Vol. 59, No. 11 (2010)
2010年06月05日
总论
2010, 59 (11): 7531-7534.
doi: 10.7498/aps.59.7531
摘要 +
利用自主研制的平面低温冷冻靶系统和低温红外光谱测量系统,测量低温条件下液态氢的红外吸收谱,得出基频Q1(0)吸收峰位在4237.3 cm-1处,随着温度从19.75 K降到16.75 K,吸收峰位几乎没有发生移动,而吸收增强. 基于量子力学的非简谐近似,研究了氢分子的振动频率,得出H2的红外吸收频率与实验结果值一致.
2010, 59 (11): 7535-7539.
doi: 10.7498/aps.59.7535
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为解决传统图像插值算法存在的边缘模糊和边缘锯齿,提出了一种基于像素点模糊隶属度的图像自适应插值方法. 该方法首先根据图像的梯度与相角特性,确定像素点的模糊隶属度,再根据图像的局部不对称性在一维方向上修正插值点空间距离,并将一维修正结果转化到二维图像空间,最终将修正后的空间距离应用到传统双线性插值和双立方插值中. 实验结果表明,该算法改善了图像的信噪比,有效抑制了边缘锯齿和边缘模糊的发生.
2010, 59 (11): 7540-7545.
doi: 10.7498/aps.59.7540
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利用投射方程法和变量分离法,得到了(2+1)维非对称 Nizhnik-Novikov-Veselov 系统的新显式精确解. 根据得到的孤波解,构造出了该系统的多孤子和分形孤子.
2010, 59 (11): 7546-7551.
doi: 10.7498/aps.59.7546
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针对实际网络中节点存在抗攻击差异以及边的非均匀传输等情况,基于平均场理论,提出具有抗攻击差异和非均匀传输特性的网络病毒传播平均场SIR模型. 该模型中,通过引入脆弱性函数和传输函数,分别描述节点的抗攻击差异以及边的非均匀传输能力. 通过对所提模型的分析,得到传播阈值的理论结果. 理论分析和仿真表明,节点的抗攻击差异以及边的非均匀传输,都可导致出现正的传播阈值,使得病毒传播风险有效降低.
2010, 59 (11): 7552-7555.
doi: 10.7498/aps.59.7552
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研究完整系统Appell方程Mei对称性导致的一种新型守恒量.首先,给出完整系统Appell方程Mei对称性的定义和判据.其次,得到用Appell函数表示的完整系统Appell方程Mei对称性导致的一种新型守恒量.最后,举例说明由所得结果可找到新的守恒量.
2010, 59 (11): 7556-7563.
doi: 10.7498/aps.59.7556
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耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD)作为一种介观尺度拉格朗日型粒子方法,已经成功地应用于微纳米流动和生化科技的研究中. 复杂固体壁面的处理和壁面边界条件的实施一直是DPD方法发展及应用的一个障碍. 提出了处理复杂固体壁面的一种新的方法. 复杂固体区域通过冻结随机分布并且达到平衡状态的DPD粒子代表;所冻结的DPD粒子位于临近流动区域的一个截距内;在靠近固体壁面的流动区域中设置流动反弹层,当流动DPD粒子进入此流动层后反弹回流动区域. 应用这种固体壁面处理方法
2010, 59 (11): 7564-7569.
doi: 10.7498/aps.59.7564
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基于双曲函数法的思想,通过选择新的展开函数,得到了modified Korteweg-de Vries (mKdV) 方程的几类精确解,其中一类为具有扭结—反扭结状结构的双扭结单孤子解. 在不同的极限情况下,该解分别退化为mKdV方程的扭结状或钟状孤波解. 文中对双扭结型孤子解的稳定性进行了数值研究,结果表明:在长波和短波简谐波扰动、钟型孤立波扰动与随机扰动下,该孤子均稳定.
2010, 59 (11): 7570-7574.
doi: 10.7498/aps.59.7570
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应用Laplace反变换技术建立脉冲涡流检测瞬态涡流场的时域解析模型. 首先,基于电磁波的反射与透射理论,应用截断区域特征函数展开式法建立瞬态涡流场的复频域模型,然后通过求解模型极点及其留数应用部分分式展开法求解复频域模型的Laplace反变换,从而建立阶跃型和指数型电流激励下瞬态涡流场的时域解析模型. 所建模型具有实现简单、效率高、模型精度不受吉布斯效应影响等优点. 最后应用基于Fourier反变换的探头瞬态感应电压模型对本文所建模型,实验结果验证了本文所建模型的正确性.
2010, 59 (11): 7575-7580.
doi: 10.7498/aps.59.7575
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运用围道积分方法,给出了湮没算符的右逆算符和产生算符的左逆算符;进一步利用湮没算符和产生算符在Fock表象中的矩阵形式对算符的左逆算符、右逆算符的数学性质进行了分析.
2010, 59 (11): 7581-7585.
doi: 10.7498/aps.59.7581
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研究了一维光晶格中超流Fermi气体基态解的性质. 在平均场理论框架下,利用超流Fermi体系中原子间相互作用能与晶格势能相互平衡的条件,得到了一维光晶格中超流Fermi气体在整个BEC-BCS跨越区的一组基态解,给出了基态的原子数密度空间分布、总原子数和能量. 进一步对系统从BEC端转变到BCS端时的基态解性质进行了深入分析和对比. 结果表明,一维光晶格中超流Fermi气体基态分布具有一些特殊的性质,由于Fermi压力,相比而言超流Fermi气体在BCS端的基态原子数密度空间分布较为扩展,平均能量明显偏
2010, 59 (11): 7586-7590.
doi: 10.7498/aps.59.7586
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结合点正则变换(PCT)与分析转移矩阵(ATM)两种方法,得到了零势场中变质量粒子的束缚能谱. 通过计算变质量粒子穿透零势场的概率,发现并解释了透射谱中共振峰与本征能量的一一对应关系.
2010, 59 (11): 7591-7595.
doi: 10.7498/aps.59.7591
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量子稀疏图码的译码可以由基于错误图样的和积译码算法来实现. 本文在此基础上构建了一个新的反馈式迭代译码算法. 其反馈策略不仅仅重新利用了错误图样, 而且还利用了稳定子上相应元素的值和信道的错误模型. 由此, 本方法一方面可以克服传统的量子和积译码算法中遇到的所谓对称简并错误, 另一方面还能反馈更多的有用信息到译码器中, 帮助其产生有效的译码结果, 大大提高译码器的译码能力. 另外, 本算法并没有增加量子测量的复杂度, 而是对测量中所能获得的信息的更充分利用.
2010, 59 (11): 7596-7601.
doi: 10.7498/aps.59.7596
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提出了一种新的EPR光束关联度直接测量的方法. 这种方法可以不用本地光直接测量具有正交振幅正关联、正交位相反关联特性的EPR光束的关联度. 然后提出了在这种测量方法基础之上的量子密集编码实验方案.
2010, 59 (11): 7602-7606.
doi: 10.7498/aps.59.7602
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应用泛函积分方法推导了量子Thirring模型中的传播子和有效势,计算了二维点物质黑洞和dilaton黑洞模型中费米物质的能量密度涨落 ,在相同的物理条件下,发现dilaton黑洞外费米物质的能量密度涨较大.
2010, 59 (11): 7607-7611.
doi: 10.7498/aps.59.7607
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解析和数值研究了强束缚势中Lévy飞行粒子的稳态分布. 结果表明:当势从单稳态变化到双稳态时,粒子的稳态分布呈现单模到双模或双模到三模的转换;特别在势的鞍点处,坐标分布密度函数出现了一个峰,这违背了Gibbs-Boltzmann统计.
2010, 59 (11): 7612-7617.
doi: 10.7498/aps.59.7612
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讨论了分段线性的电容混沌电路的动力学行为. 由数值模拟得到了对称的周期解和混沌吸引子. 通过引入广义Jacobian矩阵,以周期解为例,从理论上分析了系统由电容电量的分段线性而引起的非光滑分岔,并合理解释了系统动力学行为产生的机理及其演化规律,其结论与数值计算的结果大致符合.
2010, 59 (11): 7618-7622.
doi: 10.7498/aps.59.7618
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基于泛函微分方程稳定性理论,利用广义混沌同步辅助分析方法,对两个异构二维延迟系统实现了广义混沌同步. 与其他广义同步方法相比较,我们所使用的方法更为简便,理论分析和数值模拟证明了设计方案的有效性.
2010, 59 (11): 7623-7629.
doi: 10.7498/aps.59.7623
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提出一种混沌时间序列相空间重构参数的信息熵优化方法(IEOP),该方法首先使用条件熵表示信息量,建立时间延迟和嵌入维数在相空间中的信息熵优化模型,然后利用遗传算法同时求解两个重构参数,使重构坐标间既保持了良好的独立性又保留了原系统的动力学特征. 通过在Lorenz和Mackey-Glass系统上的数值实验,该方法不仅能够确定合适的嵌入维数和时间延迟,而且能在优化的相空间中获得更多的信息,提高了混沌时间序列的预测精度.
