 +
采用熔融淬冷法制备了20GeSe2-(80-x)Sb2Se3-xCsCl(x=2,4,8,10 mol%)硫卤玻璃系统,测试了样品在可见至中远红外区域的透过光谱,研究了硫卤玻璃中CsCl对玻璃短波吸收限的影响;并测试了典型的20GeSe2-76Sb2Se3-4CsCl样品在不同升温速率下的DTA曲线,利用非等温方法研究了其析晶动力学;
ZnO原子链的结构稳定性和电子性质的第一性原理研究
汪志刚, 张杨, 文玉华, 朱梓忠
2010, 59 (3): 2051-2056. doi: 10.7498/aps.59.2051
摘要 +
本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,研究了ZnO原子链的结构稳定性和电子性质.结果表明:ZnO分子可以形成直线形结构、梯子形结构以及双梯子形结构等一维链式结构,而之字形链状结构是不能稳定存在的.计算结果也表明:这些稳定存在的一维原子链结构均表现出间接带隙的特征,而之字形结构的原子链却表现出了类似金属的能带特征.
基于Al2O3/Pt纳米晶/HfO2叠层的MOS电容存储效应研究
黄玥, 苟鸿雁, 廖忠伟, 孙清清, 张卫, 丁士进
2010, 59 (3): 2057-2063. doi: 10.7498/aps.59.2057
摘要 +
采用电子束蒸发Pt和后快速热退火的方法,研究了退火条件对Pt纳米晶的生长特性的影响,结果显示Pt纳米晶的密度随退火温度的升高和退火时间的延长均表现出先增大后减小的趋势.在800℃下退火20 s能得到分布均匀的、密度为30×1011 cm-2的Pt纳米晶.进一步研究了基于Al2O3/Pt纳米晶/HfO2叠层的MOS电容结构的存储效应,表明其在-3—+8 V扫描电压范围下C-V<
应变Si/(001)S1-xGex本征载流子浓度模型
宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 戴显英, 宣荣喜
2010, 59 (3): 2064-2067. doi: 10.7498/aps.59.2064
摘要 +
利用应变Si CMOS技术提高载流子迁移率是当前研究发展的重点,本征载流子浓度是应变Si材料的重要物理参数,也是决定应变Si器件电学特性的重要参量.本文基于K.P理论框架,从分析应变Si/(001)Si1-xGex材料能带结构出发,详细推导建立了300K时与Ge组分(x)相关的本征载流子浓度模型.该数据量化模型可为Si基应变器件物理的理解及器件的研究设计提供有价值的参考.
磁场退火对Co基熔体抽拉丝巨磁阻抗效应的影响
张树玲, 孙剑飞, 邢大伟
2010, 59 (3): 2068-2072. doi: 10.7498/aps.59.2068
摘要 +
对Co基熔体抽拉非晶丝进行了普通炉内退火和不同磁场强度(500 Oe,1600 Oe,4000 Oe)下的横向和纵向磁场退火,利用HP4192阻抗分析仪和Lakeshore7407VSM分析了退火态样品的巨磁阻抗(GMI)效应和软磁性能.研究结果表明,纵向磁场降低了环向各向异性,纵向磁场退火样品GMI效应降低且GMI曲线为单峰,最大阻抗变化率ΔZ/Z为131%,磁场响应灵敏度为7%/Oe;而横向磁场提高了环向畴体积,增加了环向各向异性场,导致退火样品GMI曲线随频率升高由单峰转
从自旋冰到自旋液态的渡越——结构与磁性质的演化
袁慧, 尹镝, 汤征, 刘雍, 熊锐, 石兢
2010, 59 (3): 2073-2077. doi: 10.7498/aps.59.2073
摘要 +
使用固相反应法得到了Ho2-xTbxTi2O7(x=0,05,1,15,2)系列多晶样品.X射线衍射(XRD)实验与2K到300K温度区间的直流磁化率测量结果显示,随着Tb即是x的增加,体系由自旋冰Ho2Ti2O7向自旋液Tb2Ti2O7
