非均匀流体介质内部散射声场重建的逐层计算方法*

入射声波激励下非均匀流体介质内部散射声场的重建方法对超声层析成像具有重要意义。以往采用矩量法求解,但该方法全域离散形成的复数满秩矩阵规模随着分辨率与计算精度的提高而急剧增大,对算力具有很高的要求,一定程度上限制了其在实际中的应用。为克服上述缺陷,本文以逐层离散、逐层计算为核心思想,以声散射基本公式与近场声全息理论为基础,推导出逐层计算非均匀流体介质内部散射声场的理论公式并给出对应的几何离散模型。为验证该方法的可行性,以矩量法为参照,对同样的介质模型进行介质内部声场重构仿真。结果表明,逐层算法不仅可以有效地重建非均匀流体介质内部散射声场,且大幅度减小了求解规模。     

铁磁性加载复合管壳电子注聚焦性能的研究

大功率行波管通常利用复合管壳提升高频系统的集成度和散热特性。宽带行波管采用复合管壳高频制造工艺时,由于加载翼片含有铁磁性材料(纯铁)使得聚焦系统的横向磁场分量变大,径向和角向磁场分量呈非均匀性,电子注聚焦困难。本文研究了周期永磁聚焦系统横向磁场产生的原因并建立理论模型,并对磁场分量和其对电子注形态的影响进行了仿真,仿真结果与理论计算结果一致。根据横向磁场分布模型对加载翼片的形状和数量进行优化仿真,结果表明9片齿形加载翼片方案可在保持慢波电路参数的同时,降低聚焦系统的横向磁场分量,改善电子注聚焦效果。     

非宇称时间对称耦合器中的非局域孤子

研究了非宇称时间对称复数势下非线性耦合器中多类型非局域孤子的存在性和稳定性,发现基态孤子、偶极孤子、多极孤子分别从线性谱中不同的离散特征值分叉出来形成孤子族,其功率受非局域程度和传播常数的影响.在相变以下,各个类型孤子均在相对较低功率区间是稳定的.随着非局域程度的增加,基态孤子族的稳定区域变小,其他孤子族的稳定区域则变大.在相变以上,基态孤子则在相对中功率区是稳定的,并且从第二大离散特征值分叉出的偶极孤子不存在稳定区域.孤子线性稳定性分析结果中的特征值总是以共轭对的形式出现.此外,还研究了耦合系数对孤子态的影响.     

背景气体对激光等离子体和外磁场界面上槽纹不稳定性的影响

等离子体在外磁场中膨胀产生的抗磁腔和不稳定性是空间物理和聚变物理中的重要现象.本文实验研究了激光产生的等离子体在外磁场中膨胀时在抗磁腔表面产生的槽纹不稳定性,数据分析显示实验中观察到的不稳定性属于大拉莫尔半径槽纹不稳定性.实验发现充入稀薄背景气体能够显著抑制槽纹不稳定性的发展,背景气体气压超过50 Pa时(约为抗磁腔表面等离子体密度的1%),槽纹不稳定性几乎被完全抑制.动理学分析表明离子-离子碰撞是抑制不稳定性发展的主要因素.这些结果对磁场辅助激光聚变和爆炸空间物理现象等领域有重要参考价值.     

超高效液相色谱－四极杆－飞行时间质谱技术非靶向定性筛查猪肉中79种药物残留

利用超高效液相色谱－四极杆－飞行时间质谱（UPLC－Q－TOF MS）建立了猪肉中79种药物残留的非靶向定性筛查方法。猪肉样本采用0.5%（体积分数）甲酸－乙腈溶液先提取,甲醇后提取的组合提取方式,离心后上清液通过FAVEX－NM50兽药残留快速柱净化。以Acquity UPLC BEH HSS－C18色谱柱（2.1 mm × 150 mm,1.7 μm）进行分离,UPLC－Q－TOF MS电喷雾正离子模式电离,全信息串联质谱（MSE）模式检测。79种物质在相应范围内的线性关系良好,相关系数（r2）均不小于0.99,方法的检出限和定量下限分别为0.05 ~ 10 μg/kg和0.10 ~ 20 μg/kg。基于实验室自建质谱数据库,对模拟阳性样本以及市售猪肉样本进行筛查,同时使用高灵敏度Xevo TQ－S串联四极杆质谱多反应监测模式（MRM）对市售猪肉样本进行验证。结果表明,所建立的方法高效、快速、通量高,适用于猪肉中药物残留的筛查和鉴定。     