2010, 59 (11): 7630-7634.
doi: 10.7498/aps.59.7630
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针对给定的确定性离散时间动力学系统, 提出一种可以精确配置受控系统所有Lyapunov指数的混沌控制与反控制新方法. 本文不限制给定系统的具体形式,仅利用取模运算和预设的一组Lyapunov指数,设计出一种新的状态反馈控制器. 在控制器的作用下,受控系统的Lyapunov指数与预设的Lyapunov指数一致. 控制器的形式简单,可以用于解决混沌控制和混沌反控制两种问题. 给出了数学证明和两个实例, 仿真结果显示了算法的有效性.
2010, 59 (11): 7635-7643.
doi: 10.7498/aps.59.7635
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提出了耦合动力系统的预测投影响应,通过选择不同的函数以及改变比例因子可以构建一系列不同的驱动响应系统.详细研究了该系统的一种特殊情况——加速预测投影响应.在该系统中,响应系统与驱动系统的输出轨迹在幅度上成比例关系,并且具有更快的演化速度.同时,还进一步证明了该系统在驱动信号和驱动项有微小扰动以及参数失配的情况下具有鲁棒性.
2010, 59 (11): 7644-7649.
doi: 10.7498/aps.59.7644
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通过设计一个合适的响应系统,提出了一种修正投影同步方案,该方法通过传递一个驱动变量实现了一类分数阶混沌系统的修正投影同步,由于只需在驱动系统和响应系统之间传递一个驱动变量,具有较高的实用价值,最后以分数阶统一混沌系统为例进行了数值仿真,理论和数值仿真表明了该方法的有效性.
2010, 59 (11): 7650-7656.
doi: 10.7498/aps.59.7650
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结合相空间重构理论和时间序列分析理论,提出一种用于时间序列多步预测的网络模型.网络采用多个混沌算子加权求和的形式构成.网络各层单元采用固定权值连接,混沌算子的控制参数利用混沌优化算法进行训练调节,从而控制预测网络的动力学行为.利用已知时间序列数据构造出训练样本,训练样本在网络训练过程中仅使用一次,促使网络的动力学特性随时间的推移而变化,并逐渐逼近被预测系统的动力学特性,最终完成对未来时刻数据的预测.在对理论数据进行预测分析时,通过计算预测序列的Lyapunov指数验证了预测网络的有效性.在对实际时间序列的
2010, 59 (11): 7657-7662.
doi: 10.7498/aps.59.7657
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提出了一种新型的混沌系统同步方法,即错位投影同步,要求驱动系统和响应系统中的所有状态向量,至少有一对不是按照原有的对应关系成比例同步,而是按照向量的错位关系成比例投影同步.以新型的四维超混沌Qi系统为例,分析出23种混沌系统的同步方案.针对其中一种同步,基于Lyapunov稳定性理论,设计有效的非线性控制器,实现初始值不同的两个超混沌Qi系统错位投影同步.另外,将该方法应用于混沌保密通信中,基于改进的混沌掩盖通信原理,在发送端使用超混沌信号对信息信号进行加密并发送,最后从同步后的接收端系统不失真地恢复出有
2010, 59 (11): 7663-7668.
doi: 10.7498/aps.59.7663
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通过分段单调映射和线性耦合研究时空混沌中的序图样.理论分析发现,混沌映射的时不变性质导致映射曲线交点减少,为序图样缺失的一个重要原因.证明了线性耦合可以破坏映射的时不变性质,并给出曲线交点增加的条件.分析了耦合系统的映射、耦合系数和耦合次数对序图样的影响,并以实例和仿真实验验证了上述理论结果.
2010, 59 (11): 7669-7678.
doi: 10.7498/aps.59.7669
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通过分析耦合的Jerk系统的平衡点及其稳定性,给出了参数空间中不同的分岔集,进而将参数空间划分为对应于各种动力学行为的不同区域.探讨了耦合系统随不同参数变化的动力学演化过程,重点分析了系统耦合强度变化对其动力学行为的影响.揭示了多种运动模式共存及倍周期分岔等各种非线性现象的产生机理.
2010, 59 (11): 7679-7685.
doi: 10.7498/aps.59.7679
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利用光反馈半导体激光器产生的混沌激光作为随机数熵源,详细研究了混沌源外腔长度对500 Mbit/s随机数特性的影响.研究表明: 在单路混沌源情况下,外腔反馈引起的谐振会使产生的随机序列具有弱周期性,且当外腔反馈时间与采样时间的比值为整数时,产生序列的随机性最差,仅能通过NIST统计测试2,3项;在两路混沌源情况下,当混沌源的外腔长不相等且不成比例时,通过两路异或处理可消除由外腔反馈引起的弱周期性,产生的随机序列能够通过NIST的全部统计测试项.
2010, 59 (11): 7686-7692.
doi: 10.7498/aps.59.7686
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提出自适应因子和轨道延拓相结合的二维流形计算方法,利用以平衡点为中心的椭圆对局域流形的近似,通过轨道的等距延拓和椭圆初始点的自适应调节,在精度要求下自适应的添加轨道,完成二维双曲不变流形的计算.此方法比"轨道弧长法"精度高,包含更多细节信息;同时要比"盒子细分法"更能反映流形的延拓趋势.
2010, 59 (11): 7693-7700.
doi: 10.7498/aps.59.7693
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研究了在周期边界条件下,最大速度、混合比例、车辆长度、随机减速概率对(fukui-ishibashi,FI)交通流模型能耗的影响.数值模拟结果表明,FI交通流模型的能耗随着车辆最大速度的增大而增加;随着混合比C的增大而增加,长车的比例越多能耗越大;随长车车长的增长而增加. FI交通流模型的能耗不同于NaSch模型能耗,对于FI交通流模型,在最大流量之处交通能耗发生下降的突变趋于零,其左右各存在交通能耗极大值.
2010, 59 (11): 7701-7707.
doi: 10.7498/aps.59.7701
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利用先前建立的元胞自动机人员疏散模型,考虑教室类房间内过道区域的影响因素,调整行人转移概率的计算规则,分析了教室不同出口位置、教室内不同布局情况下的疏散效率.结果表明,正对教室过道的出口对疏散是很有利的,教室正面边缘开口和侧面开口相比,宜在侧面开口,以减少行人运动过程中方向的变化,而教室正面中央开口虽然疏散效率最高,但这样的开口不现实;另外,当教室侧面开口时,紧靠出口墙壁侧的过道是必要的,当教室总容量不变时,应优先考虑过道分布的设计,过道的数目和单个过道宽度相比,过道数目对疏散效率的影响更显著,过道数量较
2010, 59 (11): 7708-7712.
doi: 10.7498/aps.59.7708
摘要 +
研究了薄板热扩散中分形生长的控制, 给出了生长概率与干扰项之间的数量关系, 预测了热扩散分形生长表面在干扰作用区域内的凝聚情况, 并随着干扰项的制约而达到控制的目的. 其中以三角函数形式的非线性项与定义域为圆域的源项构成的环境干扰项为例,验证了该控制方法的有效性. 另外,生长表面的标度维数变化显示了环境干扰项对实际生长复杂度的影响.
2010, 59 (11): 7713-7718.
doi: 10.7498/aps.59.7713
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将PCI-9812高速数据采集卡与激光尘埃粒子计数光电传感器结合,对空气中悬浮颗粒群产生的散射脉冲信号数随幅度的统计分布p(l)进行高分辨率的测定.实验数据表明,在大样本条件下,脉冲信号集合整体及不同脉宽信号子集的p(l)函数在幅度定义域(V0,VM)内均以很高的精度满足对数正态分布形式,即该随机脉冲信号群具有统计分形(自相似)特征.进一步理论研究表明,p(l)函数
2010, 59 (11): 7719-7723.
doi: 10.7498/aps.59.7719
摘要 +
研究了移动Ad Hoc网络的动力学同步行为.用特征值比R来衡量网络的同步能力,特征值比R>越小,同步能力越强.结果表明最初该网络的特征值比R随聚类系数C的增加而增加,继续增大聚类系数,特征值比反而减小.特征值比随聚类系数并不是普遍的正比关系也不是反比关系,而是先增大后减小,明显存在一个极值.
2010, 59 (11): 7724-7728.
doi: 10.7498/aps.59.7724
摘要 +
利用平衡零拍探测方法对TEM00模相干光激光束的微小平移进行一维测量的实验研究,实验装置最小可测平移量为0.3 nm.实验验证了平移与倾斜这两个物理量之间的共轭关系.最后用模式重叠的概念分析了本底光偏离标准的TEM10模对测量结果的影响.实验结果与理论基本符合.
2010, 59 (11): 7729-7735.
doi: 10.7498/aps.59.7729
摘要 +
给出了高能脉冲X射线能谱测量的基本原理及实验结果.采用Monte-Carlo程序计算了高能光子在能谱仪中每个灵敏单元内的能量沉积,利用能谱仪测量了"强光Ⅰ号"加速器产生的高能脉冲X射线不同衰减程度下的强度,求解得到了具有时间分辨的高能脉冲X射线能谱,时间跨度57 ns,时间步长5 ns,光子的最高能量3.0 MeV,平均能量1.04 MeV,能量在0.2—0.9 MeV之间的光子数目最多,占46.5％.也利用二极管的电压电流波形理论计算了光子的能谱,并与利用能谱仪测得的能谱进行了比较,两种方法所得结果基本
原子和分子物理学
2010, 59 (11): 7736-7742.
doi: 10.7498/aps.59.7736
摘要 +
采用密度泛函理论B3LYP方法对标题化合物分子进行几何构型优化和频率计算,得到红外光谱和拉曼光谱及不同温度下的热力学性质.计算模拟分子在气相和不同溶剂下的电子吸收光谱.结果显示,分子内氢键的形成有利于分子稳定,并与实验晶体结构一致.气相中最大吸收峰出现在236 nm处,属于近紫外区,溶剂作用使其蓝移(减小)20 nm左右,且与溶剂极性无关.
