自然对流型PCR芯片的热分析与设计

在分析了现有自然对流型PCR芯片的热性能的基础上,提出了采用薄圆盘腔体内Rayleigh-Benard对流实现PCR过程,并通过数值模拟研究了几何尺寸对自然对流稳定性的影响以及腔体内不同位置处流体温度随时间的变化。模拟结果表明通过几何尺寸的优化能够实现稳定的Rayleigh-Benard对流和PCR过程。     

三维单芯片多处理器温度特性

给出热阻矩阵的表达式,研究三维单芯片多处理器(3D CMP,three-dimensional chip-multiprocessor)的温度特性,通过Matlab分析热容、热阻和功耗对温度的影响.结果表明:减小热阻和功耗可以有效约束3D-CMP的稳态温度;热容增大可以导致3D-CMP温度上升时间变长,但不影响其最终稳态温度.     

第一性原理研究Ir的热力学和弹性性质

基于准谐近似理论,运用第一性原理投影缀加波方法研究了Ir的热力学和弹性性质,得到Ir的声子谱、状态方程、热容、熵、焓和线膨胀系数,以及弹性常数、弹性模量、剪切模量和杨氏模量随温度的变化关系.结果表明,计算的Ir声子谱和有限的实验测量结果一致;考虑电子对体系自由能贡献后计算的热容、熵、焓和线膨胀系数与实验值符合较好;在2600 K时,Ir的电子定压热容占总定压热容的17％,因此在高温时电子对Ir定压热容的贡献是不能忽略的;理论预测的Ir室温下的弹性常数、弹性模量、剪切模量、杨氏模量和实验值测量值基本吻合,并随温度的增加而逐渐减小.     

第一性原理研究Ir的热力学和弹性性质

基于准谐近似理论,运用第一性原理投影缀加波方法研究了Ir的热力学和弹性性质,得到Ir的声子谱、状态方程、热容、熵、焓和线膨胀系数,以及弹性常数、弹性模量、剪切模量和杨氏模量随温度的变化关系. 结果表明,计算的Ir声子谱和有限的实验测量结果一致;考虑电子对体系自由能贡献后计算的热容、熵、焓和线膨胀系数与实验值符合较好;在2600K时,Ir的电子定压热容占总定压热容的17%,因此在高温时电子对Ir定压热容的贡献是不能忽略的;理论预测的Ir室温下的弹性常数、弹性模量、剪切模量、杨氏模量和实验值测量值基本吻合,并随温度的增加而逐渐减小.     

PIV在膜蒸馏系统流场测量研究中的应用

空气隙膜蒸馏系统热容腔内料液的流动状态直接影响到温度和浓度边界层效应,决定系统的膜通量。本文采用三根沿圆周平均分布的入流管,喷管是鸭嘴形,应用PIV系统测试膜面附近流动状态。在5种喷管中心线与热容腔径向夹角β和3种喷管前端和膜面间距离δ下,测试得到膜面附近的速度场数据,并计算得到涡量场信息。结果表明,所研究的膜组件结构参数β和δ对热容腔内料液的流动状态影响很大,适当的热容腔结构参数可以有效地改善温度极化边界层和浓度极化边界层的影响,增大膜通量。研究结果为空气隙膜蒸馏系统热容腔入流装置的优化设计提供了实验数据和研究经验。     

一种考虑温度的分布式互连线功耗模型

基于集总式电阻-电容树形功耗模型,考虑了非均匀温度分布对互连线电阻的影响,提出了一种新的分布式互连线动态功耗解析模型,解决了集总式模型不能表征非均匀温度变化带来的电阻变化的问题,并计算了一次非理想的激励冲激下整个互连模型消耗的总能量.基于所提出的分布式互连线功耗模型,计算了纳米级互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺典型长度互连线的Elmore延时和功耗,发现非均匀温度分布对互连功耗的影响随着互连线长度的增加而增加,单位长度功耗随着CMOS工艺特征尺寸的变化而基本不变.文中所提出的功耗模型可以用来精确估算互 关键词： 互连线 温度梯度 动态功耗模型 纳米级互补金属氧化物半导体     

