X射线衍射研究纳米材料微结构的一些进展

本文在简单评叙过去常用于金属材料中晶粒(嵌镶块)大小和微观应变的X射线衍射线形分析方法(分离微晶—微应变二重宽化效应的Fourier分析、方差分析和近似函数三种方法)之后,介绍了作者及合作者近年来发展和建立的分离微晶—微应变、微晶—层错、微应变—层错二重宽化效应和分离微晶—微应力—层错三重宽化效应的一般理论、最小二乘方法和计算程序系列。然后把这些方法用于评价各种典型纳米材料微结构的研究。它们包括:(1)贮氢合金MmB5;(2)面心立方结构纳米NiO的分析,获得微结构参数与热分解温度的关系;(3)体心立方结构的V-Ti基合金在吸放氢过程中的结构变化;(4)用来研究镍氢电池活化前后正极-βNi(OH)2的微结构时,对一般方法作简化,从而了解了-βNi(OH)2在镍氢电池中充放电过程和电池循环过程中的行为;(5)六方纳米ZnO的微结构研究和添加Ca、Sr和混合稀土的Mg-Al合金中的微结构研究;(6)还用于六方(2H-)石墨堆垛无序度的测定。实际应用发现,对不同的纳米材料合理应用分离X射线衍射多重宽化效应的一般理论和方法显得十分重要。实际应用还发现,所提出的分离多重宽化效应的方法,能用于评价和研究纳米材料及其在使用过程微结构的变化,从而把材料性能与微结构参数联系起来,建立性能与结构之间的关系,并已获得不少有益结果。     

X射线衍射研究纳米材料微结构的一些进展

本文在简单评叙过去常用于金属材料中晶粒（嵌镶块）大小和微观应变的X射线衍射线形分析方法（分离微晶-微应变二重宽化效应的Fourier分析、方差分析和近似函数三种方法）之后,介绍了作者及合作者近年来发展和建立的分离微晶微应变、微晶层错、微应变-层错二重宽化效应和分离微晶-微应力层错三重宽化效应的-般理论、最小二乘方法和计算程序系列。然后把这些方法用于评价各种典型纳米材料微结构的研究。它们包括：（1）贮氢合金MmB5;（2）面心立方结构纳米NiO的分析,获得微结构参数与热分解温度的关系;（3）体心立方结构的uTi基合金在吸放氢过程中的结构变化;（4）用来研究镍氢电池活化前后正极伊Ni（OH）2的微结构时,对一般方法作简化,从而了解了β-Ni（OH）2在镍氢电池中充放电过程和电池循环过程中的行为;（5）六方纳米ZnO的微结构研究和添加Ca、Sr和混合稀土的Mg-Al合金中的微结构研究;（6）还用于六方（2H）石墨堆垛无序度的测定。 实际应用发现,对不同的纳米材料合理应用分离X射线衍射多重宽化效应的一般理论和方法显得十分重要。 实际应用还发现,所提出的分离多重宽化效应的方法,能用于评价和研究纳米材料及其在使用过程微结构的变化,从而把材料性能与微结构参数联系起来,建立性能与结构之间的关系,并已获得不少有益结果。     

晶体生长的层错机制及其生长动力学

面心立方晶体中层错矢量为1/6<112>和1/3<111>的堆垛层错在生长面{111}上的露头处产生了亚台阶(sub-step)。基于亚台阶的原子图象的分析,本文讨论了层错生长机制及其生长动力学,证明了亚台阶处的成核势垒总是小于二维成核势垒,解释了近年来所观察到的堆垛层错作为生长台阶源的实验事实。 关键词：     

侧向外延生长六方相GaN中堆垛层错的同步辐射表征

本文采用低温光致发光谱研究了蓝宝石(0001)衬底上MOCVD侧向外延生长的六方相GaN中的堆垛层错, 并使用同步辐射XRD方法研究了该堆垛层错以及立方相和六方相GaN的相对取向.     

单轴应变驱动铁bcc—hcp相转变的微观模拟

用分子动力学方法模拟了沿〈001〉晶向应变加载和卸载情况下单晶铁中体心立方(bcc)与六方密排(hcp)结构的相互转变,分析了相变的可逆性和微结构演化特征.微观应力的变化显示样品具有超弹性性质,而温度变化表明在相变和逆相变过程中均出现放热现象.相变起始于爆发式均匀形核,晶核由块状颗粒迅速生长为沿{011}晶面的片状分层结构; 而卸载逆相变则从形核开始就呈现片状形态,且相界面晶面指数与加载相变完全一致,表现出形态记忆效应.在两hcp晶核生长的交界面易形成面心立方(fcc)堆垛层错. fcc通过在hcp晶粒内     