2010, 59 (11): 7743-7748.
doi: 10.7498/aps.59.7743
摘要 +
用密度泛函理论, 选用B3LYP／6-311g方法优化,研究了不同方向外电场(0.0—0.05a.u.)对聚变堆第一壁材料中BeO分子的键长、总能量、电荷分布、能级、能隙和红外光谱的影响.计算结果表明,随着外电场从0.0增加到0.05a.u.,BeO分子的键长逐渐增长,总能量E逐渐降低,但能隙EG不断增大.能隙的增大表明了BeO分子在外电场中化学反应的活性减弱,分子结构在外电场中相对稳定,因此随着外电场的增加,BeO分子中的O原子与从反应堆中逃逸出来的H原
2010, 59 (11): 7749-7755.
doi: 10.7498/aps.59.7749
摘要 +
采用密度泛函B3P86方法在6-311G基组上优化了不同外电场作用下氯乙烯分子的基态几何结构、电偶极矩和分子的总能量,然后利用杂化CIS-DFT方法(CIS-B3P86)在相同基组下探讨了无电场时氯乙烯分子前9个激发态的激发能、波长和振子强度和外电场对氯乙烯分子激发态的影响规律. 结果表明,分子的几何构型与外电场大小有着强烈的依赖关系.随着外电场的增大,分子总能量先增大后减小,电偶极矩μ先减小后增大.激发能随电场增加快速减小,表明在外电场作用下,氯乙烯分子易于激发和离解.激发态波长随电场的增大而不断增
2010, 59 (11): 7756-7761.
doi: 10.7498/aps.59.7756
摘要 +
主要对2种Si2O分子异构体的激发特性进行研究,由计算结果可知,外电场对Si2O分子的激发能,振子强度,跃迁偶极矩及吸收光谱有着显著的影响.无外电场时三角型Si2O(C2v,1A1)分子在可见光区无吸收谱,外电场作用下其在可见光区(407.18—526.93 nm)有比较弱的吸收谱.直线型Si-Si-O(C
2010, 59 (11): 7762-7768.
doi: 10.7498/aps.59.7762
摘要 +
利用密度泛函BLYP方法优化得到了TiO分子的稳定构型,并计算了TiO分子基态在外场作用下前线轨道变化情况,然后利用杂化组态相互作用CIS-DFT方法,比较了TiO分子在外电场下的激发特性.结果表明,在一定的电场范围内,随着电场的增大,α轨道的最高占据轨道与最低空轨道能隙逐渐变小,β轨道能隙逐渐变大,同时可跃迁的低激发态跃迁波长随电场的增大而变长,高激发态波长变化相对复杂,且基态跃迁至激发态的耦合强度随外电场的增大而加强.
2010, 59 (11): 7769-7774.
doi: 10.7498/aps.59.7769
摘要 +
采用细致组态(detailed configuration accounting, DCA)方法和碰撞辐射模型(collisional radiative equilibrium model),Cowan的相对论的原子结构理论程序,选取与初、末离子组态有关的平均组态,取Hartree-Fock-Slater自洽势,考虑了非局域热动力学平衡条件下等离子体的主要原子动力学过程,建立了描述等离子体中碰撞辐射模型的离子布居和能级布居的速率方程,得到了Au元素的离子分布和能级分布, 电荷态分布和平均电离度,并模拟出
2010, 59 (11): 7775-7781.
doi: 10.7498/aps.59.7775
摘要 +
利用三维经典系综模型研究了周期量级激光脉冲驱动的氩原子非次序双电离,所得结果表明,Ar2+离子的纵向动量分布与载波包络相位有很强的依赖关系,随载波包络相位φ的增加,具有不对称双峰结构的离子纵向动量分布重心从负动量转移到正动量,并且φ每改变π时Ar2+离子的纵向动量呈现相反的分布.在重碰撞过程中核与电子之间的库仑势发生变化后,计算得到的Ar2+离子纵向动量分布随载波包络相位的变化与实验结果定量上一致.
2010, 59 (11): 7782-7787.
doi: 10.7498/aps.59.7782
摘要 +
围绕光纤陀螺的近红外工作波长,从回波损耗、偏振相关损耗、散射损耗、吸收损耗、模场分布以及导模传播常数等方面实验考察了总剂量为120 krad (1.2 kGy)的γ辐照对石英单模光纤导波特性的影响;用近红外光谱技术和受激喇曼散射实验估计了相应的隙内缺陷能级及其增量;用X衍射考察了介质密度变动;采用高灵敏度干涉回路观察到了γ辐照光纤的光热效应,测试数据表明紫外退火具有一定的修复作用,揭示了紫外退火作为一种主动加固方式用于抗γ辐照的可能性.
2010, 59 (11): 7788-7795.
doi: 10.7498/aps.59.7788
摘要 +
以半经典再散射模型和量子S矩阵模型出发来研究强激光场中原子和分子的非时序双电离现象.分别利用这两个模型计算了电离率随激光强度的变化、反冲离子的动量分布、两出射电子的能量分布.数值结果表明半径典再散射模型和量子S矩阵模型在研究强场中原子和分子的非时序双电离现象时有很好的一致性.
2010, 59 (11): 7796-7802.
doi: 10.7498/aps.59.7796
摘要 +
运用准经典轨线方法,基于RODRIGO势能面,对碰撞能为20 kcal/mol时,O+ +H2及其同位素取代反应的立体动力学性质进行了理论研究,对 k-j' 两矢量相关和k-k'-j' 三矢量相关的分布函数、极化微分反应截面,以及产物转动取向参数进行了详细的讨论.结果表明,O+ +H2→OH+ +H,O+ +DH→OD+ +H和O+
2010, 59 (11): 7803-7807.
doi: 10.7498/aps.59.7803
摘要 +
在兰州重离子加速器国家实验室电子回旋共振离子源高电荷态原子物理实验平台上,用低能(0.75keV/u≤EP/MP≤10.5keV/u,即3.8×105 m/s≤vP≤1.42×106 m/s) He2+,O2+和Ne2+离子束正入射到自清洁Si表面时二次电子发射产额的实验结果.结果表明电子发
2010, 59 (11): 7808-7814.
doi: 10.7498/aps.59.7808
摘要 +
在Peterson的高精度从头计算势能面上,运用准经典轨线方法讨论了反应物分子初始振动激发对O+HCl→OH+Cl反应的立体动力学性质的影响.反映两矢量 k-j' 相关的P(θr)函数的分布说明产物的转动角动量 j' 在垂直于反应物相对速度矢量 k 的方向上的排列取向程度随着初始反应物振动量子数的增加而增加;反映三矢量 k-k' - j' 相关的极角分布函数P(r
2010, 59 (11): 7815-7823.
doi: 10.7498/aps.59.7815
摘要 +
讨论了稠密等离子体中双电子复合速率系数的计算方法,推导出了在双激发态间跃迁过程和关于双激发态的碰撞电离和自电离过程的影响下双电子复合速率系数作为关于电子密度函数的计算公式,并以类氖镍离子为例进行了计算.计算结果展示了双电子复合速率系数随电子密度增大的具体变化趋势.此外,还给出了在不同原子过程影响下双电子复合速率系数的数据,并进行了分析.
2010, 59 (11): 7824-7829.
doi: 10.7498/aps.59.7824
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通过广义的Laguerre类型轨道,在组态相互作用框架内,发展了一套从头计算程序,来研究原子中的电子结构.应用该程序,通过计算能量最小值,求出最优波函数.利用优化波函数的单电子密度分布和角双电子密度的最可几分布,研究了处于最低激发态的Be,B,C,N,O,Ne原子的sαpβ组态的几何活性原子态GAAS(geometrically active atomic state).结果显示,作为原子波函数的内禀性质,双电子密度最可几角分布的角度与通常由分子杂化轨道理论解释
2010, 59 (11): 7830-7837.
doi: 10.7498/aps.59.7830
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运用密度泛函理论下的广义梯度近似和交换关联函数对Cu吸附(SiO2)n(n=1—8)团簇的几何结构、电荷分布、稳定性和电子性质进行了较详细的研究,结果表明: Cu原子易于和带有悬挂键的Si原子作用并形成"铜岛膜"; Cu吸附(SiO2)n团簇后Si原子失去电子能力减弱,O原子得到电子能力增强;Cu(SiO2)n(n
2010, 59 (11): 7838-7844.
doi: 10.7498/aps.59.7838
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通过采用7种密度泛函理论DFT方法对AlnC进行计算,所得结果与实验数据比较,选择了B3lyp方法和6-311G(d)基组对AlnC及AlnC+ (n=1—8)团簇进行结构优化和频率分析,得到了AlnC及AlnC+基态以及亚稳态结构.当n从小到大变化时,这些
2010, 59 (11): 7845-7849.
doi: 10.7498/aps.59.7845
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采用二项式方案构建了FenO+m(n+m=4)团簇的大量可能初始结构. 运用广义梯度近似(GGA)密度泛函理论中的PW91交换关联泛函对这些初始结构进行优化和频率分析,得到12个稳定的异构体.在此基础上计算和分析了它们的结合能、对称性、键长、磁矩,最高占据轨道与最低未占据轨道的能隙.发现Fe—O键在FenO+m<
2010, 59 (11): 7850-7856.
doi: 10.7498/aps.59.7850
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采用三维粒子动力学模拟方法研究了甲烷团簇在超短强激光脉冲激励下的爆炸动力学行为,重点讨论了几种典型的内电离机理对团簇爆炸过程中离子的价态和动能的影响.研究表明,在激光脉冲强度比较小的情况下,团簇中的原子主要是在光场作用下通过隧道电离的方式发生电离.当激光场进一步增强时,势垒压低电离是电离的主要方式.在相同的较高激光强度下,团簇更容易通过势垒压低电离达到高的电离价态.团簇发生电离后,其内部库仑电场的点火电离效应和内部滞留自由电子的碰撞电离效应也将增强团簇的再次电离过程.
