Study and design of RF coupler for Chinese ADS HWR superconducting cavity

An RF power coupler is a key component of the superconducting accelerating system in Chinese ADS proton linac injector I, which is used to transmit 15 kW RF power from the power source to the superconducting HWR cavity. According to the requirement of working frequency, power level, transmission capability and cooling condition, the physics design of coupler has been finished, which includes RF structure optimization, thermal simulation, thermal stress analysis and so on. Based on this design, the prototype of HWR coupler has been fabricated, and it has successfully passed the high power test.     

Al_(18)B_4O_(33)∶Cr~(3+)荧光粉的制备及发光性质研究

采用高温固相法合成了Al18B4O33∶Cr3+荧光粉,使用X射线粉末衍射仪和FSEM对样品的结构和形貌进行了表征,采用荧光分光光度计及紫外分光光度计研究了样品的发光性质及光吸收性质。结果表明,在紫外光或530~630 nm可见光激发下,样品能够发射出660~720 nm的红光,两个发射峰分别位于683 nm和694 nm,其最佳激发波长为590 nm。当原料中Al和B的量比为3.5时,样品的发光最强。初步分析了H3BO3的加入对样品发光影响的机理。样品的最佳煅烧温度为1 150℃。随着Cr3+掺杂浓度的升高,样品发光增强,但发光效率降低。样品的漫反射光谱表明,样品对绿光、黄橙光及紫外光有较强的吸收,是一种潜在的优良农用转光剂材料。     

新型蒽衍生物蓝光材料的合成及光电性能研究

通过引入具有电子传输性能的噁二唑衍生物支链,采用Suzuki偶联反应,设计并合成了一种新型的蒽衍生物蓝光材料,同时研究了它的光学性能、热学性能、电化学性能以及成膜性。研究结果表明,该化合物在四氢呋喃溶液中发射蓝色荧光,最大发射波长为433 nm,其荧光量子效率为0.94,是9,10-二（β-萘基）蒽（ADN）的1.17倍。该化合物薄膜经过100 ℃高温烘烤3 h,依然保持连续、均一、平整的无定型结构,是制备长寿命、高效率OLED的很有潜力的材料。     

不同能级加速过滤电弧沉积四面体非晶碳膜的结构和性能

采用过滤阴极真空电弧技术，通过施加0—2000 V衬底负偏压使沉积离子获得不同能级的入射能量，在单晶硅上制备了四面体非晶碳薄膜.拉曼光谱分析表明，薄膜的结构为非晶sp³骨架中镶嵌着平面关联长度小于1 nm的sp²团簇.原子力显微镜研究表明：在低能级、富sp³能量窗口和次高能级，薄膜中sp³的含量越多，其表面就越光滑，应用sp³浅注入生长机制能够圆满地解释薄膜表面形态与离子入射能量之间的关系；但在高 关键词： 四面体非晶碳 过滤阴极真空电弧 能级     