BiFeO3纳米粉的制备、结构表征及铁磁特性
张嬛, 刘发民, 丁芃, 钟文武, 周传仓
2010, 59 (3): 2078-2084. doi: 10.7498/aps.59.2078
摘要 +
采用溶胶-凝胶法成功地制备出BiFeO3纳米粉,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)测量分析了其结构与形貌,结果发现:胶体经700℃烧结2—25 h后,形成了30 nm左右的较纯相BiFeO3粉末,该样品为六角晶系,R3-m[166]空间群,晶胞参数为a=b=05580 nm,c=06939 nm,其(101)面晶面间距为0396 nm左右,(
束状形貌Co89Cu11纳米线阵列的制备及其磁性研究
赵建玲, 李养贤, 刘晓旭, 王鸿雁, 刘宝海, 朱伟, 冯琳, 吴光恒
2010, 59 (3): 2085-2089. doi: 10.7498/aps.59.2085
摘要 +
利用直流电化学沉积法通过调节沉积参数在多孔阳极氧化铝模板中制备出了束状形貌的Co89Cu11纳米线阵列.结构分析表明,束状结构就是沿纳米线长轴方向密集排列的堆垛层错,根据CoCu纳米线的生长机理对这种结构的形成进行了解释.在相同成分比的情况下,该结构的Co89Cu1纳米线阵列具有明显优于一般结构的矩形比(S∥=096),说明该结构的纳米线阵列的形状各向异性远好于一般结构.通过磁性测
Co纳米线磁矩反转动态过程的有限元微磁学模拟
陆海鹏, 韩满贵, 邓龙江, 梁迪飞, 欧雨
2010, 59 (3): 2090-2096. doi: 10.7498/aps.59.2090
摘要 +
采用有限元微磁学模拟方法研究了Co纳米线在不同外加恒磁场下磁矩的翻转过程.研究结果表明在直径为10 nm的Co纳米线内,经过一定的形核时间将在其一端形成一个反向磁畴.磁畴壁的类型为横向畴壁,该畴壁将在一外加恒定磁场的驱动下匀速地从一端运动到另一端.畴壁的运动速度与外加磁场大小呈线性关系.在H为1000 kA/m时,发现在纳米线的两端均会形成一个“头对头”的反向磁畴.计算结果表明,畴壁内磁矩的方向旋转一个周期所导致的畴壁运动的距离相同,与外加磁场强度无关.
空间目标表面材料光谱双向反射分布函数测量与建模
袁艳, 孙成明, 张修宝
2010, 59 (3): 2097-2103. doi: 10.7498/aps.59.2097
摘要 +
介绍了双向反射分布函数(BRDF)的绝对测量原理和方法,选用光谱分辨率为3 nm的光谱辐射度计及精度为001°的三维转角系统,搭建了BRDF自动测量平台,对空间目标表面包覆材料在400—2500 nm的光谱BRDF进行了测量.结果表明,BRDF曲线极大值所对应的散射角度一般在镜反射方向左右,其余BRDF值随散射角变化很平缓,从中间向两边逐渐变小,近似成余弦分布.测量误差为495%.应用模拟退火算法,结合BRDF五参量统计模型,获得了测量光谱范围内各波长对应的共2101组五参量值,通过对比参量计算结果和
动态荷载下石英玻璃的透光性及损伤演化研究
李永宏, 刘福生, 马海云, 程小理, 马小娟, 孙燕云, 张明建, 薛学东
2010, 59 (3): 2104-2108. doi: 10.7498/aps.59.2104
摘要 +
在一级轻气炮上,利用光透射测量技术观测了石英玻璃在冲击(低于它的Hunoniot弹性极限)以及冲击后再卸载过程中的透射率随时间变化特征.发现石英玻璃在18 GPa附近的冲击条件下,15 μs内保持了良好的透明性.但处于压缩透明状态的石英玻璃在卸载波的作用下其透明状态仅维持约07 μs,透射率在随后的08 μs内下降了约30%.这一现象是由石英玻璃在卸载波的作用下发生损伤所致.透光性的时间效应与玻璃中局部损伤及演化特性密切相关,球状粒子的生长和散射模型对这一现象给出了合理解释.对Dolan等人[
物理学交叉学科及有关科学技术领域