唯象论的经典领域
2010, 59 (11): 7857-7862.
doi: 10.7498/aps.59.7857
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利用THz时域频谱技术(THz-TDS)研究了硅基二氧化钒(VO2)纳米薄膜的光致绝缘体—金属相变特性.在连续光激发下前后,观察到了非常明显的THz透过率变化,并通过薄膜近似计算出了THz波段金属态VO2薄膜的电导率.根据实验结果建立了金属态VO2薄膜的等效Drude模型,得到了复电导率,复电容率以及复折射率等相关的基本参数,并通过基于时域有限积分法模拟了THz波穿透硅基金属态VO2薄膜的过程,验证了所建立的模型的正确
2010, 59 (11): 7863-7868.
doi: 10.7498/aps.59.7863
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在理论分析的基础上,结合实验研究了单负材料/正折射率材料(或单负材料)/单负材料三明治结构的电磁隧穿性质.这种结构的电磁隧穿来源于入射平面波与结构的表面或体极化激元的耦合,从理论上讨论并计算了正入射情况下这种结构中的极化激元的色散关系.发现:由单负材料作为边界而正折射率材料为中间层的三明治结构具有体极化激元,这种极化激元的共振频率随着中间层厚度的增加向低频移动;由不同性质的单负材料构成的三明治结构具有两条色散曲线,这两条色散曲线随着中间层厚度的增加而简并.随后基于L-C传输线技
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2010, 59 (11): 7869-7874.
doi: 10.7498/aps.59.7869
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基于空间滤波的被动相位锁定,对掺Yb光纤激光阵列的相干组束进行了理论和实验研究.分析了基于空间滤波光反馈相位锁定的原理,研究了远场相干光斑Strehl比与激光波长及光谱带宽的关系.建立了二维四路掺Yb光纤放大器阵列的被动相位锁定实验系统,实现了稳定的相干耦合激光输出,远场光斑Strehl比为0.77.测得输出激光光谱中单个纵模的带宽约为9.1 GHz,与理论计算符合较好.
2010, 59 (11): 7875-7879.
doi: 10.7498/aps.59.7875
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通过研究孤立二能级原子与双模纠缠相干光场的相互作用,分析了体系中原子偶极压缩量子效应的时间演化规律.体系中作用场模的性质决定了原子偶极压缩程度;同时定义了体系的Cauchy-Schwarz不等式破坏参数ΔV,研究了不同条件下参数ΔV的时间演化特性,Cauchy-Schwarz不等式破坏程度和体系中所具有的非经典特性是一致的;即可以通过调控相干场参数来远程控制体系中的非经典特性.
2010, 59 (11): 7880-7884.
doi: 10.7498/aps.59.7880
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由于氮原子在Si(1 1 1)表面成键的失配度最小,因此考虑Si(1 1 1)取向上用不同百分比的氮原子钝化硅表面悬挂键.由第一性原理计算结果显示,当Si(1 1 1)表面层中的氮原子含量为75%—100%时,带隙展宽并且有局域陷阱态产生. 我们提出相应的局域电子态模型,从而解释了Si基氮膜光致荧光(PL)发光增强实验的物理机理.
2010, 59 (11): 7885-7891.
doi: 10.7498/aps.59.7885
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利用一个全阶色散非线性传输模型采用数值模拟的方法研究了初值条件中描述透镜聚焦效应的相位因子对飞秒脉冲激光成丝动力学的影响.研究发现,利用单色指数相位因子e－ik(0)r2/2f来描述飞秒脉冲的透镜聚焦效应是不准确的,特别是对于周期量级超短激光脉冲的成丝现象,甚至会导致完全不同的成丝动力学过程.为了准确描述飞秒脉冲的透镜聚焦效应,必须采用准确的相位因子e－ik(0)r2
2010, 59 (11): 7892-7898.
doi: 10.7498/aps.59.7892
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针对由YDFL和EDFL作为基频光源的QPM-DFG激光系统,利用PPMgLN晶体的色散关系及其温度特性,有效拓宽了QPM波长接受带宽.模拟结果表明,当采用1550和1060 nm波段的EDFL和YDFL分别作为DFG的信号和抽运光源时,对于相同的中红外波段,满足QPM条件所允许的抽运光波长变化范围远大于信号光波长变化范围.当固定信号光波长为1560 nm时,对于给定的晶体温度,1060 nm波段抽运光的QPM接受带宽超过17 nm,对应于中红外差频光带宽可约180 nm.采用多波长YDFL作为抽运源,单
2010, 59 (11): 7899-7905.
doi: 10.7498/aps.59.7899
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基于速率方程理论建立了石英基掺Tm3+光纤激光器3H6—3H4抽运方式的理论模型,采用龙格-库塔 (Runge-Kutta) 法对该模型进行了数值分析,得出抽运光与激光功率在掺Tm3+光纤中的分布特性,并对Tm3+光纤长度、Tm3+的掺杂浓度等因素对掺Tm3+光纤激光器性能的影响进行
2010, 59 (11): 7906-7910.
doi: 10.7498/aps.59.7906
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利用电控改变固液界面湿润角的电润湿微棱镜(EMPs)技术以及双自聚焦透镜组合设计了一类新颖的可调光衰减器,并对该衰减器的衰减性能进行了原理分析和实验测量.理论分析和实验结果表明其具有良好的光衰减控制效应,在不大的电压变化范围(例如135—139V)内即可实现2—60dB的光衰减范围.该器件构思新颖,具有结构简单、容易制作的优点,经过优化后将会在光通信领域得到广泛的应用.缺点是工作电压偏高,需要进一步筛选出介电系数高的物质来作为介电绝缘层材料,以便降低工作电压,达到实际可以使用的目的.
2010, 59 (11): 7911-7916.
doi: 10.7498/aps.59.7911
摘要 +
当厚跨比大于五分之一时,研究板弯曲振动中的剪切应力及由此引起的剪切、扭转变形等就不能忽略,经典的薄板理论将失效.从声学应用的角度,基于Mindlin板理论,本文推导了厚圆盘弯曲振动径向位移和横向位移的解析表达式,并得到了自由、简支、固定边界条件下的频率方程.解析方法计算得到的前几阶振型对应的频率与有限元方法计算的结果基本相符,与实验测试结果基本一致.本文的结果对厚圆盘弯曲振动辐射器的设计提供了理论参考.
流体、等离子体和放电
2010, 59 (11): 7917-7921.
doi: 10.7498/aps.59.7917
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报道了石英管对大气压下空气中锥-板电极结构纳秒脉冲放电的影响实验研究.实验过程中发现将石英管纵向移动位置,放电会出现四种明显不同的形貌状态,对其机理进行了初步的探讨.利用发射光谱诊断了其转动和振动温度(分别为295和2200 K),表明该等离子体具有高度非平衡度.还进一步提出大气压下空气中产生类辉光放电的有效途径.
2010, 59 (11): 7922-7929.
doi: 10.7498/aps.59.7922
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介绍了由K壳层谱线强度比估算等离子体状态参数的"碰撞-辐射"模型的基本原理.详细描述了自行研制的基于该模型的Z箍缩等离子体K壳层线辐射谱分析程序——ZSPEC的基本情况.给出了氖等离子体的计算结果,包括不同电离态离子的相对含量随电子温度的变化曲线和K壳层谱线强度比在"电子密度-电子温度"平面内的等高线分布图.该程序已在"阳"加速器Z箍缩实验结果分析中得到应用,将椭圆晶体谱仪测得的氖等离子体K壳层谱线强度比与ZSPEC程序计算结果相比较,得出在该发实验
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2010, 59 (11): 7930-7940.
doi: 10.7498/aps.59.7930
摘要 +
采用分子动力学方法对液态Mg7Zn3合金的快速凝固过程进行了模拟研究,并采用双体分布函数、Honeycutt-Andersen键型指数法、原子团类型指数法(CTIM)以及遗传跟踪等方法对凝固过程中团簇结构的形成、演变特性进行了分析.结果表明:在以冷速为1×1012 K ·s-1的凝固过程中, Zn-Zn原子之间的相互成键的概率明显增加,形成以1551,1541,1431键型为主的非晶态结构.其特征键型1551随温度变化
2010, 59 (11): 7941-7948.
doi: 10.7498/aps.59.7941
摘要 +
运用几何模型对单晶合金激光熔凝过程中激光扫描方向与[100]方向夹角ξ变化时熔池内的枝晶生长方向和速度进行了计算,研究了ξ增大时不同晶向区域的分布变化规律.发现随着ξ的增大, 0]区域增大,[010]区域减小,且熔池两边不同部分速度差别增强.根据速度变化规律,构造出了熔池不同部位的过冷区域变化图,说明了可能出现新晶粒的趋势变化,并与实验结果进行了比较,揭示了在晶向不同的交界区域产生新晶粒的内在机理.