香茅油纳米乳剂的构建、表征、抗菌性能和细胞毒性

化学合成杀菌剂的大量、不合理使用对人类健康造成危害的同时也会导致严重的环境污染。因此,迫切需要寻找低毒、高效、无残留的天然杀菌剂。植物精油因其优良的杀菌活性、良好的生物相容性和丰富的来源,已成为农业病害防控领域的研究热点。香茅油是一种具有趋避、杀虫和抗菌活性的天然植物精油,主要包括香茅醛、香叶醇和香茅醇。目前,关于香茅油的研究主要集中于卫生害虫的驱避和防治,而用于农业致病菌防治的相关报道相对较少。在实际应用中,香茅油的疏水性和挥发性导致其生物利用度低,不能充分发挥生物活性。因此,构建一种改善香茅油疏水性、降低挥发性的递送系统十分必要。纳米乳剂因具有液滴细微均匀、物理稳定性好、渗透能力强以及生物利用度高等优点,已成为疏水农药的重要递送系统。本研究通过观察样品的外观和微观结构,并且测量样品液滴大小,考察了乳化剂种类(亲水亲油平衡值,HLB)、用量和乳化时间对纳米乳剂形成及稳定的影响,在此基础上筛选了香茅油纳米乳剂的优化配方。同时本研究还调查了香茅油纳米乳剂的生物活性和生物安全性。结果表明,以蓖麻油聚氧乙烯醚EL-40 (HLB = 13.5)为乳化剂的纳米乳剂性能最佳,且乳化剂用量从3%增加到7% (w,质量分数)时,纳米乳剂稳定性提高。此外,高速剪切3 min获得的纳米乳剂稳定性最高。基于此,确定了香茅油纳米乳剂的优化配方为：5% (w)香茅油,6% (w)乳化剂(EL-40),89% (w)去离子水,高速剪切3 min。香茅油纳米乳剂对菠萝泛菌(Pantoea ananatis)具有良好的抑制作用,抑制中浓度(EC₅₀)为74.85 mg·L⁻¹。纳米乳剂(低于100 mg·L⁻¹)处理人体正常肝细胞(L02) 24 h后,细胞存活率仍高于83%,凋亡率仅为6.93%,表明香茅油纳米乳剂具有较低的细胞毒性。本研究有助于设计和构建稳定、高效、安全的农业纳米乳剂,同时为植物精油作为农业杀菌剂提供了切实可行的解决方案。     

激光诱导金纳米棒图案化光纤SERS探针

研究了激光诱导沉积制备光纤表面增强拉曼散射（SERS）探针,并对探针的SERS性能进行检测。探讨光纤探针制备过程中金纳米棒溶液的浓度对探针灵敏度的影响。结果表明,将不同浓度的金纳米棒溶液进行激光诱导,在光纤端面会形成金纳米棒团簇和分散两种纳米结构。金纳米棒溶液的浓度、激光功率、诱导时间等因素都会对诱导沉积图案产生影响。实验利用功率为5 mW的激光进行诱导,在1.5×10-9,1.0×10-9和7.5×10-10 mol·L-1的金纳米棒溶液中,经5 min沉积,制备出不同图案的光纤SERS探针。采用晶种法合成金纳米棒,用透射电子显微镜（TEM）观察金纳米棒形貌,并根据TEM图像分析计算了合成金纳米棒的长径比约为3.8。用扫描电子显微镜（SEM）观察金纳米棒的形貌以及激光诱导沉积后的纤维修饰端形貌,7.5×10-10 mol·L-1的金纳米棒溶液进行激光诱导,金纳米棒在光纤端面分布较为分散,而1.5×10-9和1.0×10-9 mol·L-1的金纳米棒溶液进行激光诱导,光纤端面都有大量的金纳米棒聚集成团。以4-氨基苯硫酚（4-ATP）为样品分子,通过拉曼光谱对光纤探针的SERS性能进行检测;为了方便比较,选取了拉曼频移1 079.972 cm-1处的拉曼强度作图,结果表明,金纳米棒浓度为7.5×10-10 mol·L-1时,经激光诱导制备出的光纤探针性能较好。采用时域有限差分法(FDTD)模拟形成的图案的热点分布,进而解释了金纳米棒浓度为7.5×10-10 mol·L-1时制备的光纤探针性能较好的原因。为了检验光纤探针的重复性,将测试SERS光谱后的光纤浸入无水乙醇中24小时,使4-ATP充分溶解在酒精中,15天后,再次检测光纤探针的SERS检测性能,得到与之前检测同样的光谱图,证明得到的光纤SERS探针具有较强的可重复利用性。激光诱导制备光纤探针具有操作简单、成本低廉、探针制备时间短等优点,能够实现高灵敏度光纤SERS探针的重复、批量制备。     