终端设备环境温度检测算法及实验研究

环境温度对于终端电子设备的功耗和温度管理至关重要,而设备内部的温度传感器受内热源影响无法直接检测所在环境的温度。因此,针对含有多个瞬态内热源的终端设备,本文提出基于传热反问题迭代求解的实时环境温度检测算法。通过简化热容热阻网络模型建立系统传热方程,提出双传感器预测偏差修正策略解决由于已知量不足产生的不适定性。此外,基于实际智能手机的实验结果表明算法对实时动态环境温度的检测相对误差在10%以内。     

掺杂浓度和初始温度对热容激光器应力分布的影响

建立了闪光灯抽运热容型钕玻璃棒状激光器的模型,计算并分析了棒内的温度和应力分布.结果表明,棒的掺杂浓度和初始温度对热容激光器的应力分布有影响.所得结果对热容激光器的设计、安全运行和运行成本的降低有实际应用意义.     

高温空气热化学物理计算模型研究

对于大气层内高速飞行器,其周围空气受到强激波压缩而温度急剧升高,引起空气分子发生激发、离解、电离、复合等作用形成多组元混合气体,这种多组元混合气体的热物性参数是气动力热和电磁仿真的基础。本文针对N2-O2-Ar空气体系,在局域热动和局域化学平衡假设下,建立了考虑18种化学反应22组元的混合体系热化学物理计算模型,模拟了高温空气的组分浓度以及焓和比热等热力学性质,研究了高温空气的离解、电离、复合等化学反应以及焓和热容等物性参数随温度和密度的演化规律,发现了空气稀薄程度的增加有利于化学反应的发生以及因高温引起化学反应导致的热容和比热比波动变化现象,并对飞行器高速飞行时驻点处的空气组分、压缩比、温度、热容以及比热等参数随飞行速度的变化给出了预测。这些结果和规律性的认识有助于更好地了解高速飞行器周围稀薄空气因强激波压缩产生高温诱导发生的物理化学反应、现象及作用机理。     

铜、银和铂原子纳米团簇负热容现象的分子动力学模拟研究

本文采用微正则分子动力学方法模拟研究了铂、铜和银原子纳米团族从固态到液态的熔化过程,得到热容量随温度变化关系,结果表明这三种金属纳米团簇在熔化过程中均出现了负热容现象,并通过对团簇热能随温度的变化关系以及团簇原子数径向分布的分析,探讨了产生负热容现象的微观机制.     

A system for the remote spectroscopy in the visible and infrared regions

Results of the design and development of a system for remote sensing of the state and evaluation of the parameters of the natural environment and objects are presented. The devices developed are based on a generalized structural model of measuring system for acquisition of data on spectral, energy, polarization, angular, and spatial characteristics of the optical radiation field of the object under investigation. A. N. Sevchenko Scientific Research Institute for Applied Physical Problems at the Belarusian State University, 7, Kurchatov St., Minsk, 220064, Belarus. Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 64, No. 6, pp. 827–833, November–December, 1997.     