2010, 59 (11): 7949-7955.
doi: 10.7498/aps.59.7949
摘要 +
用传统熔融淬冷法制备了新型远红外Te基硫系玻璃(100-x)(GeTe4)-xGa (x=0, 5, 10 mol%).利用差热分析(DTA)、可见/近红外吸收光谱、红外透射光谱等技术,在GeTe4玻璃的基础上,通过引入较高配位金属Ga, 研究其对玻璃组成、结构和性能的影响,利用经典的Tauc方程计算了样品光学带隙允许的直接跃迁、允许的间接跃迁及Urbach能量.分析结果表明:在GeTe4玻璃中引入
2010, 59 (11): 7956-7960.
doi: 10.7498/aps.59.7956
摘要 +
在Klett等人于2000年制备的韧带网络型碳泡沫和Bruneten等人在2002年制备了一种空心微球碳泡沫材料结构的基础上,分别经过微观结构优化、碳化、石墨化处理,制备出了一种空心微球/网络复合型碳泡沫材料.扫描电镜和体视显微镜测试结果显示网络韧带和球形空腔呈现明显的空间周期性.X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)图谱中,26°处的衍射峰表明该试样具有较高的石墨化特征.同时,对该材料的形成机理进行了分析.
2010, 59 (11): 7961-7965.
doi: 10.7498/aps.59.7961
摘要 +
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对扶手椅型(4,4)和(6,6)及锯齿型(8,0)和(10,0)C/SiC纳米管异质结的电子结构进行了研究.结果表明两类异质结结构都表现为半导体特性.扶手椅型纳米管异质结形成了Ⅰ型异质结,电子和空穴都限制在碳纳米管部分.锯齿型纳米管异质结中价带顶主要分布在碳纳米管部分及C/SiC界面处,而导带底均匀分布在整个纳米管异质结上.这两种异质结结构在未来纳米器件中具有潜在的应用价值.
2010, 59 (11): 7966-7973.
doi: 10.7498/aps.59.7966
摘要 +
提出一个根据拉曼基频模及其倍频模的斯托克斯和反斯托克斯拉曼成分的不同共振行为来探测样品与激光共振的系统能级的方法.此方法被应用到不均匀单壁碳纳米管束样品中某一径向呼吸模频率为219波数的金属型碳纳米管.通过分析呼吸模及其倍频模和切向模的共振行为,获得了该碳纳米管的电子跃迁能量,并获得纳米管C-C最近邻重叠积分因子为2.80 eV.此数值可以很好的解释单壁碳纳米管径向呼吸模的共振行为.
2010, 59 (11): 7974-7978.
doi: 10.7498/aps.59.7974
摘要 +
理论上提出了利用离散电子态来计算绝缘体中金属纳米颗粒Fermi能级的方法,给出了金属纳米颗粒的能级结构,并得到了依据金属纳米颗粒等离子体共振峰计算金属纳米颗粒尺寸的新公式.该理论可解释相关现象,通过实验初步验证了该理论的正确性.
2010, 59 (11): 7979-7985.
doi: 10.7498/aps.59.7979
摘要 +
通过对La2-xNdxCuO4+δ(0.1≤x≤1.2)体系中滞弹性弛豫与相变内耗性能的研究发现,当0.1≤x≤1.0时,在250K左右存在一个与间隙氧有关的弛豫内耗峰,并且当0.1≤x≤0.4时,弛豫内耗峰峰高随着x值的增大而升高,此时体系为正交结构;当0.5≤x≤1.0时,体系在宏观上呈现四方结构,此时内耗峰峰高随着x<
2010, 59 (11): 7986-7990.
doi: 10.7498/aps.59.7986
摘要 +
报道了具有特殊界面结构(界面包含三个Zn—Te或Te—Zn化学键)的非掺杂ZnSe/BeTe II 型量子阱在低温(5—10 K)条件下的空间间接光致发光(PL)光谱的实验结果. PL光谱显示了一个较弱的双峰结构和较低的线性偏振度,并且这两个峰的线性偏振度相反. 此外,这个PL光谱也强烈地依赖于一个外加电场的变化. 这些结果表明样品的两个发光峰是分别来自两个界面的发光跃迁,并且特殊界面结构降低了空间间接PL的发光效率和线性偏振性,以及界面附近的内秉电场. 随着激发强度的增加,PL谱的高能端发光峰显示了一个
2010, 59 (11): 7991-7997.
doi: 10.7498/aps.59.7991
摘要 +
运用分形理论并结合相变动力学模拟冷表面上结霜过程.在相变动力学基础上成功模拟了结霜初始阶段水蒸气在冷表面上凝结、液滴生长及冻结过程,随后运用分形理论的有限制的扩散凝聚(diffusion limited aggregation,DLA) 模型模拟了霜晶在冻结液滴表面上的形成生长过程.模拟结果与实验结果取得良好的一致,模拟过程中凝结液滴出现及冻结的时间与实验结果几乎完全符合;液滴冻结之前其表面接触半径随时间变化的模拟结果与实验结果基本一致,同时模拟霜层厚度与实验测得霜层厚度也非常接近.研究结果对于探讨分形理
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2010, 59 (11): 7998-8004.
doi: 10.7498/aps.59.7998
摘要 +
利用石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)研究了电场对5CB液晶分子的近壁面层黏弹性的影响.对QCM结果的分析发现,电场作用对液晶的黏度影响分为两部分,通过建立含吸附膜的双层膜模型,分析了QCM的两部分结果,发现电场对近壁面吸附层及体相层的影响是不同的.根据QCM的双层膜模型,对近壁面层液晶分子的黏弹性及膜厚进行了定量的分析计算,结果表明5CB在石英晶体上电极附近有一层约100nm厚的近壁面吸附层,其复剪切黏度随电场强度的增加而减小,这与5CB液晶的体相黏度变化规
2010, 59 (11): 8005-8009.
doi: 10.7498/aps.59.8005
摘要 +
采用辉光放电聚合技术,在不同工作压强条件下在直径为350—400 μm,厚度为2.5—3 μm的玻璃微球上制备了辉光放电聚合物 (GDP)涂层,并对玻璃/GDP微球模拟充气过程进行了热稳定性实验.利用傅里叶变换红外光谱仪、元素分析仪、热重法、体视显微镜和X射线照相技术对GDP涂层的内部结构及其化学键、热稳定性、微球形貌和厚度进行了表征.结果表明:GDP涂层中的碳氢比、不饱和键和C C含量随着制备压强的增大而减小,低压的热稳定性较好,GDP涂层与玻璃微球的结合力提高,流变、起泡和脱层现象也得到明显改善.微球
2010, 59 (11): 8010-8014.
doi: 10.7498/aps.59.8010
摘要 +
以固液黏着功的Berthelot几何平均规则及其推广为基础的Zisman方程、Fowkes方程和Owens-Wendt方程是固体表面张力测定的基础.对Berthelot几何平均规则进行了进一步的推广,并以此为基础,对Zisman方程中的参数给出了推广的表示式,并对Fowkes方程和Owens-Wendt方程进行了进一步的推广.
2010, 59 (11): 8015-8020.
doi: 10.7498/aps.59.8015
摘要 +
运用第一性原理方法对H2分子在Ti掺杂和纯的Al(110)表面的吸附情况进行了研究,发现有Ti原子掺杂时,存在一个H2分子的吸附路径,即位于Al(110)面顶位Ti原子上方的H2分子会发生解离,并与Ti原子形成TiH2分子,然后TiH2分子向能量更低的空位移动并接近Al(110)表面.态密度与电荷布居分析显示,吸附完成后H原子与表面Al原子存在较强的共价键作用,这为Al-H类物质及Na3
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2010, 59 (11): 8021-8025.
doi: 10.7498/aps.59.8021
摘要 +
研究了在分子束外延制备的AlN/蓝宝石模板上采用金属有机物化学气相外延生长的非故意掺杂GaN的材料性质.采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜研究了AlN模板的晶体质量和表面相貌对GaN的影响.结果表明,当AlN的表面粗糙度较小时,尽管AlN模板的位错密度较高((102)面XRD ω扫描半高全宽900—1500 arcsec),但生长得到的GaN依然具有和在蓝宝石衬底上采用"二步法"生长的GaN可比拟的晶体质量((002)面XRD ω扫描半高全宽200—30
2010, 59 (11): 8026-8030.
doi: 10.7498/aps.59.8026
摘要 +
利用射频氮等离子辅助分子束外延(RF-MBE)技术在GaAs(001)衬底上生长稀氮 InNSb半导体薄膜,并通过原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉曼散射光谱等测量手段对样品的微结构和N组分等进行了表征.结果显示样品有较好的晶体质量,N组分可高达0.84%(XRD的结果).本文还对样品的输运性质进行了表征,结果显示样品在室温下具有较低的载流子浓度和较高的迁移率.另外,初步研究表明在InSb中掺入N可导致其室温磁阻明显下降.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2010, 59 (11): 8031-8036.
doi: 10.7498/aps.59.8031
摘要 +
为了从电子层面揭示Nb合金高温氧化的物理本质,采用递归法计算了Nb合金的电子态密度、原子镶嵌能、亲和能等电子结构参数,探索Nb合金高温氧化机理.研究表明:氧在Nb中具备较高的扩散速率和溶解度,且氧与Nb较易发生反应,生成氧化物,这使Nb的抗高温氧化性较差.原子镶嵌能的计算结果表明,合金元素Ti,Si,Cr在基体中稳定性较低,易向Nb合金表面扩散,形成富Ti,Si,Cr的表层.合金表层中氧与Nb,Ti,Si,Cr间具有较大亲和性,可以生成相应的氧化物,形成对合金具有保护作用的氧化膜.
