中子散射成像探测角分辨研究

中子散射成像技术是近年来国外正在发展的一项新型辐射成像技术, 在深空宇宙探测、核材料监控等方面具有广阔的应用前景. 角分辨是衡量该技术成像能力的一项重要参数. 研究了位置不确定度和能量分辨对角分辨的影响. 理论分析表明: 以不同角度散射, 成像的角分辨不同; 位置不确定不仅直接影响角分辨, 还通过影响能量不确定度对角分辨间接贡献; 位置分辨主要来源于探测器的结构尺寸, 当探测器尺寸小于5 cm, 影响角分辨的主要来源是能量不确定度. 利用所获得的理论结果指导设计了原理探测系统, 并对设计的原理系统开展了初步实验研究. 结果表明, 分析结果与实验得到的角分辨参数基本一致.     

近阈值下He原子的双电子电离实验中出射电子研究

利用适用于低能电子入射的反应显微成像谱仪，对电子入射He原子近阈值下的双电离过程进行了研究，实验测量了反应后3个粒子的全部动量，获得了出射电子间的关联信息.主要介绍近阈值下的双电离实验装置及实验技术，集中分析反应后出射电子的动量能量关系，对描述近阈值双电离的Wannier理论进行了检验，发现在入射电子能量为106eV时，实验结果具有Wannier理论预言的性质.     

基于Hadamard优化矩阵的多分辨显微关联成像研究

为满足显微成像领域的多样化需求,解决实际应用中成像质量与成像时间之间的矛盾,提出一种基于数字微镜器件的多分辨显微关联成像方法.该方法利用LED光源作为背景照射光源,对科研级荧光正置显微镜原光路改装设计为关联成像光路,采用多分辨Hadamard优化矩阵作为数字微镜器件的预置图样,实现了生物组织样品的连续多分辨成像.实验结果表明,多分辨显微关联成像系统的分辨率可达218 nm,单组测量后可同时输出8组不同分辨率图像,能够根据实际应用中不同图像质量需求选择不同的分辨率,减少成像时间和存储空间,极大地提高了显微成像的灵活性.这种新型多分辨显微关联成像方法可以扩展至细胞筛选、细胞实时成像等领域,对推动关联成像在细胞和生物组织显微成像领域的应用具有重要意义.     

CO电子态振动强度分布的动量转移特性

利用高分辨快电子能量损失谱仪, 在入射能量2 500 eV,散射角0°～7°, 能量分辨50 meV条件下, 测量了CO在7～21 eV能量区间的能谱,获得了更宽动量转移范围内电子态A1Π、B1Σ+、C1Σ+与E1Π的振动强度分布的动量转移依赖关系,其中A1Π振动强度的分布与动量转移大小无关, 而其他三个跃迁振动强度的分布依赖于动量转移.     

微球透镜超分辨显微成像与检测技术综述

受衍射极限的影响,传统光学显微镜的分辨率最高约为波长的一半,突破衍射极限,获得更高的成像分辨率是近年来显微成像领域的研究热点。相比于其他超分辨显微成像方式,基于微球透镜的超分辨显微成像方式具有简单直接、免标记等优点。主要介绍国内外研究团队将微球与传统的光学显微镜结合实现超分辨显微成像的研究进展,从微球透镜参数选择、成像方案、成像分辨率、成像视场及成像机理等多角度进行总结与比对;并结合课题组工作,介绍了将微球透镜与干涉显微技术相结合的三维超分辨检测技术,阐述了Linnik型与Mirau型两种检测光路原理,分析了三维超分辨检测的效果;展望了微球透镜超分辨显微技术在显微成像与显微干涉检测两个方面待解决的问题与发展方向。     

光学移频超分辨成像技术进展

光学显微镜具有无损、样品友好、速度快等优点,一直是人类探索微观世界的主要手段。但是,由于受到衍射极限限制,长期以来,光学成像系统的分辨率最高仅能达到可见光半波长量级,逐渐成为科学技术发展的桎梏。对于荧光标记样品,可以利用荧光超分辨光学显微成像技术打破光学衍射极限,填补电子显微镜(约为1 nm)和普通可见光学显微镜(200~250 nm)之间的空缺。然而,对于大多数样品特别是非荧光标记样品而言,利用现有技术进行超分辨成像依旧存在相当难度。近年来,科研人员从合成孔径成像原理出发,提出了光学移频超分辨成像方法,开辟了光学超分辨成像的新思路。光学移频超分辨成像不拘泥于荧光非线性效应的限制,兼具非荧光标记样品以及荧光标记样品的超分辨成像能力,而且因为其成像速度快、样品普适性高和光毒性低等优点,在材料学、生物学和医学等领域展现了很好的应用前景。本文从原理和方法上详细综述了移频超分辨光学显微成像技术,并对未来发展方向进行了评述和展望。     

北京谱仪Ⅱ主漂移室和顶点探测器的径迹联合重建

首次实现了将北京谱仪–Ⅱ(BESⅡ)的两种探测器(主漂移室和顶点探测器)中的带电径迹联合起来一起重建,并给出了相应的离线刻度方法.经过真实数据和蒙特卡罗样本的检查,联合重建后BESⅡ带电粒子的动量分辨提高了20%以上,结果证明本文采用的联合重建和离线刻度方法是有效的.     