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锂离子电池Sn-Ti合金负极材料的制备及性能研究
侯贤华, 胡社军, 石璐
2010, 59 (3): 2109-2113. doi: 10.7498/aps.59.2109
摘要 +
采用磁控溅射沉积技术制备了纳米级Sn-Ti合金负极材料,并用X射线衍射和扫描电子显微镜进行表征,用高精度电池测试系统进行充放电和循环伏安测试.结果表明先镀Sn后镀Ti(Sn/Ti复合膜)和先镀Ti后镀Sn(Ti/Sn复合膜)具有很大的性能差异,其中Sn/Ti复合膜具有优异的循环稳定性和较高的可逆容量.首次放电容量和充电容量分别为9275 mAh/g和6954 mAh/g,首次库仑效率为75%,经30次循环后,该电极的放电容量保持为4152 mAh/g,这主要归因于活性物质Sn与电解液界面之间存在非活
原位自生20vol.%TiCP/LD7Al基复合材料蠕变的应力指数和门槛应力
郝秋红, 白邦伟, 刘日平, 马明臻, 宋爱君, 张卫国, 嵇峰
2010, 59 (3): 2114-2119. doi: 10.7498/aps.59.2114
摘要 +
在523 K,573 K和623 K恒应力压缩条件下研究了原位自生20vol%TiCp/LD7Al基复合材料和LD7Al合金的高温蠕变行为.对蠕变速率与外加应力在双对数坐标中进行拟合,获得了复合材料和基体铝合金的应力指数;通过在幂率方程中引入有效应力(σ-σ0),对实验数据进行线性回归外推至零蠕变速率得到相应的门槛应力.实验结果显示,复合材料的应力指数和门槛应力均高于LD7Al合金.TiC颗粒的存在,明显改善了LD7Al合金的高温蠕变
邻苯二甲酸二甲酯晶体中裂纹愈合效应的力学谱研究
王丽娜, 郭秀珍, 吴娜娜, 张丽, 周恒为, 张晋鲁, 黄以能
2010, 59 (3): 2120-2125. doi: 10.7498/aps.59.2120
摘要 +
推广应用应力诱导裂纹和裂纹愈合的新方法(RMS-CH方法,Wu等,Appl. Phys. Lett. 92 011918-1(2008))于晶体材料的应力诱导裂纹和裂纹愈合过程的实时检测.对邻苯二甲酸二甲酯晶体的测量结果表明,在定升温速率条件下:1)裂纹愈合的速率随温度变化表现为较为尖锐的单峰,对应的峰温可以作为裂纹愈合的特征温度Tcch,且Tcch=206 K;2)裂纹愈合速率峰是不对称的
阴极功函数和激子产生率对肖特基接触单层有机太阳能电池开路电压的影响研究
孟卫民, 李荣华, 马朝柱, 汪润生, 谢宏伟, 王颖, 叶早晨, 彭应全
2010, 59 (3): 2126-2130. doi: 10.7498/aps.59.2126
摘要 +
运用数值方法系统研究了阴极功函数,激子产生率和温度对肖特基接触单层有机太阳能电池开路电压的影响,分析了开路电压条件下有机太阳能电池有机层内载流子和电场的分布.结果表明在阳极功函数一定时开路电压随着阴极功函数(Wc)的降低而增大,当Wc接近有机材料的最低未被占据分子轨道(LUMO)能级时开路电压不再增大而达到一个饱和值,饱和开路电压随激子产生率的提高而增大;对于给定的阳极和阴极功函数,开路电压随激子产生率的提高而增大并在激子产生率达到一
制膜工艺对聚合物太阳电池性能影响的研究
徐苗, 彭俊彪
2010, 59 (3): 2131-2136. doi: 10.7498/aps.59.2131
摘要 +
用渡越时间法(TOF)分别测试了采用旋涂和滴涂方法制备的poly[2-methoxy-5-(2′-ethylhexyloxy)-1,4- phenylenevinylene](MEH-PPV)薄膜的空穴迁移率,用原子力显微镜对这两种方法制备的薄膜表面形貌进行了研究.结果表明使用滴涂法有利于聚合物形成有序薄膜结构,能有效提高空穴迁移率.用滴涂法制备的基于MEH-PPV:phenyl C61- butyric acid methyl ester(PCBM)共混薄膜的太阳电池,对比用旋涂法制备的太阳电池,其能量