2010, 59 (11): 8037-8041.
doi: 10.7498/aps.59.8037
摘要 +
运用基于密度泛函理论的第一性原理,对Hg2CuTi型Mn2NiGe的四方变形、晶体结构、磁性、电子结构、压力响应等进行了计算.计算结果表明: 1)在由立方结构至四方结构的转变中,在c/a约为1.34处存在一个稳定的马氏体相;2)在奥氏体态和马氏体态下,Mn原子均是Mn2NiGe总磁矩的主要贡献者,但Mn(A),Mn(B)原子磁矩的值不等且呈反平行耦合,因而Mn2N
2010, 59 (11): 8042-8047.
doi: 10.7498/aps.59.8042
摘要 +
采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了在氮氢混合气氛中退火后Bi4Ti3O12铁电性的退化机理. 分别计算了无氢、含氢模型中Ti沿c轴位移时体系总能量的变化,电子云密度分布,以及电子结构的总能态密度的变化. 结果表明含氢Bi4Ti3O12铁电相Ti-O,Bi-O间的电子云重叠布居分布较无氢情况下变化明显,氢氧之间较强的轨道杂化使它们趋于形成共价键;晶格中氢氧键的
2010, 59 (11): 8048-8051.
doi: 10.7498/aps.59.8048
摘要 +
通过光伏谱(PV)的测量发现,采用MOCVD方法生长的非故意掺杂GaN外延膜,电阻较大的样品在带隙内有明显的异常光吸收.吸收峰的能量位置表明这种异常吸收可能与激子有关.在这些高阻样品上制作的MSM型探测器,当入射光照射不同位置,其光谱响应显示了区域不一致性.20 V偏压下反向偏置结处的光谱响应比正向偏置结处的光谱响应大一个数量级左右,峰值响应的位置也发生明显红移现象,红移的能量约为28 meV,并且几乎不随环境温度变化.根据MSM结构的电场分布不均以及带边和激子响应对电场的依赖性不同,MSM型探测器的这种
2010, 59 (11): 8052-8062.
doi: 10.7498/aps.59.8052
摘要 +
利用Yamada微扰论结合重整微扰方法来计算非对称Anderson模型,得到了局域电子占据数、重整化因子、重整化的局域能级以及重整化参数关于裸参数的展开式.计算了局域电子态密度和低温杂质电导,还计算了磁场对它们的影响,这些结果适用于从弱耦合到强耦合的整个耦合强度区域.由于在哈密顿量中已经将局域能级进行了初步重整,采用的重整微扰方法比Hewson的重整微扰方法更适合于研究非对称Anderson模型.
2010, 59 (11): 8063-8070.
doi: 10.7498/aps.59.8063
摘要 +
基于对静电放电(electrostatic discharge,ESD)应力下高电压、大电流特性的研究,本文通过优化晶格自加热漂移-扩散模型和热力学模型,并应用优化模型建立了全新的0.6 μm CSMC 6S06DPDM-CT02 CMOS工艺下栅接地NMOS (gate grounded NMOS,ggNMOS)ESD保护电路3D模型,对所建模型中漏接触孔到栅距离(drain contact to gate spacing,DCGS)与源接触孔到栅距离(source contact to gate sp
2010, 59 (11): 8071-8077.
doi: 10.7498/aps.59.8071
摘要 +
利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对镍掺杂硅纳米线的结构稳定性、电子与光学性质进行了研究.结果表明:Ni容易占据硅纳米线表面的替代位置.镍掺杂后的硅纳米线引入了杂质能级,杂质能级主要来源于Ni的3d电子的贡献.由于Ni的3d态和Si的3p态的耦合作用,使禁带宽度变窄.掺杂后的硅纳米线在低能区出现了一个较强的吸收峰,且吸收带出现宽化现象.
2010, 59 (11): 8078-8082.
doi: 10.7498/aps.59.8078
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在Si(111)衬底上利用MOCVD方法生长了具有不同Al组分p-AlGaN电子阻挡层的绿光InGaN/GaN LED结构,并对其光电性能进行了研究.结果表明,不同Al组分样品的量子效率随电流密度的变化规律呈现多样性.在很低电流密度范围,LED量子效率随Al组分升高而下降;在较高电流密度范围,LED量子效率随Al组分升高而升高,即此时缓解了量子效率随电流密度增大而衰退的速率(即droop效应);但随着电流密度的进一步升高,反而加快了量子效率衰退的速率.这些现象解释为不同Al组分的p-AlGaN对空穴和电子
2010, 59 (11): 8083-8087.
doi: 10.7498/aps.59.8083
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近年来,GaN基光子晶体发光二极管(light emitting diode,LED)的研究已经取得了一定的进展,利用光子晶体的光子带隙效应和光栅衍射原理,在LED上制作光子晶体结构将会提高出光效率.本文为了提高AlGaInP系LED的光提取效率,分析了常规LED光提取效率受到限制的原因,将光子晶体结构引入了AlGaInP系LED的器件结构设计,通过理论分析与实验验证,结果显示:光子晶体结构对于提高AlGaInP系LED的光提取效率同样起到了明显的效果,引入光子晶体后,LED的输出光强比常规结构LED平均
2010, 59 (11): 8088-8092.
doi: 10.7498/aps.59.8088
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以高掺杂Si单晶片作为衬底且充当栅电极,采用磁控溅射法在硅片上沉积HfTiO薄膜作为栅介质层,聚三己基噻吩(P3HT)薄膜作为半导体活性层,金属Au作为源、漏电极,并采用十八烷基三氯硅烷(OTS)对栅介质层表面修饰,在空气环境下成功地制备出聚合物薄膜晶体管(PTFT).PTFT器件测试结果表明,该晶体管在低的驱动电压(-2 cm2/V ·s.通过对金属-聚合物-氧化物
2010, 59 (11): 8093-8097.
doi: 10.7498/aps.59.8093
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实验中共制备了五种有机量子阱结构电致发光器件,分别对这五种量子阱结构器件的电致发光特性进行了研究,分析了量子阱结构的周期数和势垒层的厚度对器件电学性能的影响.实验结果表明适当周期数的量子阱结构器件的亮度和电流效率比传统的三层结构器件的要大,主要原因是量子阱结构对电子和空穴的限制作用,这种限制作用提高了电子和空穴在发光层中形成激子和复合的概率,从而提高了发光的亮度和效率.当改变阱结构器件中势阱层的厚度时,也会对器件的亮度和效率产生影响,采用适当的势阱层厚度能够提高器件的亮度和效率.
2010, 59 (11): 8098-8103.
doi: 10.7498/aps.59.8098
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系统地计算了各种手性碳纳米管最低导带的电子速度和有效质量的变化规律,在此基础上推断手性碳纳米管低偏压下的输运特征,计算表明:在低偏压电子输运时,同一系列(手性角相同)的各种手性金属碳纳米管的输运性质相同,与管径无关,但不同系列的手性金属碳纳米管的输运性质有明显区别;而同一系列的各种手性半导体型碳纳米管的输运性质有一定差异,但不同系列的手性半导体型碳纳米管的输运性质有着显著差异.这一结果说明:碳纳米管在低偏压下的输运特征与系列有着密切的关系,手性角是决定各种碳纳米管在低偏压下具有不同输运性质的最关键的几何参
2010, 59 (11): 8104-8112.
doi: 10.7498/aps.59.8104
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双极性传输特性是制约碳纳米管场效应管(carbon nanotube field effect transistors,CNFETs)性能提高的一个重要因素.为降低器件的双极性传输特性并获得较大的开关电流比,提出了一种漏端梯度掺杂策略,该策略不仅适合于类MOS碳纳米管场效应管(C-CNFETs),同时也适合于隧穿碳纳米管场效应管(T-CNFETs).基于非平衡格林函数的数值研究结果表明,该策略不仅能有效降低器件的双极传输特性,而且能将器件开关电流比提高数个数量级.进一步研究发现,该掺杂策略在这两类碳纳米管
2010, 59 (11): 8113-8117.
doi: 10.7498/aps.59.8113
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本文通过制备了一个基于并五笨为有源层的顶栅底接触OTFT器件获取电流电压实验数据,并运用电流电压特性曲线理论拟合计算方法计算其场效应迁移率.研究发现,采用不同的拟合方法得到的场效应迁移率值有较大的差异.若选取转移特性曲线线性区距中心1/2范围内测试点进行最小二乘拟合计算出的场效应迁移率能减少采用其他拟合方法的固有不准确性,而且与其他方法得到的场效应迁移率最接近.
