一种点光源的自适应束斑X射线衍射仪的研制

为同时实现微米量级待测区域和毫米量级待测区域的物相分析,以及对表面不平整样品准确的物相分析,本实验室结合X射线衍射技术、CCD相机成像技术和毛细管微会聚X光调控技术,研制了一款能根据待测区域大小自适应调节照射X射线束斑直径的点光源X射线衍射仪Hawk-Ⅱ,其主要组成包括X射线源系统、六维联动运动系统、CCD相机、X射线探测系统和基于LabVIEW的软件控制系统.为验证设备的可行性,对表面不平整的人民币五角硬币进行分析,发现Hawk-Ⅱ测得的衍射图与标准PDF卡基本一致,而帕纳科X-Pert Pro MPD测得的衍射图最大偏移角度高达0.52°.对清代红绿彩瓷白釉和表面镀Cu,Fe的纳米材料采用不同直径的X射线束进行分析,发现白釉的晶体分布较为均匀,而纳米材料的表面镀膜不均匀.应用Hawk-Ⅱ分析一片西汉青铜,根据其锈蚀点的大小自适应调节照射X射线束斑直径,从而实现了物相的精确分析.由分析结果可知,Hawk-Ⅱ不仅拥有准确分析不规则样品的能力,而且拥有从微米级到毫米级待测区域的物相分析能力,并兼具能量色散X射线荧光分析功能,在诸多领域具有广泛的应用前景.     

兆瓦级NBI加热系统弧流电源故障诊断方法探究

针对中国环流器2号A(HL-2A)装置弧流电源的特点，以及弧流电源故障诊断的条件与现状，提出了结合中性束注入(NBI)控制系统的相关功能模块与基于Matlab/Simulink仿真技术构建的故障字典，以实现弧流电源运行状态的在线监测及其故障模式的诊断。NBI控制系统在监测到弧流电源故障状态后，调用存储的弧流电源输出信号进行分析，提取信号的特征值，然后通过查找弧流电源故障字典以诊断出可能的故障模式。结合实验数据论证了该故障诊断法对弧流电源简单故障定位准确，对复杂故障能缩小定位范围，具有原理简单、可操作性强等优点。     

频率啁啾对强场下真空正负电子对产生的增强效应

在强背景场下真空产生正反粒子对的研究中,频率啁啾对增强粒子对的产生起着关键作用.本文介绍了狄拉克-海森伯-维格纳(Dirac-Heisenberg-Wigner)、求解量子弗拉索夫方程(quantum Vlasov equation)和计算量子场论等方法,并详细综述了它们如何应用到空间非均匀场、均匀含时场以及外部势场中正负电子对产生的研究.通过研究各种不同的场得到了不同参数(如场强和基准频率)下产生的粒子动量谱和粒子对产额,发现当频率啁啾形式或/和啁啾强度改变时结果受到显著影响.在低频场下啁啾增强的数密度可提高2—3个数量级,这主要是因为啁啾增加了场的高频成分,从而低频强场和高频弱场相结合的动力学辅助机制起到了很大的作用.一般来说在高频情况下数密度只有几倍的提高,说明动力学辅助作用被大大地抑制了.在有空间变化的场情形下,对于小空间尺度变化的场,无啁啾时本身的数密度不高,但啁啾可以对数密度有数量级的提高;对于大空间尺度变化的场,数密度逐渐趋于空间均匀的结果,啁啾也能对数密度有几倍的提高.通过Wentzel-Kramer-Brillouin近似和转变点结构的物理分析和讨论可以对相关的数值结...     

