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Vol.73 No.12
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Vol.73 No.10
2024年05月20日
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摘要 +
复杂网络的高阶相互作用, 如单纯复形和超边等, 已经成为了研究的热点. 本文提出一种基于节点同步动力学的特性来重构网络的单纯复形结构的新方法. 通过分析Kuramoto-Sakaguchi模型中节点相位的时间序列同步性, 建立了网络拓扑结构的解析描述, 实现了对网络结构的精确辨识. 该方法的核心在于, 运用理论手段推导得到了拉普拉斯矩阵与线性化Kuramoto-Sakaguchi系统相位之间的解析联系. 这一联系不仅具有强大的普适性, 而且能够有效地应用于识别包含任意阶单纯复形相互作用的网络结构. 本文的研究进一步表明, 这种解析关系能够用于鉴别网络中的对称节点, 并且通过数值模拟证实了间接相互作用节点之间发生遥同步的现象与网络结构的对称性有着密切的联系. 这些发现为深入理解网络的结构特性和动力学行为提供了新的理论工具和视角.
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上海软X射线自由电子激光装置(SXFEL)是我国首台X射线自由电子激光用户装置, 目前建有2条波荡器线、2条光束线以及5个实验站. 装置可提供2—15 nm波长(80—620 eV )的X射线脉冲, 用于高时空分辨的前沿科学研究. 利用XFEL高亮度、短脉冲和全相干的特性实现单脉冲相干衍射成像, 可以有效地减轻辐射损伤, 提高图像的空间分辨率. SXFEL设计重复频率为50 Hz, 实现单脉冲成像的关键在于通过定时系统能够精确地控制X射线脉冲到达样品点的时间, 以确保只有一个脉冲被选中用于成像. 同时, 还需要与成像系统的触发进行同步, 以确保成像系统在正确的时间采集X射线脉冲与样品作用后的图像. 本文介绍了SXFEL单脉冲成像定时的设计与实现. 通过单脉冲成像的结果表明该定时方案能满足在50 Hz的SXFEL开展单脉冲成像的需求.
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为探究神经网络在预测超临界传热方面的有效性, 建立了水平直管内超临界R1234ze(E)冷却传热的神经网络预测模型, 并与修正的Dittus-Boelter (D-B)型传热关联式进行比较分析. 研究表明, 输入参数对于反向传播神经网络(BPNN)预测精度的影响很大, 且并非所有BPNN输入参数组合都能带来比传热关联式更好的预测结果. 输入参数组合$ {{Re} _{\text{b}}} $ , $ {Pr _{\text{b}}} $ , $ {{{\rho _{\text{b}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{\rho _{\text{b}}}} {{\rho _{\text{w}}}}}} \right. } {{\rho _{\text{w}}}}} $ , $ {{{{\overline C }_{\text{p}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{\overline C }_{\text{p}}}} {{C_{{\text{pw}}}}}}} \right. } {{C_{{\text{pw}}}}}} $ , $ {{{\lambda _{\text{b}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{\lambda _{\text{b}}}} {{\lambda _{\text{w}}}}}} \right. } {{\lambda _{\text{w}}}}} $ , $ {{{\mu _{\text{b}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{\mu _{\text{b}}}} {{\mu _{\text{w}}}}}} \right. } {{\mu _{\text{w}}}}} $ 的预测表现最好, 对于试验集的预测结果的平均绝对偏差和最大偏差仅为2.02%和9.34%, 远低于传热关联式预测偏差, 且对于高温段h的趋势、h最大值以及h峰值位置的预测比关联式更加准确. 此外, 将遗传算法优化的BP (GA-BP)模型与BP模型在两种不同的适应度值计算方式下进行比较, 揭示GA-BP在提高超临界传热预测精度方面的有效性. 研究表明, 当网络训练与适应度值计算采用相同数据时, 将引起过拟合, 并不能进一步提高预测精度; 当网络训练与适应度值计算采用不同数据时, 可使得网络泛化性能提高, 预测结果的均方根偏差和最大偏差均有进一步的降低.
