物理学对医学的重要性

 1999年3月在美国亚特兰大召开的第23届国际纯粹物理和应用物理联合会代表大会通过的决议之一:《物理学对社会的重要性》指出,物理学在培养“生物医学科学工作者的教育中,是一个重要的组成部分”,“物理学提供了应用于医学的新设备和新技术的发展所需的基本知识,如计算机断层术(CT)、核磁共振成像、正电子发射断层术、超声波成像和激光手术等,改善了我们生活的质量。”     

分子影像新技术——氘代谢波谱及成像的综述与展望

目前常用的分子影像技术主要有正电子发射型断层显像（PET）、质子磁共振波谱（¹H MRS）及成像（¹H MRSI）、化学交换饱和转移（CEST）、超极化¹³C MRSI等.近4年来,氘代谢波谱（DMS）及成像（DMI）作为一种新兴的分子影像技术获得了越来越多的关注,其通过采集注射或口服氘代葡萄糖后的目标组织与正常组织间氘代谢产物的磁共振信号进行组织区分.相比于其他分子影像方法,该影像技术具有无辐射、稳定性好、扫描操作相对简单等优点.本文综述了近年来DMS/DMI技术的研究进展及其意义,归纳总结了其临床应用价值,并对该技术未来的发展和改进方向,以及应用前景进行了展望.     

Eu3+掺杂5Li2O-1Nb2O5-5TiO2发光陶瓷的制备及性能研究

以Li₂CO₃、Nb₂O₅、TiO₂和Eu₂O₃为原料,采用固相法制备Eu³⁺掺杂的5Li₂CO₃-1Nb₂O₅-5TiO₂（LNT）发光介质陶瓷。通过密度、XRD和荧光光谱测试,对0.2%（质量分数）Eu₂O₃掺杂的陶瓷片进行性能表征。结果表明：1 120℃烧结致密的陶瓷片,其晶相结构为“M-相”与Li₂TiO₃两相复合构成;在400 nm的近紫外光激发下,样品有较强的橙光（592 nm）和红光（615 nm）发射,分别属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁的磁偶极跃迁和⁵D₀→⁷F₂的电偶极跃迁。     

Tan-Charm粒子工厂

 所谓“Tau-Charm（t-C）粒子工厂”,是在低背景条件下极大量地产生t轻子和C（粲）粒子的加速器以及相关实验装置的总称。具体说,它包括一个工作能区3-5GeV、峰值亮度¹0³³cm（-2）s^-1的双环e⁺e^-对撞机和相应的高性能实验谱仪。t-C粒子工厂主要用来研究我们至今知之不多的三个费米子t、V_t轻子与C夸克的物理学。     

了解宇宙的新窗口——分子天体物理学进展介绍(之三)

 有不少天文分子被称为“地外”分子.原因是在地球上找不到这种分子的天然样品,甚至化学实验室中也难以制备出来.但在星际空间或星周包层那种地球上不易模拟的超高真空（每立方厘米10²-10⁷个分子）、超低温（10-100K）、大尺度（天文时、空尺度）的特殊环境中,它们却能够以足够大的丰度产生和存在.     

物质不灭规律的应用——谈e+湮没谱学

 物质既不能产生,也不会消灭,它只能从一种形式转换成另一种形式.正电子（e⁺）的产生与湮没就是典型的例子.当能量较高（至少大于1.02MeV）的γ光子与物质相互作用时,有可能产生一对互为反粒子的正、负电子,而γ光子本身却“消失"了;当一个e⁺进入介质与一个e^-相互作用时,也会发生“湮没”而放出γ射线.人们利用这一物质形式转换的规律建立了e⁺湮没谱学.     