多丝多条带结构TPC探测器的电场计算北大核心CSCD

针对具有多丝、多条带结构特征的用于核物理实验的气体探测器,采用节点组合法并利用有限元程序实现电场的计算。该方法构建宏观几何模型,去除了丝状、条带状结构,能够获得准确的计算结果。基于对该方法的验证,以MSU研制的SπRIT-TPC为研究对象,获得了该装置的二维电场分布以及电子在探测器中的漂移模拟结果。计算结果与GARFIELD程序得到的结果一致。采用节点组合法的有限元方法可用于复杂探测器结构的电场计算,并用于后续的探测器模拟计算,能够极大提高探测器的模拟效率。该方法也可适用于复杂结构的三维电场计算。     

PuO2颗粒对自发α射线的能量自吸收效应评估研究

构建PuO₂颗粒状α发射体的球体几何模型,采用蒙特卡罗和射程经验公式模拟计算α射线在PuO₂颗粒中的射程能量关系式及α射线从PuO₂颗粒表面出射的能谱分布,研究因PuO₂颗粒对自发α射线的能量自吸收效应导致的对人体内照射剂量评估的影响。研究结果表明,PuO₂粒径越大,其对自发α射线的能量自吸收效应越明显,内照射剂量的修正效果越好;当PuO₂粒径在2 μm以上时,内照射剂量的修正效果大于5%。本研究的结果对吸入放射性物质所致人体内照射剂量的准确估算有重要的参考价值,并可应用于放射性核素肿瘤治疗等领域的微剂量学研究。A sphere geometry model for plutonium oxide-based alpha emitter was setup.The range of alpha particle in plutonium oxide pellet versus its energy and the spectral distribution of alpha particle emerging from the emitter surface were calculated using Monte Carlo method combined with the empirical formula of range.The internal radiation dose resulted by self-absorption effect of α-rays emitted spontaneously in plutonium oxide was investigated accordingly.The result shows that the larger particle size the plutonium oxide-based alpha emitter has,the more obvious the self-absorption effect is and the better the correction effect of the intake absorbed dose that effects on human lung has.For plutonium oxide pellet with its particle size exceeding 2 μm,the correction quantity is expected to be larger than 5%.Our work is beneficial for a precise evaluation of internal radiation dose induced by inhaled radioactive material and microdosimetry study in radionuclide tumor therapy.     

紫外脉冲荧光法测定微量铀的研究

紫外脉冲荧光法是一种通过液体激光来直接测定微量铀的方法。在采用紫外脉冲荧光法分析面包酵母吸附放射性核素铀后溶液剩余铀浓度之前,研究了荧光增强剂、pH 值、以及温度对微量铀浓度工作曲线的影响。结果表明:当pH > 3时,400 μL 荧光增强剂可以充分缓冲溶液,不同pH 值下测得的荧光计数基本保持恒定,即待测溶液pH值不会影响铀浓度的测量;随着温度的升高,荧光计数近似线性下降,并在室温23.6℃时得到了铀质量浓度范围为0:120 μg/L 的工作曲线。在此基础上研究了酵母菌对放射性核素铀的吸附作用,为使吸附剂达到最高效利用,对溶液pH 值、吸附速率进行了批次实验,并通过紫外脉冲荧光分析法进行测量, 发现达到吸附平衡所需的最短时间为180 min,吸附的最佳溶液pH 值为5.8 左右。The method of pulse ultraviolet fluorescence was employed to analyze the concentration of radioactive nuclide uranium after adsorbed by baker’s yeast. Influences of fluorescent enhance reagent, pH value, and temperature on measurement of the concentration of trace uranium were investigated. The results showed that 400 μL fluorescent enhance reagent was greatly enough to buffer the solution when pH > 3 and the counts of fluorescence kept constant with the variation of pH, which indicates that the pH of solutions doesn’t affect the determination of uranium concentration, moreover, the counts of fluorescence declined linearly as the increase of the temperature. In addition, the working curve of the determination of uranium concentration within 0.1 20 μg/L was obtained when the temperature was 23.6 ℃. On this basis, the adsorption of uranium by baker’s yeast was studied. For the adsorption of radioactive nuclides of uranium by baker’s yeast to achieve the best use, the batch experiments were carried out on the rate of adsorption and pH of solutions. The method of pulse ultraviolet fluorescence was used to measure and found that the minimum time required to reach adsorption equilibrium was 180 min and the optimum pH value of solutions was about 5.8.     