2010, 59 (11): 8118-8124.
doi: 10.7498/aps.59.8118
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针对典型n+-p-n-n+结构的双极晶体管,从器件内部电场强度、电流密度和温度分布变化的分析出发,研究了在强电磁脉冲(electromagnetic pulse,EMP)作用下其内在损伤过程与机理.研究表明,双极晶体管损伤部位在不同幅度的注入电压作用下是不同的,注入电压幅度较低时,发射区中心下方的集电区附近首先烧毁,而在高幅度注入电压作用下,由于基区-外延层-衬底构成的PIN结构发生击穿,导致靠近发射极一侧的基极边缘处首先发生烧毁.利用数据分析软件,对不同注入电
2010, 59 (11): 8125-8130.
doi: 10.7498/aps.59.8125
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研究了接触效应对有机薄膜晶体管性能的影响.首先在n型重掺杂Si片上制备了以MOO3修饰的Al电极为源漏电极的Pentacene基OTFTs(organic thin film transistors),器件场效应迁移率μef达到0.42 cm2/V ·s,阈值电压VT为-9.16 V,开关比4.7×103.通过中间探针法,对器件电势分布做了定性判断
2010, 59 (11): 8131-8136.
doi: 10.7498/aps.59.8131
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在结合应变Si,高k栅和SOI结构三者的优点的基础上,提出了一种新型的高k栅介质应变Si全耗尽SOI MOSFET结构.通过求解二维泊松方程建立了该新结构的二维阈值电压模型,在该模型中考虑了影响阈值电压的主要参数.分析了阈值电压与弛豫层中的Ge组分、应变Si层厚度的关系.研究结果表明阈值电压随弛豫层中Ge组分的提高和应变Si层的厚度增加而降低.此外,还分析了阈值电压与高k栅介质的介电常数和应变Si层的掺杂浓度的关系.研究结果表明阈值电压随高k介质的介
2010, 59 (11): 8137-8141.
doi: 10.7498/aps.59.8137
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利用固相反应法制备Pr0.5Ca0.5MnO3(PCMO)靶材,并采用脉冲激光沉积法(PLD)在n型Si(111)基片上沉积PCMO外延薄膜,研究了薄膜的输运特性及薄膜与Si衬底形成异质结的整流特性.结果表明:在80—300 K温度范围内,PCMO薄膜的阻温关系符合变程跳跃模型,随着温度的升高表现出从一维到二维再到三维的转变,分析认为可能源于轨道自由度对电子输运特性的影响.PCMO/Si异质结在磁场作用下整流特性得到改善,且在正向电流方向出
2010, 59 (11): 8142-8147.
doi: 10.7498/aps.59.8142
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采用三氟乙酸盐-金属有机沉积法(TFA-MOD)在铝酸镧单晶基体上制备了YBa2Cu3O7-x (YBCO)超导薄膜.通过改变前驱液的成分,研究了金属元素的不同化学计量比对YBCO薄膜的结构和性能的影响.结果表明,按照钇盐Y(CH3COO)3与钡盐Ba(CH3COO)2的比例为Y ∶Ba=1 ∶1.5时所制备的YBCO薄膜的临界电流密度比严
2010, 59 (11): 8148-8154.
doi: 10.7498/aps.59.8148
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研究了500和600℃真空退火后的纳米晶Fe38.4Co40Si9B9Nb2.6Cu合金初始磁导率随温度的变化规律,发现较高温度(600℃)退火的FeCo基纳米晶合金,在非晶相居里温度以上较宽温度范围内磁导率没有明显的衰减,这是在双相纳米晶合金中观察到的一种新现象,其磁特性不同于Fe基纳米晶合金.为了探明这种现象的起源,估算了与剩余非晶相同成分的非晶合金的居里温度及纳米晶粒间发生交换耦合作用的参数
2010, 59 (11): 8155-8159.
doi: 10.7498/aps.59.8155
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以实现质子全自旋量子门、观察半导体核子自旋态和量子计算为目的, 依据样品的自旋-晶格弛豫时间和自旋-自旋弛豫时间,采用脉冲调制序列控制磁共振的条件和翻转旋转框架,计算了共振显微压力. 结果表明,质子全自旋量子门具有高灵敏度和高Q操控性,通过扫描片段和激光干涉可以得到磁共振压力. 共振压力兼具MRI和AFM优点,是一种强有力的通过核自旋实现量子计算获得量子信息的有效方法.
2010, 59 (11): 8160-8166.
doi: 10.7498/aps.59.8160
摘要 +
采用了传统的固相烧结工艺制备出Bi5Fe1-xCo x Ti3O15(BFCT-x,x=0.0—0.6)多铁陶瓷样品,研究了Co掺杂对Bi5FeTi3O15(BFTO)微观结构、铁电和磁性能的影响.X射线衍射谱显示样品均已形成四层铋系层状钙钛矿相,且随着掺杂量的增加发生了结构变化.拉曼光谱进一步证实掺入的Co占据了<
2010, 59 (11): 8167-8171.
doi: 10.7498/aps.59.8167
摘要 +
采用热力学非线性理论,研究了外加电场对立方基底Pb(Zr0.3Ti0.7)O3(PZT)铁电薄膜相变的影响.通过数值计算,得到了"失配应变-外加电场"相图,及外加电场与极化强度的关系.当外加电场达到186 kV/cm时,能使生长在SrTiO3 基底上PZT铁电薄膜从单斜r相转变为c相.在实验上,采用扫描探针显微镜通过对PZT薄膜施加不同的极化电场来研究了它的电畴翻转.从得到的压电响应相图可以看出,绝大多数的电畴是清晰可
2010, 59 (11): 8172-8177.
doi: 10.7498/aps.59.8172
摘要 +
采用反应蒸发的方法,在玻璃、Corning7059玻璃及石英玻璃衬底上制备了SnO2:(Cu,In)透明导电薄膜,对薄膜的各种元素的含量做了分析, 给出了各种元素在膜中的分布情况;测量了薄膜的透过率,结果显示个别样品对紫外线有较高透过率,退火过程对透过率有影响.测量了电阻率与温度的关系,同时解释了样品的阻-温特性.对材料的光学带隙与吸收系数的关系做了讨论,给出了用透过率曲线确定光学带隙的简易方法.讨论了扩展态迁移率与迁移率边和费米能级之间的关系.结果显示,用铜、铟掺杂的氧化锡透明导电
2010, 59 (11): 8178-8183.
doi: 10.7498/aps.59.8178
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应用并矢量格林函数法完成了球形超透镜的数值模拟,证明了球形超镜的亚波长成像能力.并矢格林函数法是处理电磁场问题的一种系统理论和有效方法,它弥补了坐标变换法的不足.与平板透镜相比,球形超透镜有几个优点,包括有限的横截面,能成放大或者缩小的像,很高的分辨率,进行二维成像等.
2010, 59 (11): 8184-8190.
doi: 10.7498/aps.59.8184
摘要 +
利用等离子体化学气相沉积系统在直流电压源和射频源的双重激励下，以康宁7059玻璃为衬底制备了氢化硅薄膜．过测定氢化硅薄膜Raman光谱，对薄膜微结构进行了表征；建立氢化硅薄膜的光吸收模型，计算出薄膜的光吸收系数和光学带隙，和实验结果基本一致，说明该模型符合实验结果；并利用该模型计算的光吸收系数和光学带隙，结合AMPS软件对设计的太阳电池结构进行了模拟，给出的I-V特性曲线变化趋势与实验结果基本符合，同时对实验结果与模拟结果存在差异的原因进行了分析，并给出合理解释．
2010, 59 (11): 8191-8199.
doi: 10.7498/aps.59.8191
摘要 +
研究了高浓度的Er0.3Gd0.7VO4晶体材料的红外量子剪裁现象,结果发现光激发2H11/2能级和4G11/2能级的4I13/2→4I15/2荧光跃迁的近似的量子剪裁效率η’已达约178.55%和177.61%
2010, 59 (11): 8200-8204.
doi: 10.7498/aps.59.8200
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采用凝胶-燃烧法合成了Ca3Sc2Si3O12 ∶Ce绿色LED用荧光粉,用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱仪等对合成产物进行了分析和表征.结果表明:通过添加H3BO3做助熔剂,制得的荧光粉晶相纯正,颗粒形貌均呈现为较规则的类球形,而且所得荧光粉的粒径均小于1 μm.发射光谱呈现为一宽带,发射主峰位于505 nm,该宽峰对应于Ce3+
2010, 59 (11): 8205-8211.