基于多光谱图像融合的掌纹识别方法

生物特征识别在信息安全领域发挥着重要作用,掌纹识别作为一种新型生物特征识别方式,具有低失真、非侵入性和高唯一性等优势。传统掌纹研究大多使用自然光成像系统以灰度格式获取,识别精度很难进一步提升。为了获得更多的身份鉴别信息,提出利用多光谱掌纹图像代替自然光掌纹图像。针对现有掌纹识别算法由于没有考虑到不同光谱的特性而导致纹理细节丢失,识别精准率低的问题,提出了一种基于多光谱图像融合的掌纹识别算法。该方法通过对不同光谱下的掌纹图像进行快速自适应二维经验模式分解（FABEMD）,将多光谱掌纹图像分解成一系列频率由高到低的二维固有模态函数(BIMF)和一个残余分量,残余分量可被视为该光谱图像低频信息的初步估计。图像采集过程中光照条件很难保持稳定,而近红外光谱图像在进行FABEMD分解时对光照变换敏感,容易导致分解后的BIMF背景信息过于冗余;因此对分解后的近红外掌纹图像进行背景重建及特征细化,在对背景冗余信息进行平滑处理的同时可以有效增强高频信息的特征表达。为避免直接融合处理后引发的图像过度曝光问题,提出对近红外特征压缩后再融合。此外,提出了一种结合了注意力机制的改进残差网络（IRCANet）,用于融合后的掌纹图像分类,在网络中引入分阶段残差结构,缓解了网络的退化问题,在学习过程中有效地减少信息丢失,对于融合后的多光谱掌纹图像,分阶段残差结构能够稳定地将图像信息在网络间传输,但对图像中的高低频信息区分效果不够显著,为了使网络关注更多区分性特征,利用特征通道间的相互依赖性,在分阶段残差结构中结合了通道注意力(Channel Attention)机制。最终,在香港理工大学（PolyU）多光谱掌纹数据集上进行的综合实验表明,该方法可以取得良好的效果,算法识别准确率能达到99.67%且具有良好的实时性。     

羰基化合物在Si(100)表面[2+2]环加成和α-H裂解反应的选择性

最近研究表明: 丙酮能与半导体Si(100)表面发生[2+2]环加成和α-H 裂解反应形成相应的Si―C键或Si―O键, 在半导体材料的合成方面具有重要意义. 为进一步弄清不同羰基化合物在Si(100)表面的反应机理,本文应用密度泛函理论方法在B3LYP/6-311++G(d,p)//6-31G(d)水平上较为系统地研究了一系列羰基化合物CH₃COR (R=CH₃, H, C₂H₅, C₆H₅)与Si(100)表面的反应. 研究结果表明: 不论是[2+2]环加成反应还是α-H 裂解反应都对应较低的反应势垒(小于25 kJ·mol^-1); 环加成反应的势垒比α-H 裂解反应的势垒略高; 羰基上的取代基对反应势垒的影响较少; α-H裂解反应产物为动力学和热力学控制产物; 对丁酮来说, 1-位和3-位H原子的裂解反应都比较容易, 势垒相差很小. 这些结果表明羰基化合物与Si(100)表面的反应将得到多种产物.     

非对称线性方程组的二阶段分裂迭代法

本文针对非对称正定矩阵提出了一个收敛分裂, 给出了分裂收敛的充要条件. 在此基础上, 提出系数为非对称正定矩阵的线性方程组的二阶段算法, 并讨论了算法的收敛条件. 最后, 通过数值例子展示了算法的有效性.     

高温辐射场作用下的原子过程

等离子体中辐射能量密度与物质能量密度的比值是区分等离子体原子过程性质的重要参量. 根据这个参量, 等离子体中的原子过程可分为碰撞占优和辐射占优两种典型类型. 数值模拟发现碰撞占优和辐射占优的原子过程有不同的性质: 碰撞占优的等离子体能够很快达到LTE状态; 辐射占优等离子体的束缚电子温度、电离度和自由电子温度存在不同的弛豫时间尺度, 存在某种形式的准平衡状态.