评所谓2000公里远的气功外气影响物质性质的试验

 （一）这是严谨的科学实验,还是甚不科学的“科学”试验?甲:前一时期,我在书摊上购买到《严新气功现象》一书,书中刊载了一组“科学”实验,严新和高能物理所几位实验者宣称:“通过这些实验,捕捉到了外气的一系列不可思议的特性”（见该书213页,以下凡引自此书的文字,将只注出页码）,例如,远在2000公里的气功外气竟会对“物质分子”发生作用,在1500²000公里远的外气竟会对“放射源镅-241衰变计数率”发生影响,等等。     

应用蒙特卡罗模拟进行正电子发射断层成像仪散射特性分析

通过使用基于Geant4的蒙特卡罗模拟代码GATE对全身用全3D正电子发射断层成像仪和含有挡板的2D/3D小动物用正电子发射断层成像仪进行建模,系统地分析了3D采集条件下正电子发射断层成像仪的散射分数、散射分布、多次散射、视野外散射四个主要方面和2D采集条件下挡板对散射分数和散射分布的影响.针对全3D散射校正的难点: 多次散射和视野外散射,设计了附加实验,拟合得到了多次散射光子的百分比随体模横截面积变化的关系和不同环的位置受到视野外散射光子的影响;针对2D散射校正,对挡板引入的散射光子进行分离,单独分析, 关键词： 正电子发射断层成像仪（PET） 蒙特卡罗模拟 散射特性 散射校正     

质子的衰变——兼谈一道中学物理竞赛题

 生命是短暂的,所有动物和植物都会衰亡.大多数粒子的“寿命”则更为短暂,即使“长寿”的自由中子,其寿命不过十几分钟.中子衰变后产生三个较轻的粒子:质子、电子和反中微子（n°→p⁺+e^- +（?）_e）;其他许多粒子的“寿命”只是一瞬间(10^-22～10^-10秒).那些似乎永恒的东西--山川、日月、银河等其实也总有消亡的那一天.     

中微子六十年

 三、存在几种类型的中微子?前面我们介绍的中微子都是在电子的放射（β^±衰变）和吸收（K-俘获）过程中产生的,这类中微子称为电子中微子,用ν_?（电子中微子）和（?）（电子反中微子）表示.除电子中微子外,后来还发现了μ子中微子和τ子中微子.50年代,人们逐步认识到,安德逊在1936年发现的粒子-μ子与电子有许多共同点:1)电子和其反粒子正电子的电荷分别为-1和+1,没有中性电子;μ^-子和其反粒子μ⁺的电荷也分别为-1和+1,没有中性的μ子;2)电子和正电子具有自旋1/2,μ^-和μ⁺的自旋也是1/2;3)正、负电子.     

一种含末端炔喹啉酮类化合物的波谱学研究

通过Cu(I)催化有机叠氮化物和端基炔之间的1,3-偶极Huisgen环加成反应,又称“点击化学”, 可快速、高效合成专一的1,4-二取代-1,2,3-三唑产物. 为得到含有末端炔的喹啉酮衍生物,以7,8-二氢-2,5(1H,6H)-二酮（1）为原料,通过烷基化反应将端基炔引入到化合物1中,合成了1-(2-炔丙基)-7,8-二氢喹啉-2,5(1H, 6H) 二酮（3）,并利用重结晶和硅胶柱分离两种化学手段,得到了该化合物的两种构型异构体. 采用DEPT、¹H NMR、¹³C NMR、¹H-¹H COSY、NOESY、HMQC多种NMR实验测试分析方法,对该化合物的构型异构体进行了验证和区分,并分别对其¹H NMR和¹³C NMR谱的信号进行了归属.     

卫星上的钟——三谈势场及其零点的选取

 本篇我们以卫星钟所处的球对称万有引力场和“爱因斯坦圆盘”为例, 再次谈谈势场零点的选取, 并借此论证卫星钟在引力场中变慢的因子为什么是(1＋2φ/c²)^1/2。     