采用磁电换能器的振动能量采集器
代显智, 文玉梅, 李平, 杨进, 江小芳
2010, 59 (3): 2137-2146. doi: 10.7498/aps.59.2137
摘要 +
采用磁致伸缩/压电层合磁电换能器设计了一个振动能量采集器,该能量采集器采用悬臂梁作为振动敏感机构,并用四个NdFeB磁铁组成磁路放在悬臂梁末端.该磁路在空气隙中产生梯度较大的非均匀磁场,使得磁电换能器在较小的振动下感应到较大的磁场变化量,输出较高的功率.利用等效磁荷理论,分析了空气隙磁场分布以及振动时磁路受到的磁力,并用林斯泰特-庞加莱法研究了能量采集器的非线性振动特性,同时将能量采集器的振动方程和换能器的磁电特性结合,分析了能量采集器谐振时的机-磁-电转换特性.通过实验表明:理论与实验符合得较好,且在加
分数阶FitzHugh-Nagumo模型神经元的动力学特性及其同步
刘勇, 谢勇
2010, 59 (3): 2147-2155. doi: 10.7498/aps.59.2147
摘要 +
通过对分数阶FitzHugh-Nagumo模型神经元的研究,当外加电流强度作为分岔参数时,发现这种模型神经元从静息态到周期放电态所经历的Hopf分岔点不同于相应的整数阶模型神经元的分岔点;而且分数阶FitzHugh-Nagumo模型神经元呈现周期放电的外加电流强度的范围比相应的整数阶模型神经元的范围小,然而放电频率却比相应的整数阶模型神经元的放电频率高.同时还揭示在周期放电的情况下分数阶FitzHugh-Nagumo模型神经元之间的同步速率比相应的整数阶模型神经元之间的同步速率快.在数值模拟分数阶微分方程
地球物理学、天文学和天体物理学
降雨对微波传输特性的影响分析
刘西川, 高太长, 秦健, 刘磊
2010, 59 (3): 2156-2162. doi: 10.7498/aps.59.2156
摘要 +
在归一化雨滴谱分布、雨滴的介电模型和Mie散射理论的基础上计算群雨滴在微波波段的散射和衰减特性,讨论分析雨滴谱分布、降雨强度、入射波频率和温度等因素对微波传输特性的影响.数值模拟结果表明,不同谱分布的群雨滴散射能力从大到小依次为JD,MP,Gamma和JT分布,降雨强度对微波传输特性的影响最大,入射波频率次之,温度的影响最小.所得出的结论有助于准确评估降雨对微波传输的影响以及提高利用测雨雷达和毫米波雷达等定量探测降水的精度.
COSMIC掩星电离层资料反演以及结果验证
徐贤胜, 洪振杰, 刘荣建, 郭鹏
2010, 59 (3): 2163-2168. doi: 10.7498/aps.59.2163
摘要 +
通过COSMIC掩星电离层观测资料L1和L2相位组合,得到相对总电子含量TEC;利用非掩星的辅助观测数据校正TEC,消除LEO卫星高度以上的TEC部分;在电子密度局部球对称假设和信号直线传播的近似下,通过Abel积分变换可以得到电子密度垂直廓线.将2007年度中与电离层测高仪站点经度差小于10°,纬度差小于2°的4903个COSMIC掩星电离层资料与相对应的电离层测高仪数据进行比较,F2层的临界频率f0F2的标准差约为059
半绝缘等离子体波导太赫兹量子级联激光器工艺研究
黎华, 韩英军, 谭智勇, 张戎, 曹俊诚
2010, 59 (3): 2169-2172. doi: 10.7498/aps.59.2169
摘要 +
采用气态源分子束外延设备生长了GaAs/AlGaAs束缚态到连续态跃迁结构的太赫兹(THz)量子级联激光器(QCL)有源区结构,研究了半绝缘等离子体波导THz QCL的器件工艺,采用远红外傅里叶变换光谱仪以及探测器测量了器件的电光特性.器件激射频率为32 THz,10 K下的阈值电流密度为275 A/cm2.