doi: 10.7498/aps.59.8205
摘要 +
为了平衡掺铥氟磷玻璃对辐射寿命、发射截面和析晶稳定性的综合要求,研究了LiF及AlF3对掺铥氟磷玻璃光学光谱性质和析晶性能的影响. 研究表明,高达30 mol%的LiF仍可保证氟磷玻璃具有较好的析晶稳定性能且其在提高Tm3+离子的辐射寿命上具有非常重要的作用;高AlF3玻璃具有很好的析晶稳定性能,但Tm3+离子在其中的辐射寿命下降较快; 鉴于LiF和AlF3含量的相对变化对发射截面的影响不大,因此
2010, 59 (11): 8212-8217.
doi: 10.7498/aps.59.8212
摘要 +
制备结构为ITO/Co/NPB/Alq3/LiF/Al的有机发光器件,测量了室温下磁场对器件发光效率和电流的影响.发现磁场强度小于80 mT时,器件发光效率随磁场强度的增加而增大,最大为18.8%,随磁场强度的继续增加发光效率的增强趋于饱和.效率的增加是Co的自旋极化的注入和磁场效应共同作用的结果,其中自旋极化注入起主要作用.在磁场强度小于60 mT时电流随磁场增强而增加,最大为6.9%,随磁场强度的进一步增加电流的增加有所减弱.产生这种现象的原因可归结为磁场相关的单线态极化子对的解
2010, 59 (11): 8218-8225.
doi: 10.7498/aps.59.8218
摘要 +
利用相场晶体(phase-field crystal)模型,采用有限差分法,模拟了过冷熔体中晶体生长过程,研究了不同相区、不同过冷度对晶体生长过程的影响.结果表明,在共存区中,随着演化的进行,晶体生长被抑制,液-晶边界层逐渐变厚;在单相区中,随着过冷度的增大,晶态区面积显著增加,液-晶边界层逐渐变薄.晶体生长速度和过冷度成近似线性的关系.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2010, 59 (11): 8226-8230.
doi: 10.7498/aps.59.8226
摘要 +
采用磁控溅射沉积技术制备了纳米级Sn-Al合金薄膜电极材料,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.结果表明直流DC与射频RF两种不同的溅射方法制备的Sn-Al薄膜电极具有很大的性能差异,前者DC法制备的材料颗粒细小,表现出稳定的循环性能,其首次放电容量为1060 mAh/g,首次效率为71.7％,电极经过50次循环后比容量保持在700 mAh/g以上.后者RF法制备的材料颗粒较大,放电比容量开始上升,第五次循环后接着逐渐衰减,表现出较差的循环性能.
2010, 59 (11): 8231-8236.
doi: 10.7498/aps.59.8231
摘要 +
采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术,在前期单室沉积的微晶硅薄膜太阳电池和非晶硅/微晶硅叠层太阳电池研究的基础上,通过对微晶硅底电池本征层硅烷浓度的优化,获得了初始效率达到11.02%(电池面积1.0 cm2)的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池.同时,100 cm2的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的组件效率也达到了9.04%.
2010, 59 (11): 8237-8243.
doi: 10.7498/aps.59.8237
摘要 +
Micro CT系统是近几年发展起来的具有极高空间分辨率和探测灵敏度的一种成像技术,专门用于对小动物进行成像,并被广泛应用于药物开发,肿瘤检测.Micro CT的这种高分辨率使存在于CT中的混叠伪影在Micro CT中更为突出,成为影响图像质量,降低图像分辨率的主要因素.本文模拟分析了伪影产生的机理,并提出了一种直接对重构的切片图进行伪影分析及消除的算法,能快速有效的消除Micro CT切片图像里的混叠伪影,伪影消除率达70%以上,并且使图像的对比度提高.
2010, 59 (11): 8244-8248.
doi: 10.7498/aps.59.8244
摘要 +
采用X射线衍射分析、显微形貌观察、差示扫描量热法、标准电阻应变计法等实验方法,研究了室温下多晶Mn1-xCux(0.1≤x≤0.3,原子分数)合金在低磁场中的磁诱发应变性能.结果表明,Mn1-xCux合金经过长时间的固溶处理,在冷却过程中会出现fcc(γ)→fct(γ’)马氏体相变,形成(γ+γ
2010, 59 (11): 8249-8254.
doi: 10.7498/aps.59.8249
摘要 +
用计算机模拟的方法研究了开口角度对二维颗粒流稀疏流—密集流转变的影响.在固定入口流量和固定颗粒数两种条件下,均发现当开口角度大于零时,开口角度的增大可以提高颗粒流由稀疏流向密集流转变的最大出口流量.在稀疏流状态下,出口流量与开口角度无关;而在密集流状态下,出口流量随开口角度的增大而增大.进一步的计算还发现增加开口角度可以提高颗粒流出开口的流动速度,且最大出口流量与颗粒的流动速度呈线性关系.
2010, 59 (11): 8255-8263.
doi: 10.7498/aps.59.8255
摘要 +
最小能量(小波)框架在信号处理领域有着广泛的应用前景,但目前只能应用在连续信号上.为解决这一问题,给出了离散信号空间上的最小能量框架的定义,并证明了它所具备的一些优良性质.在实际应用中,针对通信领域中的受加性高斯白噪声污染的二进制矩形脉冲信号提出一个新的去噪算法,利用离散空间上一个最小能量框架对接收波形的抽样离散数列进行去噪工作,获得了较好的处理效果.仿真结果表明,如果利用该算法对接收波形进行去噪预处理,则接收机可以降低误码率,在信噪比4 dB 处获得了3.4 dB的性能增益.
地球物理学、天文学和天体物理学
2010, 59 (11): 8264-8271.
doi: 10.7498/aps.59.8264
摘要 +
提出了一种针对相关性时间序列动力学结构突变检测的新方法——滑动移除重标极差分析.数值试验表明,新方法能够准确的检测出理想序列中的动力学结构突变,其检测结果对于子序列的长度依赖性较小,而且具有很强的抗噪能力,弥补了滑动去趋势波动分析的不足.
2010, 59 (11): 8272-8279.
doi: 10.7498/aps.59.8272
摘要 +
分别采用高斯分布函数和偏态分布函数分析了厦门市1954—2004年51年日观测温度资料中的高温破纪录事件的统计规律,并以此采用蒙特卡罗方法对厦门市未来高温破纪录事件发展趋势进行了模拟.结果显示:厦门近50年来6月的日温度观测资料更符合偏态函数统计规律性; 但理论研究表明偏态函数与高斯函数有着同样的收敛极限,即Gumbel 分布函数. 模拟结果还显示:在全球增暖背景下的基于偏态函数分布的蒙特卡罗模拟能较好地揭示未来厦门市极端事件发生规律, 并对厦门未来的10年6月份日温度概率分布做了预测.全球增暖背景,一方
2010, 59 (11): 8280-8286.
doi: 10.7498/aps.59.8280
摘要 +
使用自参考干涉波前传感器(SRIWFS)进行波前的绝对测量时,为了获得近似平面波前的参考波,针孔直径应该不大于无畸变光学系统艾里斑直径(dA)的一半,然而这必将导致光能利用率的严重下降.为了最大程度地提高光能利用率并改善干涉条纹的对比度,研究了SRIWFS应用于闭环校正中时所允许的最大针孔直径,这将在闭环开始阶段尤为重要.数值模拟和实验表明,直径不大于1.5dA的针孔可以获得满意的校正结果,校正后远场斯特列尔比高于80％;同时光能
2010, 59 (11): 8287-8392.
doi: 10.7498/aps.59.8287
摘要 +
选取青海大通地区一次地闪过程的雷声信号,利用信号处理理论,得到了观测点雷声的频谱;依据声波在大气中传播的理论,计算了大气对雷声传播的吸声系数,分析了吸声系数随环境因素的变化,结果表明:闪电发生距离、大气湿度和温度是影响雷声传播的主要因素.在一定闪电距离和大气环境下,吸声系数随频率的增加而增大;频率小于100 Hz的雷声衰减很慢,空气相对湿度和温度对其吸声系数的影响也比较小,在一定距离内的衰减可以忽略;频率大于500 Hz的高频信号吸声系数较大,并且随相对湿度的增加而快速递增;吸声系数随温度呈非单调变化,频
2010, 59 (11): 8293-8303.
doi: 10.7498/aps.59.8293
摘要 +
建立了一个包括中性释放气体扩散、离子化学反应及等离子体扩散等过程的化学物质电离层释放三维动力学模型,基于该模型构建了化学物质释放数值模拟软件平台,对H2O,CO2,H2和SF6等几种典型化学物质的电离层释放进行了数值模拟,给出了这些物质在电离层释放后产生的扰动特性和释放区域主要粒子的时空变化规律.
2010, 59 (11): 8304-8310.
doi: 10.7498/aps.59.8304
摘要 +
讨论了脉冲星的周期估计在脉冲星搜索中的重要性.将脉冲星观测信号建模为二阶循环平稳模型,仿真验证了其合理性.在此基础上,提出了一种基于双谱相干统计量的周期估计新方法,并给出了稳健有效的周期搜索策略以消除其对数据量的敏感性.分别对单脉冲脉冲星(PSR J0437-4715)的实测信号和双脉冲脉冲星(PSR B1821-24)的仿真信号进行了周期估计,实验表明,相比较于常用的傅里叶频谱法,该时域方法直观、有效,在低信噪比情况下仍具有很好的性能,且适用于非连续观测数据.尽管方法运算量较大,但仍然可为微弱脉冲星的周