“黑碧”OH振动光谱产生分裂原因探究

“黑碧”指颜色为黑色,主要成分为阳起石的碧玉。电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪分析显示“黑碧”为阳起石碧玉。拉曼光谱和红外光谱的OH振动处产生3个主峰,归属于MgMgMg-OH,MgMgFe2+-OH（Fe2+_M1Mg_M1Mg_M3-OH,Mg_M1Mg_M1Fe2+_M3-OH）,MgFe2+Fe2+-OH（Mg_M1Fe2+ _M1Fe2+_M3-OH,Fe2+_M1Fe2+_M1Mg_M3-OH）,但与常见和田玉不同,“黑碧”的三个主峰在拉曼光谱OH的振动区（3 600～3 700 cm-1）和红外光谱OH的倍频振动区（7 200～7 100 cm-1）产生分裂现象。将“黑碧”分为5个区域：HB-1,HB-2,HB-3,HB-4和HB-5,进行原位的电子探针和拉曼光谱分析,拉曼光谱在3 600～3 700 cm-1出现3个主峰（A,B,C）,将主峰进行分峰拟合处理,显示分裂成6个次级峰（A′和A″,B′和B″,C′和C″）,次级峰之间的平均波数差为5 cm-1。前人对角闪石在OH振动处主峰分裂现象的观点各不相同。结合“黑碧”的原位电子探针数据和相关研究文献,认为角闪石中B(M4)位置上的阳离子分布是分裂谱产生的主要原因。角闪石中的B(M4)位置虽然没有直接与W位置的OH相连接,但B(M4)位置上的阳离子通过影响TO₄上的桥氧,间接影响W位置上的OH,从而引起OH振动光谱产生一定变化。对比存在类似分裂谱的角闪石样品和“黑碧”的晶体化学式,发现所有的样品在B(M4)位置上均存在Ca2+和Mn2+分布,而其他位置的阳离子占位情况都不相同,表明“黑碧”OH振动光谱产生分裂与B(M4)位置上的Ca2+和Mn2+分布有关。故认为“黑碧”中OH振动光谱产生分裂原因为Ca2+和Mn2+在B(M4)位置上的占位,且高波数峰位归属于Ca2+,低波数峰位归属于Mn2+,即A′,B′,C′归属于Ca2+,A″,B″,C″归属于Mn2+。     

Ca3Y2Si3O12：Tm3+,Yb3+上转换发光粉的制备与发光性能研究

采用高温固相法成功制备了Ca₃Y₂Si₃O₁₂：Tm³⁺,Yb³⁺上转换蓝色发光材料。在980 nm 红外激光器激发下,发光粉呈现强烈的蓝光（475 nm）和近红外光（810 nm）以及较弱的红光（650 nm）发射,分别归因于Tm³⁺离子的¹G₄→³H₆、³H₄→³H₆和¹G₄→³F₄能级跃迁。随着Yb³⁺离子浓度的增加,发光粉上转换发射强度和发光亮度均呈现先增强后减弱的变化趋势。在最佳掺杂浓度下（Yb³⁺摩尔分数为15%）,蓝、红光强度分支比为12：1,色坐标为（0.129 2,0.152 3）。在3.9 W/cm²激发功率密度下,发光亮度可达6.8 cd/m²。上述结果证实,所制备发光粉呈现优异的蓝光上转换发射特性并具有潜在的应用价值。发光强度和激发光功率关系表明,所得上转换发射为三光子和双光子吸收过程。借助Tm-Yb体系能级结构详细讨论了上转换发射的跃迁机制。     

离子学

 读者对“电子学”已经很熟悉了,但对“离子学”却可能很陌生．事实上,离子学是近年来发展起来的一门极具生命力的多学科交叉的前沿学科,它是物理学、化学、材料科学、工程学、冶金学、生物学等多种学科交叉汇合而出现的新学科生长点．能够传导电流的物质称为导体．通常,人们习惯用电导率（ａ,（·ｃｍ）^－１）来表征导体传导电流的本领,并可表示为Ｕ＝１／Ｒ·ｌ／ｓ式中Ｒ为导体的电阻（）,ｌ为导体长度（ｃｍ）,ｓ为导体的横截面积（ｃｍ^{２<,/sup>）．粗略地讲,电导率愈大的导体,其导电能力愈强．根据导电机理的不同,通常可将导体分为两类：电子导体和离子导体．凡依靠电子（或正空穴）的运动来传导电流的导体称为电子导体．}     