XRF与ICP-MS法在福建省安溪县和华安县的铁观音茶中元素含量测定的应用研究

安溪是铁观音茶的源产地,茶叶总产值每年数亿元,但不同品质的铁观音茶价格参差不齐,市场上存在以次充好的现象。福建省安溪县和华安县为铁观音主要的茶产地,两县市的茶叶产量市场占有率较高,地理位置毗邻,但茶叶品质和风味各有不同,造成茶叶市场的困扰。铁观音中微量元素种类和含量的检测,对产地的溯源具有重要的意义。采用X射线荧光光谱无标样半定量分析法（XRF）和微波消解/电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）对福建省主要茶产区安溪县（感德、西坪、祥华）和华安县（良村、华丰、仙都）的30份铁观音进行元素含量对比分析。XRF法检测出两县茶样中存在的元素种类有K,Ca,S,P,Mg,Al,Si,Cl,Fe,Mn,Rb,Zn,Na和Sr,但含量上存在一定的差异。根据XRF法检测结果进行快速、准确稀释茶样用于ICP-MS法对比测定金属元素,优化样品前处理方法以满足痕量检测要求。对比发现当测定Ca,Mg,Al,Fe,Mn和Zn金属元素时,相关性系数R2在0.824 8~0.892 8,趋势线斜率在0.806 0~0.944 9,XRF法和ICP-MS法的可比性较好,说明检测这六种元素采用这两种方法皆适合。同1份安溪铁观音茶样采用XRF法的相对标准偏差皆＜6.0%,ICP-MS法的相对标准偏差皆＜3.0%。相对于ICP-MS法,XRF法前处理更简单,耗时少,因此需低成本、快速、简便检测茶样中的Ca,Mg,Al,Fe,Mn和Zn元素含量时,可选择XRF检测法。采用ICP-MS检测出的K,Ca,Mg,Al,Fe,Mn,Rb,Zn,Na和Sr金属元素进行逐步判别分析,通过建立Fisher判别模型对安溪县和华安县铁观音茶样实现有效区分,模型建立的判别函数的产地检验判别率为96.7%,交叉检验判别率为96.7%,对测试样品的识别正确率为100%。ICP-MS法检测金属元素结合逐步判别-Fisher判别分析,对安溪县和华安县铁观音茶样产地溯源具有较强的可行性。     

Impact of ultrasonication applications on color profile of foods

Food color is a feature that provides preliminary information about their preference or consumption. There are dominant pigments that determine the color of each food; the most important pigments are anthocyanins (red–purple color), chlorophylls (green color), carotenoids (yellow-orange color), and betalains (red color). These pigments can be easily affected by temperature, light, oxygen, or pH, thereby altering their properties. Therefore, while processing, it is necessary to prevent the deterioration of these pigments to the maximum possible extent. Ultrasonication, which is one of the emerging non-thermal methods, has multidimensional applications in the food industry. The present review collates information on various aspects of ultrasonication technology, its mechanism of action, influencing factors, and the competence of different ultrasonication applications (drying, irradiation, extraction, pasteurization, cooking, tempering, etc.) in preserving the color of food. It was concluded that ultrasonication treatments provide low-temperature processing at a short time, which positively influences the color properties. However, selecting optimum ultrasonic processing conditions (frequency, power, time, etc.) is crucial for each food to obtain the best color. The key challenges and limitations of the technique and possible future applications are also covered in the paper, serving as a touchstone for further research in this area.     

基于宽带扫频的导弹RCS测量与分析

针对导弹的典型几何外形结构,基于高频散射机理对其散射特性进行了初步分析,包括散射源分布及其散射类型、各散射源散射特性随导弹姿态的变化趋势等。接着,利用宽带扫频RCS测量系统对导弹L、X波段RCS和X波段一维距离像进行了测量,得到了导弹在不同技术条件下的RCS曲线和一维距离像。最后,对测量结果进行了初步分析。测量结果表明：导弹头锥仓与进气道腔体存在较大散射,尤其是进气道壁与弹体之间连接缝隙的散射较为突出;导弹在X波段下的RCS较L波段小,且受姿态变化的影响更为敏感;另外,导弹RCS峰值点并未出现在迎头向,而是偏离迎头向一定角度,尤以X波段下最为明显,偏离角度达20°左右。测量结果为导弹在试验中的应用,包括试验设计、试验结果分析与评估、等效推论等提供了重要的技术依据。     

Hardware and software for the automating atomic-absorption spectrometers AAS, S115, and saturn

We describe a modified GELIOS System intended to automate the atomic-absorption spectrometers AAS, S115, SATURN, and Perkin-Elmer 503. Software is prepared in the visual environment of programming DELFI-3 and functions under the control of Windows 95. A distinguishing feature of the GELIOS System is simultaneous search for the peak and area of the absorption signal, correction of the errors of measurements, automatic digital filtration of data, control of the time of operation of hollow-cathode lamps, measurement of spectra and the statistical resource of the service life of hollow-cathode lamps, use of different methods to construct a calibrating graph, the possibility of memorizing the data of the analysis in an archived file, and a formation of the report for printing. The system contains an electrovic data directory on atomicabsorption analysis in five volumes for 67 elements of the Mendeleev system. To whom correspondence should be addressed. “University” Science and Production Center, 4, F. Skorina Ave., Minsk, 220050, Belarus. Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 66, No. 5, pp. 734–737, September–October, 1999.     