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间接型光谱成像仪通常采用面阵探测器作为光电转换器件, 探测器像元间光谱响应的不一致性会导致采集到的目标光谱失真, 所以标定和修正像元间光谱响应的不一致性是提升间接型光谱成像仪光谱辐射测量精度的重要手段. 本文以干涉光谱成像仪为例, 分析了系统像元间相对光谱响应不一致对目标光谱辐射测量准确性的影响, 提出了基于傅里叶变换调制定标源的间接型光谱成像仪全系统相对光谱响应函数测量方法, 并建立了相对光谱响应函数标定的数理模型. 仿真分析结果表明, 理想无噪声时, 像元间1%的相对光谱响应不一致性会对复原光谱造成1.02%的相对误差, 经过相对光谱响应校正后, 不同行复原光谱的相对误差降至0.08%. 最后, 仿真分析了相对光谱响应不一致性在不同光谱信噪比下的校正效果. 该方法可提高间接型光谱成像仪光谱测量的准确性和一致性.
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近年来, 有机功能分子的调控因其在提高纳米光电器件内部载流子迁移率方面的突出贡献, 已逐渐成为材料科学的热门领域之一. 本文利用低温扫描隧道显微镜系统地研究了钒氧酞菁(VOPc)分子在干净Cu(110)和铜氧化层表面的吸附构型和组装结构. 在 Cu(110)表面, 初始时 VOPc分子孤立吸附且氧原子向上和向下的构型共存. 而在 CuO-(2×1)表面, VOPc 分子在初始时形成扩展的分子链, 随后组装为有序的分子膜, 在分子膜中两种吸附构型仍然共存且随机排布. 在Cu5O6-c(6×2)表面, 初始时 VOPc 分子的两种构型共存且形成无序结构. 在覆盖度接近一个单层时, 结构有序的组装分子膜逐渐形成, 此时主要采用氧原子向上的分子构型. 因偶极相互作用, 随后的分子层生长遵循两种分子构型交替堆垛. 研究还发现当Cu(110)表面上两种氧化结构共存时, 第2层分子更倾向于吸附在Cu5O6-c(6×2)表面担载的分子膜上, 主要是由分子层间的偶极相互作用导致的. 本研究表明金属表面的氧化层在改变分子吸附构型和组装结构方面的重要性, 可能将影响电子器件制造中分子膜中的电荷输运过程.
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阿秒脉冲为研究原子、分子和电子的超快动力学提供了前所未有的测量精度. 目前最成熟的方法是使用飞秒激光与气体相互作用产生阿秒脉冲串和孤立阿秒脉冲. 阿秒脉冲的时域信息以及电子的动力学信息可以通过阿秒条纹相机或基于双光子跃迁干涉的重构阿秒拍频(RABBITT)方法从能谱图中提取. 本文研究了阿秒脉冲串的产生、测量和表征, 通过自主设计建造的钛宝石放大器和阿秒束线进行实验获得光电子能谱图, 并采用不同方法重构阿秒脉冲串的相位信息. 这对于深入理解电子动力学并进行相关测量具有重要意义.
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采用细致能级扭曲波方法计算了W6+离子基态$ {\text{[Kr]4}}{{\text{d}}^{{10}}}{5}{{\text{s}}^{2}}{4}{{\text{f}}^{{14}}}{5}{{\text{p}}^{6}} $ 和亚稳态$ {\text{[Kr]4}}{{\text{d}}^{{10}}}{5}{{\text{s}}^{2}}{4}{{\text{f}}^{{14}}}{5}{{\text{p}}^{5}}{5}{{\text{d}}^{1}} $ , $ {\text{[Kr]4}}{{\text{d}}^{{10}}}{5}{{\text{s}}^{2}}{4}{{\text{f}}^{{13}}}{5}{{\text{p}}^{6}}{5}{{\text{d}}^{1}} $ , $ {\text{[Kr]4}}{{\text{d}}^{{10}}}{5}{{\text{s}}^{2}}{4}{{\text{f}}^{{14}}}{5}{{\text{p}}^{5}}{5}{{\text{f}}^{1}} $ , $ {\text{[Kr]4}}{{\text{d}}^{{10}}}{5}{{\text{s}}^{2}}{4}{{\text{f}}^{{13}}}{5}{{\text{p}}^{6}}{5}{{\text{f}}^{1}} $ 的电子碰撞单电离(EISI)截面. 为了考虑亚稳态离子对电离的贡献, 本文采用了3种模型来确定母离子束中处于长寿命能级的比值. 与Pindzola和Griffin (1997 Phys. Rev. A 56 1654 )的理论结果和Stenke等(1995 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 28 2711 )实验结果进行比较, 发现在考虑了亚稳态的贡献后本文结果与Stenke等的实验结果吻合得很好.