面心立方晶体外延膜沉积生长中失配位错的结构与形成过程

用分子动力学方法对5%负失配条件下面心立方晶体铝薄膜的原子沉积外延生长进行了三维模拟.铝原子间的相互作用采用嵌入原子法(EAM)多体势计算.模拟结果再现了失配位错的形成现象.分析表明，失配位错在形成之初即呈现为Shockley扩展位错，即由两个伯格斯矢量为〈211〉/6的部分位错和其间的堆垛层错组成，两个部分位错的间距、即层错宽度为1.8 nm,与理论计算结果一致；外延晶体薄膜沉积生长中，位错对会发生滑移，但其间距保持稳定.进一步观察发现，该扩展位错产生于一种类似于“局部熔融-重结晶”的表层局部无序紊乱- 关键词： 失配位错 外延生长 薄膜 分子动力学 铝     

fcc金属层错能的EAM法计算

采用嵌入原子法(EAM)计算了Cu，Ag，Au，Ni，Al，Rh，Ir，Pd，Pt和Pb等10种面心立方(fcc)金属的层错能，除Rh和Ir两种金属外，其他金属的计算结果和实验结果基本一致. 关键词： 面心立方金属 层错能 EAM     

体心立方Ta的广义面错能及在Ⅱ型裂纹尖端初始塑性研究中的应用

基于嵌入原子势考察体心立方(bcc)金属Ta的广义层错能和广义孪晶能并获得广义层错能和广义孪晶能曲线. 研究表明,bcc Ta的广义层错能曲线与面心立方金属的广义层错能曲线有明显差异,Ta的广义层错能曲线不存在明显的能量极小值,位错主要以全位错的形式发射. 不同原子厚度的广义孪晶能曲线表明4个原子层的孪晶能曲线开始出现亚稳定的能量极小值,5个原子层的孪晶能曲线出现稳定的能量极小值. 为进一步验证广义层错能和广义孪晶能曲线揭示的塑性变形机理,采用准连续介质力学多尺度方法研究Ⅱ型裂纹尖端的初始塑性变形过程. 关键词： 广义层错能 广义孪晶能 体心立方金属钽 Ⅱ型裂纹     

O(N)模型破缺相的红外重正化群计算

利用一个与质量有关的重正化方案,研究了O(N)模型破缺相的红外重正化群性质.得到了与质量有关的一圈重正化群系数以及在红外极限下的二圈重正化群系数.利用标准的微扰场论计算方法,发现特殊的抵消效应,该效应使得二圈的重正化群系数与一圈重正化群系数在红外极限下相同.     

位错和层错对氮化镓热导率影响的分子动力学模拟

本文利用非平衡分子动力学方法研究了位错和堆垛层错对氮化镓晶体热导率的影响。研究结果表明氮化镓中刃型位错的存在不仅对垂直位错线方向的热量传输有影响,也对平行于位错线方向有较大影响。本文利用非平衡分子动力学方法对氮化镓晶体中小角度晶界、晶界c面(0001)堆垛层错以及a面(1210)面堆垛层错结构的界面热阻进行了计算,并且研究了氮化镓晶体中c面堆垛层错的界面热阻的变化规律。研究结果表明氮化镓晶体中c面堆垛层错的界面热阻随着层错厚度的增加而增大,随着体系长度的增大而减小。     

Least square fitting of low resolution gamma ray spectra with cubic B-spline basis functions

In this paper,the least square fitting method with the cubic B-spline basis hmctioas is derived to reduce the influence of statistical fluctuations in the gamma ray spectra.The derived procedure is simple and automatic.The results show that this method is better than the convolution method with a sufficient reduction of statistical fluctuation.     

Least square fitting of low resolution gamma ray spectra with cubic B-spline basis functions

In this paper, the least square fitting method with the cubic B-spline basis lunctions is derived to reduce the influence of statistical fluctuations in the gamma ray spectra. The derived procedure is simple and automatic. The results show that this method is better than the convolution method with a sufficient reduction of statistical fluctuation.     

HELS法在循环平稳声场全息重建中的理论与实验研究

Helmholtz 方程最小二乘法利用一组球面波基函数拟合声源产生的声场,根据重建和实际声压的误差最小原则,利用最小二乘法确定基函数展开的项数以及对应的权重系数,该方法具有计算效率高和需要测点少的优点,在实际工程中有很大的实用性.Helmholtz 方程最小二乘法和其他近场声全息方法一样都是针对平稳声场,对非平稳声场的分析很少.对于实际工程中经常遇到的一类特殊非平稳声场——循环平稳声场,现有的技术多以单通道信号分析为主,其高阶统计量在故障诊断领域应用较广.分析了循环平稳声场中Helmholtz方程最小二乘 关键词： 声全息 循环平稳 Helmholtz 方程 球面波     

Spin-lattice coupling coefficients of Mn2+ ions in stacking faults of ZnS

The spin-lattice coupling coefficients (SLCC) of Mn²⁺ ions in axial sites PN of cubic ZnS crystals containing stacking faults have been measured by an uniaxial stress method. These coefficients were correctly interpreted in an ionic model by taking into account the Blume-Orbach mechanism adapted to a C_3v symmetry and a relativistic mechanism whose importance has been previously demonstrated. Finally, a comparison between the experimental SLCC's for Mn₂₊ in the cubic sites and two axial sites PN and AS due to stacking faults shows that they are roughly identical as predicted theoretically.     