颗粒度对不同煤种可见光-近红外光谱的影响

煤炭是我国最主要的能源,在开采、运输、洗选加工、精煤储运等过程中都需要及时了解煤的成分、含量以及混矸程度,以便掌握和监控煤炭质量。目前,基于可见光-近红外反射光谱的煤炭原位测试技术已经成为一个研究热点。颗粒度是影响光谱特征的重要因素,开展颗粒度对不同煤种反射光谱特征的影响研究,对于深刻认识煤的光谱特征,进而提高煤光谱识别精度具有重要意义。为此,选取我国主要煤炭富集区（包括内蒙古乌海、新疆哈密、山西阳泉）的褐煤、烟煤、无烟煤为研究对象,利用SVC HR-1024光谱仪对不同颗粒度煤样的可见光-近红外光谱进行测试,分析了颗粒度对煤样光谱反射率的影响规律,以及颗粒度对于不同煤种光谱影响的差异。在此基础上,对实验现象背后的物理机理进行了分析讨论。研究表明,变质程度不同的煤反射光谱特征基本相似,即在可见光波段反射率较低且随波长增加出现缓慢下降趋势,在近红外波段快速上升。当煤样颗粒度>0.10 mm时,颗粒度大小对光谱特征的影响较小,煤样反射光谱特征随颗粒度变化规律不明显;当颗粒度<0.10 mm时,颗粒度对煤样的光谱影响增大,且影响主要体现在近红外波段的反射率光谱曲线的斜率大小,颗粒度越小,光谱反射率曲线斜率越大。0.10 mm颗粒度可作为颗粒度对煤的光谱特征影响的敏感界限。不同煤种可见光-近红外光谱曲线受颗粒度的影响程度不同,褐煤的影响最大,烟煤次之,无烟煤影响最小。实验表明,利用反射光谱进行煤质分析和煤种识别时需要考虑颗粒度的影响,同时,选择颗粒度小于0.10 mm的粉末状样品效果要好于大颗粒或块状样品。     

光栅-液晶复合结构太赫兹移相器

随着太赫兹技术及其应用的快速发展,各类太赫兹控制器件需求也随之增加,作为太赫兹系统重要器件之一,太赫兹波移相器成为当前研究热点。已有移相器存在着尺寸较大、结构复杂、相移量较小等问题,为克服上述缺陷,提出一种光栅-液晶复合结构太赫兹移相器,该器件结构为石英、石墨烯、液晶盒、光栅结构、石墨烯和石英组成。通过改变石墨烯电极上电压,使液晶折射率发生改变,相移器的相位因折射率改变而发生变化,通过控制外加电压可以实现对太赫兹波相移量有效调控。计算结果表明,该移相器在0.39~0.46 THz频率范围内实现了400°相移量,回波损耗小于-11 dB,在频率0.43 THz处,最大相移量达到422°。太赫兹波入射角在0°~30°范围内变化,移相器的相移量保持不变,而且该器件对入射太赫兹波偏振态不敏感。所设计的太赫兹移相器具有相移量大、结构尺寸小等优点,在未来的太赫兹通信、安检、医疗、传感、成像等领域中具有广阔的应用前景。     