封面文章
2024, 73 (12): 123402.
出版时间: 2024-06-20
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高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验研究, 不仅对天体等离子体和聚变等离子体的研究具有重要意义, 而且可以作为一种新的精密谱学工具, 用来检验强场量子电动力学效应、测量同位素移动及提取原子核电荷半径等. 在兰州重离子储存环CSRe上, 安装了专门用于电子-离子复合精密谱学实验的电子束能量调制系统, 质心系下电子-离子碰撞能量的调制范围达到0—1 keV. 在CSRe电子冷却器下游安装了自主研制的塑料闪烁体探测器和多丝正比探测器, 用于探测复合离子. 在此基础上, 使用Kr25+离子在CSRe上进行了首次双电子复合测试实验, 实验测量了质心系能量0—70 eV的双电子复合速率系数. 为了更好地理解实验测量结果, 利用FAC (flexible atomic code)程序计算了Kr25+离子的双电子复合速率系数, 并与实验做了细致对比, 整体符合很好, 而且发现$ 3{\mathrm{s}}\to 4{\mathrm{l}} \;(\Delta n=1) $ 的共振跃迁对实验谱线有很大的贡献. 实验结果表明, CSRe双电子复合实验平台具有非常好的稳定性和可重复性, 能够为下一步开展更高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验、检验强场量子电动力学效应以及原子核性质精密测量等前沿实验提供支持.
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提出一种基于共享孔径技术设计低雷达散射截面(radar cross section, RCS)电磁超构表面天线的新方法. 该方法首先设计具有低RCS性能的超构表面, 然后借鉴共享孔径技术思想, 将超构表面和传统天线的辐射结构直接共享口径紧密排列, 得到新型低RCS天线结构, 并结合电流分析和局部结构修正, 优化天线的辐射性能, 最终同时实现天线的良好辐射和宽带低RCS性能. 为了阐明该方法, 基于极化旋转机理设计了一款低RCS超构表面, 采用共享孔径思想和电流分析, 得到了一款宽带低RCS超构表面天线, 详细分析了该天线的工作机理与性能. 结果表明: 设计的天线在保证较好辐射的同时, 实现了超宽带RCS减缩, 提出的设计方法摒弃了从天线到低RCS天线的传统设计思路, 通过逆向思维, 将散射的优化问题转化为辐射的优化问题, 不仅实现了天线与超构表面的一体化设计, 还显著地降低了低RCS天线优化设计的难度, 加速了天线优化进程.
摘要 +
高频电磁波主要通过玻璃门窗进入建筑物内部, 设计具有光学透明且屏蔽功能可开关的超宽带电磁屏蔽体, 对同时需要电磁安全和采光的特定场所具有重要工程应用价值. 本文利用液态金属的流动性, 提出了一种透明可开关电磁屏蔽体的设计新思路. 利用液态金属流动性作为电磁屏蔽的切换开关, 利用其导电性及Ω型频率选择表面(FSS)结构设计实现超宽带电磁屏蔽. 该FSS结构由三层透明材料构成, 中间层为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA), 顶层和底层为聚二甲基硅氧烷(PDMS), 且其中嵌有正交排列的Ω型微通道. 通过对微通道中注入液态金属, 可将该FSS结构的频率响应从全通状态切换到带阻状态. 双层Ω型微通道设计可增强液态金属的流动性并减半其用量, 同时实现18.1 GHz以下(覆盖P, L, S, C, X和Ku波段)超宽带电磁干扰抑制, 且具有高达80°的极化角度稳定性. 所设计的FSS电磁屏蔽结构单元81%的面积未覆盖金属, 可获得良好的光学透明性. 通过仿真计算TE和TM两种极化方式下的反射系数和吸收率, 深入分析了所设计结构的超宽阻带和高角度稳定性机理. 对所设计结构进行制备和实验测试, 测试结果与仿真结果基本吻合, 验证了所设计FSS结构的超宽带电磁屏蔽性能.
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