纸吸管中非挥发性迁移物的非靶向筛查及风险评估

根据欧盟法规推荐的两种食物模拟物对纸吸管样品进行模拟迁移试验,并基于超高效液相色谱－四极杆飞行时间质谱（UPLC－Q－TOF MS）对样品中的迁移物进行非靶向筛查,得到包括润滑剂、施胶剂、抗氧剂降解产物、消泡剂在内的31种有意添加物和非有意添加物。利用该课题组前期建立的风险矩阵,即风险 = 危害（毒性水平 + Cramer分级 + 4 × 致突变性） × 暴露（4 × 水溶性 + 4 × 渗透性）,对纸吸管中31种迁移物进行风险分级。结果表明,未发现Ⅰ级高风险物质,Ⅱ级风险物质中得分较高的来自润滑剂（十六酸酰胺等）、施胶剂（海松酸等）和消泡剂（聚乙二醇等）中的成分,对Ⅱ级风险物质进行半定量分析,通过对比暴露量和TTC阈值,发现酰胺类润滑剂（尤其是芥酸酰胺）存在健康风险,应在纸吸管生产加工过程中引起关注。     

超高效液相色谱-四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱法非靶向筛查苹果中苯脲类农药

建立了超高效液相色谱－四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱（UPLC-Q/Orbitrap HRMS）非靶向筛查苹果中苯脲类农药的方法。样品采用QuEChERS法提取净化,Acquity BEH C18色谱柱（100 mm × 2.1 mm,1.7 μm）分离,以甲醇和含0.1%甲酸的水溶液为流动相进行梯度洗脱,在电喷雾正离子模式下采用四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱进行检测。将13种苯脲类除草剂和9种苯甲酰脲类杀虫剂按化学结构分为4类。首先通过对4类22种典型苯脲类农药标准品的准分子离子和二级质谱碎片进行分析,总结苯脲类农药的质谱裂解规律如下：绿麦隆等9种苯脲类除草剂的主要特征离子碎片为m/z 72.044 59,可通过特征丢失中性分子二甲胺（m/z 45.058 03）产生特征离子碎片;绿谷隆等4种苯脲类除草剂可通过特征丢失中性分子甲醇［CH3OH］或卤化氢［HR1］（R=Cl,Br,F）产生离子碎片;除虫脲等7种含氟苯甲酰脲杀虫剂的主要特征离子碎片为 m/z 158.040 47、141.015 00,也可发生特征中性丢失2,6-氟苯甲酰胺结构［C8H3F2O2NH2］（m/z 183.013 21）;杀铃脲等2种含氯苯甲酰脲类杀虫剂的主要特征离子碎片为m/z 156.020 25、138.993 76、113.015 28。利用该方法对北京12份市售苹果进行非靶向筛查,在1份样品中筛查出绿麦隆。该方法可为快速筛查农产品中相似结构特征的苯脲类化合物提供参考。     

基于生物炭的高级氧化技术降解水中有机污染物

碳基材料催化剂因具有良好的催化性能,同时可避免金属催化剂的重金属沥出造成的二次污染问题,常被应用于高级氧化领域。其中,以废弃生物质为原材料热解产生的生物炭,不仅具有催化潜力,还具有低成本和绿色环保等优势,被广泛用于活化过氧化氢、过一硫酸氢盐和过二硫酸盐等过氧化物降解水中有机污染物。本文介绍了生物炭的前体种类和制备方法、阐述了二者对生物炭活化能力的影响,总结了生物炭活化过氧化物的机理,分析了水质对降解污染物的影响,综述了生物炭的改性、循环使用及再生,指出了这一技术存在的问题并对后续研究进行了展望。     

热激活延迟荧光材料的光物理行为及性能预测

热激活延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescence, TADF)材料由于三线态激子可通过反系间窜越(Reverse intersystem crossing, RISC)转换为单线态激子,在有机发光二极管(Organic light-emitting diodes, OLEDs)中理论上可达到100%的激子利用率而被广泛关注。但实验上开发设计高性能TADF材料较为复杂且研究周期较长,理论研究可以从本质上建立材料结构-性能的关系,预测材料的性质并提供一定的分子设计策略。本文围绕高性能TADF材料的开发,从发光原理出发,系统阐述了分子的设计策略及光物理参数如材料单-三线态能级差(Single-triplet energy gap, ΔE_ST)、系间/反系间窜越速率、吸收/发射光谱、辐射/非辐射速率等的计算原理、计算方法和研究进展。最后我们探讨了TADF材料理论研究面临的机遇和挑战,通过对TADF材料的理论研究综述和研究前景的展望,期待吸引更多的研究工作者,推动该领域的发展和突破。