大豆冠层多光谱图像提取方法

为解决大豆冠层在近地端的多光谱图像边缘灰度不均,目标与背景之间灰度差别小,难以准确高效地获取大豆冠层目标区域的难题,将多光谱成像处理技术与经典图像分割方法有机融合,提出基于多光谱图像处理技术的大豆冠层提取方法。以东北大豆为对象,通过Sequoia多光谱相机采集绿光、近红外、红光、红边和可见光五类大豆多光谱图像,采用高斯平滑滤波法对原始大豆多光谱图像进行预处理,分析多光谱图像中大豆冠层和背景的灰度直方图分布特性,在此基础上利用迭代法、Otsu法和局部阈值法提取原大豆多光谱图像中冠层区域,并以图像形态学开运算处理细化和扩张背景,避免图像区域内干扰噪声对大豆冠层识别效果的影响,同时以有效分割率、过分割率、欠分割率、信息熵以及运行时间等为监督指标,对大豆冠层多光谱图像识别模型进行效果评价。大豆冠层识别模型中迭代法可以有效分割近红外和可见光大豆冠层图像,有效分割率分别为97.81%和87.99%,对绿光、红光和红边大豆冠层图像分割效果较差,有效分割率低于70%;Otsu法和局部阈值法可以有效分割除红光波段的其余四种多光谱大豆冠层图像,且有效分割率均在82%以上;三种算法对红光大豆冠层图像的有效分割率均低于20%,未达到较好效果。在原始多光谱图像中应用迭代法、Otsu法和局部阈值法提取大豆冠层图像与标准图像的信息熵平均值波动幅度分别为：0.120 1,0.054 7和0.059 8,其中Otsu法和局部阈值法较小,表明了对于大豆冠层多光谱图像识别中两种算法的有效性。该算法中Otsu法和局部阈值法均可以有效提取绿光、近红外、红边和可见光等多光谱的大豆冠层图像,二者较为完整地保留了大豆冠层信息,其中Otsu法实时性能较局部阈值法更好。该成果为提取农作物冠层多光谱图像提供理论依据和技术借鉴。     

HNIW和DNT的共晶制备和光谱分析研究

六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)作为一种新型高能炸药，寻求对其综合性能的改性是现阶段研究的重点。不同于传统的重结晶、高聚物包覆和复合等改性方法，通过晶体工程学方法，采用和小分子低感度炸药共结晶的方法，可对HNIW从炸药的内部组成和晶体结构层面进行改性。设计采用溶剂挥发法以一定的配比制备得到了六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)和二硝基甲苯(DNT)的共晶，并针对晶体结构以及物相的改变，应用X射线粉末衍射(PXRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)相结合的方法，对共晶样品进行快捷而有效的表征。结果显示，与单组分HNIW和DNT相比，共晶的PXRD图谱中出现了新的强衍射峰，证实了共晶与单组分晶体结构具有显著差异，产生了一种新的物相。红外光谱和拉曼光谱谱图显示，一系列特征吸收峰产生了峰位偏移以及峰宽和峰高的变化，证明了由于HNIW分子和DNT分子之间相互作用形成了共晶分子晶体结构，且共晶内部晶格振动较之单组分HNIW和DNT发生了改变，不再是单组分分子间的相互作用，从而佐证了HNIW/DNT共晶是一种不同于原组分分子空间构型的新物相。     

基于混合表面等离子体波导的纳米激光器的研究

设计了一种带有金属脊和低折射率介质夹层的新型混合表面等离子体波导结构，利用有限元法对该结构进行了数值仿真。COMSOL Multiphysics软件是一款基于有限元法模拟真实物理现象的仿真软件。在COMSOL Multiphysics软件平台上，构建该结构的三维模型，使用模态分析和频域分析模块，研究了其电场分布、归一化模式面积、传输长度、增益阈值、品质因数。结果表明：在工作波长为370 nm时，所设计波导的光场约束可达到较好的深亚波长水平，同时保持大的传输长度。提出的带有金属脊结构与平坦金属层结构相比，波导特性更好。将该结构应用于纳米激光器，由基模和纵模反映出，激光器内光场分布稳定且集中在极小的面积内。在波导特性良好的情况下，该激光器可保持较低的增益阈值和较高的谐振腔品质因数。综合考虑，选取最优尺寸为ｒ＝80 nm, d＝45 nm，此时有效模式面积为0.005 1λ2，传输长度为1 668 nm，增益阈值为1.46×10-6 m-1, 品质因子74.5。最后，在最优尺寸下，通过仿真得到了该结构的发射光谱，其发射波长为360 nm，输出电能比输入电能增强了3 100倍。该结构为小型化和集成化的纳米设备提供了技术支持，在生物医学和光通信等领域有广泛的应用前景。