光盘上集成的液体微透镜阵列与可重构超分辨成像

微透镜辅助显微镜实现超分辨成像观测,具有免标记、无损伤、实时、定域和环境兼容性好等优势.液体微透镜阵列具有均一、易操控的特性,可实现无复杂机械扫描与驱动的超分辨成像.然而,简单高效地精确控制成像距离是微透镜实现超分辨成像的关键技术挑战.本文利用紫外曝光技术,实现了光盘上光刻胶微孔深度的均一性.结合液体自组装技术,在微孔中填充甘油液滴,保证微透镜辅助超分辨的成像距离.在光学显微镜下实现了对226 nm光栅栅线的可重构超分辨观测与1.59倍成像放大.本文从液体微透镜的阿贝显微成像原理出发,通过理论与模拟解释了液体微透镜的成像放大与超分辨特性.由此可见,光盘上集成的液体微透镜阵列在光学纳米测量与传感等器件中展现了巨大的应用潜力.     

超分辨成像及超分辨关联显微技术研究进展

光学成像系统中有限孔径对光波的衍射,使得光学显微成像技术的分辨率受到"衍射极限"限制而无法进一步提高.自1873年E.K.Abbe提出该问题以来,衍射极限就一直是学术界研究的热点.近年来,随着高强度激光、高灵敏探测器等光电器件研制技术以及新型荧光探针开发等相关领域的快速发展,光学显微技术衍射极限问题的研究迎来了新的契机,超分辨显微成像技术(super-resolution microscopy.SRM)在近十年内取得了令人瞩目的巨大成就.本文从空域和频域角度回顾了衍射极限分辨率的基本原理,并据此对目前常见的各种SRM技术"绕过"衍射极限提高分辨率的机理给予了详解,同时介绍了各类技术的发展动态和研究方向;作为SRM的一个新的重要的发展趋势,本文详细介绍了超分辨关联显微技术的最新研究进展,包括SRM与活细胞实时荧光显微、荧光寿命显微、光谱测量和成像、电子显微、原子力显微、质谱技术等的关联,着重讨论了各类超分辨关联显微技术的作用和意义;最后,对SRM技术和超分辨关联显微技术的未来发展方向进行了展望.     

Ne原子(e,2e)反应中反冲离子动量分析

利用冷靶反冲离子动量谱仪,对电子轰击Ne原子的单电离反应(e,2e)进行了研究,实验测量了70—3300eV入射能量情况下,反应过程中产生的一价反冲离子的动量分布,并对反冲离子的总动量进行了还原。介绍了一个简单的碰撞机制,据此着重分析了反冲离子纵向动量和横向动量二维谱形成的原因,该碰撞机制能够较好地解释较高能量入射时的实验结果。最后根据反冲离子的动量,估算了出射电子的能量范围,为下一步进行电子、离子的符合测量奠定了基础。     

探测低动量粒子的高精度中心漂移室性能的估算

分析估算了用于探测低动量带电粒子的高精度中心漂移室(CDC)的动量分辨率与电离能损,对低动量带电粒子的动量测量以及利用dE/dx识别粒子的能力进行了讨论,并探讨了CDC对两个典型过程的探测性能.     

新型高分辨率电子能量损失谱仪与表面元激发研究

高分辨率电子能量损失谱仪利用单色平行电子束入射样品表面,与表面吸附基团的化学键振动、表面声子、电子及其集体激发模式等相互作用而被散射,通过分析散射电子的能量和动量,可以测量表面化学键、晶格动力学、电子态占据以及表面等离激元等的精确信息,是表面科学研究的有力工具.最近,能够对电子能量、动量做二维成像探测分析的半球形电子能量分析器被引入电子能量损失谱仪,实现了高能量、动量分辨率的高效率测量.在对FeSe/SrTiO_3界面超导增强物理机制的研究中,不同厚度的FeSe膜表面的电子能量损失谱表明衬底光学声子产生的偶极电场能够穿透到薄膜内部,诱导较强的电子-声子耦合作用,从而增强薄膜中电子的配对作用,进而使超导转变温度显著提高.三维拓扑绝缘体Bi_2Se_3表面大动量范围的电子能量损失谱还显示出一支奇异的电子集体激发模式,其色散特征不受晶格周期性的限制,而且其寿命和强度几乎不随动量的增加而衰减.这说明在拓扑绝缘体表面,不仅是狄拉克电子态本身,其集体激发也受到拓扑保护.充分发挥新型电子能量损失谱仪观测表面元激发分辨率高、动态范围大的优势,将有力地推动表面界面凝聚态物理问题研究的深入和发展.     