辐射接枝技术在吸附材料制备中的应用

辐射接枝技术已成为高分子材料改性的重要方法之一.和传统化学接枝方法相比,辐射接枝技术具有操作简单,易于控制,不限制基材和单体等优点,近年来已被广泛应用于吸附材料的制备.采用辐射接枝技术制备的吸附材料,其功能团主要分布在基材表面,具有单体用量少,成本低,吸附脱附速度快,功能团利用率高,选择性好的特点.本文综述了近年来辐射接枝技术在制备选择性吸附材料方面的最新研究进展,包括对重金属、放射性核素、半金属、非金属、稀土元素、贵金属和染料等不同污染物吸附材料的合成及其应用,并对辐射接枝技术在制备吸附材料中的研究方向进行了展望.     

唐三彩烧制工艺的无损分析研究

唐三彩是我国重要的文化遗产,分析其胎体和釉料的化学成分和物相结构对研究其原料特点和烧制工艺具有重要意义。利用微束X射线荧光谱仪和X射线衍射谱仪无损分析陕西醴泉坊窑、河南黄冶窑和陕西省博物馆烧制的现代仿品等唐三彩样品。研究结果表明,醴泉坊窑唐三彩和黄冶窑唐三彩的原料来源于不同类别的黏土。醴泉坊窑和黄冶窑烧制的唐三彩胎料中主要含有大量α-石英(SiO₂, PDF 46-1045)和少量的方石英(SiO₂, PDF 76-0932)等晶相,但醴泉坊窑和黄冶窑烧制的唐三彩胎料中还分别存在少量α-Fe₂O₃(Fe₂O₃, PDF 16-0653)和微量莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂, PDF 83-1881)等晶相。这表明二者原料来源和烧制工艺的不同导致其烧成胎料中矿物结构的差异。在唐三彩的釉彩中,着色元素Fe, Cu和Co充分熔融在铅熔剂里,且在黄釉和绿釉的交界处Fe与Cu相互交融。釉彩的XRD谱...     

飞秒激光脉冲对N2分子非绝热准直的调控

介质内分子在飞秒激光场中的准直会诱导介质内部折射率发生变化并产生光谱调制效应.本文实验上采用泵浦-探测方法测量了N₂中探测光波长偏移量的时间演化,提取了N₂分子的准直度信息;理论上通过求解含时薛定谔方程,计算了分子非绝热准直的时间演化,探究了分子非绝热准直和克尔效应两种机制共同影响所诱导的双折射效应对探测光光谱的调制作用.实验和理论结果符合良好,证实了光谱测量法可以用来表征分子的准直度.进一步采用双脉冲泵浦方式对分子准直进行调控,发现双脉冲泵浦可以有效增强分子的准直度.通过调节双脉冲间的延迟时间,即在分子的一个转动恢复周期及半个转动恢复周期处引入第二束泵浦脉冲,可以分别控制分子准直的增强与消失,起到“准直开关”的作用.双脉冲调控方式同样适用于其他多个分子体系,具有一定的普适性.     

聚变材料钨辐照后退火形成的位错环特性及inside-outside衬度分析

对纯钨透射电镜薄膜样品在400℃进行了58 keV、1×10¹⁷ cm^-2(约0.1 dpa)的氘离子辐照,辐照后进行了900℃/1 h的退火处理.离子辐照产生了平均尺寸为(11.10±5.41)nm,体密度约为2.40×10²² m^-3的细小位错环组织,未观察到明显的空洞组织.辐照后退火造成了位错环尺寸的长大和体密度的下降,分别为(18.25±16.92) nm和1.19×10²² m^-3.通过透射电镜的衍射衬度分析,判断辐照后退火样品中的位错环主要为a/2<111>类型位错环.通过“一步法” inside-outside衬度分析判断位错环为间隙型位错环.辐照后退火还造成了较大位错环之间接触融合,形成不规则形状的大型位错环.此外,退火后样品中还观察到了尺寸为1—2 nm的细小空洞组织.