开窗放入大江来——新春寄语

 想起了宋代诗人曾公亮七绝《宿甘露僧舍》,那诗言道:“枕中云气千峰近,床底松声万壑哀.要看银山拍天浪,开窗放入大江来.”好一个“开窗放入大江来”!《现代物理知识》杂志,我们心中的圣地.谢希德说她是本“老少读者都欢喜的一本刊物”;王淦昌说她“对于我有很大的好处”;冯端说她的“科学性是有保证的”;赵忠贤说她“生动活泼,可读性强”;朱重远说她是“了解物理各分支领域的知识及进展的主要渠道”;施士元说她“能面向实际,面向世界,面向未来”;卞毓麟说她“能在科学上给不同层次读者以‘实惠’的刊物”;钱临照说她是“我国物理类型的好书”;廖山涛说她“读起来给人以享受”;于敏说她“对拓宽物理学工作者知识面和培养年青一代都会起良好作用;”卢鹤绂说她“是联系我国物理学界的纽带,”…….     

中国南海海绵中19-methoxy-scalarin立体构型的确定

对中国南海海绵中的新化合物19-methoxy-scalarin进行¹H和¹³C NMR谱的全归属, 并运用“激发雕刻”技术,利用1D GOESY实验确定该化合物立体构型。实验结果亦表明1D GOESY实验选择性好,提供的信息更加直观、清晰,是化合物立体结构确定的好方法。     

氘代溶剂对丙烯酰胺溶剂化作用的NMR研究

用¹H NMR谱研究了丙烯酰胺（AM）分别在氘代氯仿（CDCl₃）和氘代二甲基亚砜（DMSO-d₆）溶剂以及在不同比率的混合溶剂中,AM的烯键C上的反式两个质子的谱峰位置开始相向移动,重叠,后又反向交错以致形成“类似镜像”的现象,用溶剂化作用讨论了成因;混合溶剂中,随着DMSO-d₆摩尔分数的增加,－NH₂质子和溶剂残余水质子的化学位移逐渐都向低场移动,这与－NH₂和DMSO之间形成氢键,－NH₂和水质子之间既有氢键生成又有质子交换有关.     

Tm3+浓度对Y2（MoO4）3：Tm3+，Yb3+荧光粉上转换发光性质的影响

采用传统的高温固相反应法合成了Tm³⁺/Yb³⁺共掺杂Y₂（MoO₄）₃系列荧光粉。XRD结果表明合成的样品为相纯度好的Y₂（MoO₄）₃。在980 nm光激发下,样品具有较强的位于487 nm和800 nm的蓝色和近红外发射,同时伴有较弱的位于649 nm的红光发射。它们分别来自于Tm³⁺的¹G₄→³H₆、³H₄→³H₆和¹G₄→³F₄跃迁。根据功率相关的上转换发射和能级图分析了Tm³⁺的上转换发光机制。结果表明,¹G₄和³H₄能级的布居分别来自于三光子和两光子的能量传递上转换。此外,随着Tm³⁺浓度的增加,蓝色、红色和近红外发射带均呈先增加后降低的趋势,即发生了浓度猝灭。同时,蓝光发射和近红外发射的强度比随Tm³⁺掺杂浓度的增加而减小。     

重核大集团发射半衰期的计算

重核大集团（¹⁴C-³⁴Si）发射的半衰期在理论上用Wentzel-Kramers-Brillouin近似进行了计算.利用双折叠模型计算大集团和剩余子核间的核相互作用,在折叠积分中选取了密度依赖的、零力程交换项的核子-核子相互作用.计算得到的半衰期和液滴模型结果、系统公式的结果以及实验数据进行了比较,表明目前的计算能够很好地给出重核大集团（¹⁴C-³⁴Si）发射的寿命.这可为重核其他大集团（¹⁵N, ⁴⁶Ar,⁴⁸Ca等）的发射提供可靠的预测. 关键词： 半衰期 双折叠模型 集团发射