硬X射线焦斑环孔编码成像的理论与实验研究

针对几十~百keV能量的低强度X射线焦斑源测量,建立了高探测效率环孔编码成像技术。研究给出了环孔成像效率和信噪比与环孔结构参数的关系,采用微联结的环孔结构设计并模拟了联结区尺寸对成像质量的影响,解决了环孔结构同轴成像技术难题。所建立环孔成像系统应用于Unique-II X射线焦斑源成像实验。结果表明,X射线焦斑的空间分布近似为‘马鞍’形状,而且中间部分的强度低于两侧的强度,与针孔成像结果相似,但环孔的探测效率明显高于针孔的效率。最后,分析了维纳滤波与R-L两种复原图像方法的效果。     

室内高压电弧/电晕的紫外特性分析和测量研究

随着我国电力技术的迅猛发展,因电弧/电晕放电造成高压设备损坏、高压线传输损耗的问题愈加引起重视。完成了电弧/电晕目标在200～1 000 nm的光谱特性测量,发现电弧电晕光谱强度分布主要集中在200～400 nm紫外波段。提出了使用紫外面阵成像技术用于探测研究电弧/电晕的方法,通过一套自制的紫外面阵成像系统,成功实现了对高压电弧/电晕目标进行的实验室内紫外成像,以及氙灯积分球辐射定标与目标反演。实验结果表明,该套紫外面阵成像系统可用于对电弧电晕放电进行实时检测。该研究验证了电弧/电晕的紫外辐射特性,在距离2 m处得到反演后的6 kV电弧的紫外240～280 nm波段的辐照度为3.39×10-5 W·cm-2,为深入开展电弧/电晕的紫外特性研究提供强有力的依据。     

单层与多层MoS_2对Goos-Hnchen位移的调制

单层与多层MoS_2是一种新型的类石墨烯二维材料,其层数依赖的介电常数使其具有诸多可调的光学性质.本文借助于传输矩阵理论,根据反射系数的相位角推导计算了Al_2O_3/MoS_2/空气结构中的Goos-Hnchen(GH)位移,并分析了单层与多层MoS_2对GH位移的影响.研究结果表明,在不同的入射角范围内,GH位移随MoS_2层数的变化表现出不同的依赖行为.     

pH和钙离子协同控制的纳米流体门控器件

生命体内的钙离子通道在各种生物功能调节过程及生命活动中起着至关重要的作用. 模仿生物体中钙离子通道的各种功能性, 构建人工智能通道, 并研究通道中的钙离子输运性能成为一项非常重要的研究课题. 通过重粒子轰击技术及径迹刻蚀方法在高分子聚合物薄膜上设计并制备了一种非对称的锥形多孔纳米通道. 并且通过在锥形纳米通道内壁修饰功能分子O-磷酸基L-络氨酸(OPLT)使纳米通道具有pH与钙离子协同响应的功能. 此体系模仿了生物体中钙离子响应的离子通道的离子输运行为, 及类似二极管的离子整流特性, 并表现出了稳定的离子门控特性及可逆性. 当pH为5时, 通道内壁修饰的OPLT中的氨基使通道内壁显正电性, 通道表现为选择阴离子, 而排斥阳离子的离子选择输运性能, 加入钙离子后离子电流并无明显变化, 此时纳米通道不具有钙离子响应性质; 当pH为9时, OPLT中的磷酸根基团使通道内壁呈现负电性, 通道表现出选择阳离子, 而排斥阴离子的离子选择输运性能, 此时向纳米系统中加入钙离子, 钙离子与磷酸根离子络合, 离子电流改变. 即OPLT修饰的纳米通道具有pH与钙离子协同响应的性能.     

Dielectric and piezoelectric properties of(110) oriented Pb(Zr_(1-x)Ti_x)O_3 thin films

A phenomenological Landau–Devonshire theory is developed to investigate the ferroelectric, dielectric, and piezoelectric properties of(110) oriented Pb(Zr_(1-x)Ti_x)O_3(x = 0.4, 0.5, 0.6, and 0.7) thin films. At room temperature, the tetragonal a_1 phase, the orthorhombic a_2c phase, the triclinic γ_1 phase, and the triclinic γ_2 phase are stable. The appearance of the negative polarization component P_2 in the a_2c phase and the γ_1 phase is attributed to the nonlinear coupling terms in the thermodynamic potential. The γ phase of the Pb(Zr_(1-x)Ti_x)O_3 thin films has better dielectric and piezoelectric properties than the a_2c phase and the a_1 phase. The largest dielectric and piezoelectric coefficients are obtained in the Pb(Zr_(0.5)Ti_(0.5))O_3 thin film. The piezoelectric coefficient of 110–150 pm/V is obtained in the(110) oriented Pb(Zr_(0.5)Ti_(0.5))O_3 thin film, and the Pb(Zr_(0.3)Ti_(0.7))O_3 thin film has the remnant polarization and relative dielectric constant of 50 μC/cm~2 and 100, respectively,which are in agreement with the experimental measurements reported in the literature.     