Decomposition of the total momentum in a linear dielectric into field and matter components

The long-standing resolution of the Abraham–Minkowski electromagnetic momentum controversy is predicated on a decomposition of the total momentum of a closed continuum electrodynamic system into separate field and matter components. Using a microscopic model of a simple linear dielectric, we derive Lagrangian equations of motion for the electric dipoles and show that the dielectric can be treated as a collection of stationary simple harmonic oscillators that are driven by the electric field and produce a polarization field in response. The macroscopic energy and momentum are defined in terms of the electric, magnetic, and polarization fields that travel through the dielectric together as a pulse of electromagnetic radiation. We conclude that both the macroscopic total energy and the macroscopic total momentum are entirely electromagnetic in nature for a simple linear dielectric in the absence of significant reflections.     

Electron momentum density and Compton profile by a semi-empirical approach

Here we propose a semi-empirical approach to describe with good accuracy the electron momentum densities and Compton profiles for a wide range of pure crystalline metals. In the present approach, we use an experimental Compton profile to fit an analytical expression for the momentum densities of the valence electrons. This expression is similar to a Fermi–Dirac distribution function with two parameters, one of which coincides with the ground state kinetic energy of the free-electron gas and the other resembles the electron–electron interaction energy. In the proposed scheme conduction electrons are neither completely free nor completely bound to the atomic nucleus. This procedure allows us to include correlation effects.We tested the approach for all metals with Z=3–50 and showed the results for three representative elements: Li, Be and Al from high-resolution experiments.     

Hylleraas-Breit变换在类氦离子Schr(o)dinger方程中的应用

给出了Hylleraas-Breit变换(HBT)的具体形式,并用之将类氦离子不动核问题的六维Schrdinger方程化为三维的形式.给出了求解类氦离子任一能量定态问题的三维能量方程或方程组以及对应的变分形式.     

高动量分布对核反应中原子核的阻止本领的影响

利用同位旋相关的量子分子动力学模型研究了中能重离子碰撞过程中,具有不同中质比的中等质量核碰撞系统的高动量分布对原子核的阻止本领的影响,以及这种影响随入射能量的演化。研究结果表明:对于76Kr+76Kr,88Kr+88Kr碰撞系统,当入射能量较小时高动量分布对原子核的阻止本领影响很小;但当反应能量较大的时候,高动量分布对原子核的阻止本领影响较大,且这种影响随着入射能量和碰撞核质量的增大而增大。对于Ca同位素链的反应系统,高动量分布增大了反应系统的原子核的阻止本领。因此,高动量分布对中等质量核碰撞系统的原子核的阻止本领有重要影响,且与入射能量和碰撞核质量密切相关。Based on the isospin-dependent quantum molecular dynamics model, the effect of high momentum distribution on nuclear stopping in medium mass nuclear collision system is studied with different neutron-proton ratio in intermediate energy heavy ion collisions, and the evolution of this effect with the incident energy. The results show that when the incident energy is small, the high momentum distribution has little effect on the nuclear stopping. However, when the reaction energy is large, the high momentum distribution has a great influence on the nuclear stopping and the influence increases with the increase of incident energy and the mass of collision nucleus. For the Ca isotopes reaction system, high momentum distribution increases the nuclear stopping of the reaction system. Therefore, high momentum distribution has an important influence on nuclear stopping in medium mass nuclear collision system, and closely related to the incident energy and the mass of collision nucleus.     

β粒子验证相对论动量-能量关系实验中单能电子阻止本领的研究

本文利用RES-98型相对论效应实验谱仪测定了单能电子在空气中的阻止本领,对单能电子在空气中能量损失规律进行了讨论,分析了β粒子验证相对论动量-能量关系实验中空气对实验结果的影响;实现了在普通实验室进行单能电子阻止本领的测量．     

噪声对漂移室性能影响的模拟研究

利用蒙特卡罗方法模拟了漂移室的随机噪声和对其性能的影响,分别考虑了击中丝和非击中丝的时间道和电荷道的噪声,给出了径迹效率和动量分辨随噪声水平和噪声分布的变化情况.     

The role of Volkov waves in laser-assisted electron momentum spectroscopy

We analyze theoretically laser-assisted electron-impact ionization of atomic hydrogen at high impact energy and large momentum transfer. Considering linearly polarized laser radiation with frequency ω=10.4 fs−1 and intensity W=4×¹⁰¹² W/cm², we describe the field-dressed hydrogen state within time-dependent perturbation theory. We find that even at such moderate field parameters the laser effects on the incident, scattered, and ejected electrons with energies of 1-2 keV can in a dramatic way influence the dependence of the field-assisted differential cross sections on the recoil proton momentum.     

20MeV到180MeV／u~（16）O＋~（197）Au系统的BUU计算：线动量与角动量转移依赖碰撞参数与能量研究

用考虑了角动量守恒的ＢＵＵ模型计算了２０ＭｅＶ≤Ｅ／ｕ≤１８０ＭｅＶ能区１６Ｏ＋１９７Ａｕ系统的反应线性动量转移（ＬＭＴ）及余核角动量，着重讨论了反应线性动量转移及余核角动量对反应碰撞参量、入射能Ｅ／ｕ的依赖关系，比较了计算ＬＭＴ与Ｖｉｏｌａ系统性给出的结果间的偏差．计算结果揭示了当Ｅ／ｕ≥９０ＭｅＶ时，余核角动量对Ｅ／ｕ增长出现的饱和现象，主要来源于靶核对弹核捕获能力的持续丢失．