The ground state of a strongly correlated fermion system in a magnetic field

A new variational method is used to investigate the ground state of the Hubbard model with a half-filled band for a one-dimensional chain, a planar square lattice, and a simple cubic lattice. A metamagnetic transition is found to occur in a one-dimensional chain and a simple square lattice. A simple cubic lattice does not undergo the metamagnetic transition.     

Data point selection for weighted least square fitting of cavity decay time constant

For the accurate extraction of cavity decay time, a selection of data points is supplemented to the weighted least square method. We derive the expected precision, accuracy and computation cost of this improved method, and examine these performances by simulation. By comparing this method with the nonlinear least square fitting(NLSF) method and the linear regression of the sum(LRS) method in derivations and simulations, we find that this method can achieve the same or even better precision, comparable accuracy, and lower computation cost. We test this method by experimental decay signals. The results are in agreement with the ones obtained from the nonlinear least square fitting method.     

相对误差最小二乘法的TDLAS气体浓度标定曲线拟合

可调谐半导体激光光谱技术（TDLAS）是光谱检测技术的一个分支,具有高灵敏度、高分辨率、实时监测、便携性好、小型化等优点,在工业环保、医疗检测、气象监测等领域得到了广泛应用。TDLAS气体传感器的测量精度与标定曲线密切相关,标定时,常用最小二乘法对标定曲线进行多项式拟合,但最小二乘法是以绝对误差的最小平方和作为评价标准,无法对相对误差进行约束,在低浓度量程下TDLAS气体传感器的标定曲线相对误差偏大,限制了标定量程。推导了光强透射率对数与气体浓度关系式作为目标函数,提出了基于相对误差意义下的最小二乘法,迭代方法采用高斯-牛顿迭代法（Gauss-Newton iteration method）,实验以雅士林DHS-100恒温恒湿箱来产生大量程范围的水汽标定浓度,Vaisala HMT337在线湿度检测仪的测量值作为标定浓度,自主研发的TDLAS湿度传感器选择波数为7 306.752 1 cm-1的水汽吸收峰,气室的光路长为50 mm,对1%~50%VOL的水汽浓度进行了拟合标定,对比了最小二乘法与相对误差最小二乘法的标定拟合结果。实验结果表明：采用最小二乘法拟合时,在低浓度量程下会出现较大的相对误差,高浓度量程下相对误差逐渐减小,无法保证整个大量程下测量精度要求;采用相对误差最小二乘法拟合时,在整个大量程范围下的相对误差波动比较小,相对误差分布曲线比较平稳,最大相对误差和相对误差标准差都远小于最小二乘法的拟合结果;以Ratio-C关系式作为目标函数,采用相对误差最小二乘法进行拟合标定时,最大相对误差为0.049 4,相对误差标准差为0.023 7,远优于最小二乘法的拟合结果,符合TDLAS传感器测量精度要求,验证了相对误差最小二乘法的标定算法可靠性,提高了TDLAS气体传感器的测量精度。     

Engineering competing nonlinearities

Weak modulation of a quasi-phase-matching (QPM) grating opens possibilities for engineering both the average quadratic nonlinearity and the incoherent average cubic nonlinearity induced by QPM. The relative strength of the average quadratic and effective (intrinsic plus induced) cubic nonlinearity is studied for LiNbO(3) . We show how the induced average cubic nonlinearity can be engineered to dominate the intrinsic material cubic nonlinearity and how doing so will allow the intensity at which the quadratic and cubic nonlinearities balance and thus compete to be decreased to a few gigawatts per square centimeter.     

Diffusion in lattice Lorentz gases : Nearest scatterers approximation

The expressions for diffusion coefficients and for velocity autocorrelation functions of lattice Lorentz gases are derived both in the nearest scatterers and Boltzmann approximations. The results are obtained for linear chain, square, triangular, simple cubic, body centred cubic, face centred cubic and face centred hyper cubic lattices. The diffusion coefficients are compared with those from the effective medium approximation for the square lattice and with computer simulation results for triangular, simple cubic and body centred cubic lattices.