基于D-T紧凑型中子源的快中子照相准直屏蔽体设计及中子束特性模拟研究

中子照相是一种重要的无损检测技术,它能用于火工产品、毒品和核燃料元件等的检测。基于紧凑型D-T中子发生器,完成了一个用于快中子照相的准直屏蔽体系统（BSA）的物理设计。根据D-T中子源的能谱和角分布建立了中子源模型,采用MCNP4C蒙特卡罗程序,模拟了准直屏蔽体系统中中子和γ射线的输运,准直中子束相对于单位源中子的中子注量可以达到9.30×10-6 cm-2,准直中子束中主要是能量大于10 MeV的快中子;在设置的样品平面直径14 cm的照射视野范围,准直束中子注量的不均匀度为4.30%,准直束中中子注量与γ注量的比值为17.20,中子通量和中子注量比值J/Φ为0.992,说明准直中子束有好的平行性;准直屏蔽体外的泄露中子注量率与准直束中子注量率相比降低了2个量级。所设计的准直屏蔽体能满足快中子照相的要求。Neutron radiography is an important nondestructive testing technique. It can be used to detect the explosive devices, drug and the nuclear fuel element, etc. A beam-shaping-assembly (BSA) based on a compact D-T neutron generator is designed for fast neutron radiography in this paper. D-T neutron source model is constructed based on the neutron energy spectrum and angular distribution data. The transportation of neutron and γ-ray in the BSA is simulated using MCNP4C code. The neutron fluence of the collimated neutron beam with respect to the neutron source of the unit source is 9.30×10-6 cm-2. The collimated neutron beams is mainly fast neutrons with energies greater than 10 MeV. In the irradiation field range with a diameter of 14 cm, the neutron fluence uniformity of the collimated beam is 4.3%, the ratio of the neutron fluence to the gamma fluence in the collimated beam is 17.20, and the neutron flux and the neutron fluence ratio (J/Φ) is 0.992 which indicates that the collimated neutron beam has good parallelism. The leakage neutron fluence in outside of BSA is two orders of magnitude lower than that of the collimated neutron beam. The designed BSA can meet the need of fast neutron radiography.     

基于最优PID和LQG算法的空间望远镜大口径快摆机构控制系统仿真

空间望远镜在观测时会受到不确定性扰动,这些扰动的特性为幅值小,频带宽,控制难,而且望远镜平台的振动成分大部分在10 Hz以内。为了减小这些低频振动造成的干扰,对空间望远镜的大口径FSM系统进行控制器设计使其能够对低频扰动具有良好的抑制作用,选择的控制算法为在ITAE指标最优情况下的PID算法和带有积分作用的LQG算法。利用Simulink对系统搭建模型,仿真结果表明:FSM系统在PID控制器作用下的响应时间为0.4 s,在LQG控制器作用的响应时间为0.04 s,且都无稳态误差。利用OICETS卫星的振动功率谱密度数据对系统的抑制能力进行验证,在低频段0~10Hz范围内:跟踪模式时,系统在PID控制器作用下,抑制能力为14.5 d B,系统在LQG控制器作用下,抑制能力为32.5 d B;瞄准模式时,系统在PID控制器作用下,抑制能力为10.3 d B,系统在LQG控制器作用下,抑制能力为23.6 d B。经过比较,该大口径FSM系统在LQG控制器作用下的系统性能明显优于在最优PID控制器作用下。     

侧链含卤素基团聚芳醚酮的合成及性能

通过分子设计, 合成了新型含碘基苯基的双酚单体4-碘苯基对苯二酚(I-Ph-HQ), 利用上述单体与含氟双酚单体(3-三氟甲基)苯基对苯二酚和氟酮通过亲核取代缩聚反应合成了一系列侧链含卤素基团的聚芳醚酮共聚物(PEEK-CF₃-I). 通过FTIR和 ¹H NMR等测试手段, 表征了共聚物的化学结构. 研究了所合成的PEEK-CF₃-I共聚物的介电性能、热性能和机械性能, 探讨了共聚物中含碘侧基和含氟侧基含量的变化及对材料各项性能的影响. 研究表明, 共聚物中含碘侧基含量的增加能够显著提升共聚物的玻璃化转变温度, 其中共聚物材料PEEK-CF₃-I-10%的玻璃化转变温度为153 ℃, 同时材料依然能够保持优异的机械性能和较低的介电常数.     

一种三维矩阵的奇异值分解算法

提出了一种三维矩阵的奇异值分解算法,该法适合处理具有三维矩阵数据的模式识别和分类模型等领域实际问题,该算法与二维矩阵奇异值分解算法类似,通过求解约束条件极值问题获得,该算法与已有的三线性分解算法比较,相对简单,计算速度快,适合处理数据量大的实际问题,该算法也很容易推广到更高维阵列的光谱数据。     

CT-TDLAS测量燃烧火焰二维温度分布

结合可调谐半导体激光吸收光谱技术与计算机断层扫描技术,通过获得与实验值最适应的拟合光谱,重构本生灯燃烧火焰二维温度分布。以零均值归一化互相关和误差平方和作为指标,分析了32路测量组件的二维重构精度。结果表明,零均值归一化互相关达到0.994,误差平方和达到0.000 86。采用32路测量系统实现了本生灯火焰二维温度的测量,并与热电偶测量结果进行对比。结果表明,两者之间的温度分布趋势相同,可调谐半导体激光吸收光谱测量具有更高的精度和分辨率,验证了可调谐半导体激光吸收光谱技术结合计算机断层扫描技术在测量二维火焰温度分布的可行性与精确性。