相对论速调管放大器两腔束流调制的理论与模拟比较分析

采用一维自洽束波互作用的非线性理论,探索了相对论速调管放大器(RKA)的束流调制特性,并与二维PIC结果进行了比较和分析。首先推导了环形电子束的几何因子,然后分别给出了两腔调制时归一化调制电流和电子束动能的积分微分方程。采用调制电子束激励中间腔的非线性理论估算了中间腔间隙电压的幅度和相位,幅度的相对误差为0.07%,相位误差为2.15°。给出了输入腔和中间腔的间隙耦合系数公式,对于束压为715.2 kV、束流为8 kA的电子束,当输入腔和中间腔间隙电压分别为14,315.2 kV,输入腔和中间腔相位差为90.59°时,采用一维非线性理论和二维粒子模拟程序分别计算了基波电流调制系数和距离的关系。对于基波电流调制系数,中间腔之前处于线性区,理论值与模拟值比较一致;在中间腔内部基波电流调制系数出现明显的下降,理论值与模拟值之间的差距较大;中间腔之后处于非线性区,对于基波电流调制系数的最大值和对应的纵向位置,理论值与模拟值基本一致。当束流传输距离为65.8 cm时,计算了归一化电流和归一化电子束动能随时间的变化和电荷守恒参量N(z)与调制电流的n次谐波的电流调制系数随传输距离的变化情况。     

Weizsäcker-Skyrme核质量模型的统计误差研究

基于最大值近似估算的方法,系统地研究了Weizsäcker-Skyrme（WS4）核质量模型的参数不确定性,并计算了WS4核质量模型理论预言值的统计误差。WS4核质量模型的理论预言值与实验值的偏差基本都小于模型的统计误差,表明采用最大值近似估算法对WS4核质量模型理论预言的统计误差的分析是简捷而有效的。进一步研究了WS4核质量模型理论计算中最敏感的参数,结果表明,对称能系数相关的两个参数c_sym和κ对中子滴线附近的原子核质量有重要影响。此外还对WS4模型与WS*模型的参数不确定性及统计误差进行了对比研究,WS4模型中各模型参数的不确定性比WS*模型中相应模型参数的不确定性降低了10%~ 50%。The statistical uncertainties of 15 model parameters in the Weizsäcker-Skyrme(WS4) mass model are investigated with an efficient approach, and the propagated errors in the predicted masses are estimated. The discrepancies between the predicted masses and the experimental data are almost all smaller than the model errors. The most sensitive model parameter which causes the largest statistical error is analyzed for all bound nuclei. We find that the two coefficients of symmetry energy term significantly influence the mass predictions of extremely neutron-rich nuclei. In addition, the parameter uncertainties and statistical errors of the WS4 mass model and the WS* mass model are compared. The uncertainties of model parameter in the WS4 mass model is reduced by 10% ~ 50% compared with the WS* mass model.     

基于不连续因子的沸水堆芯三维瞬态数值模拟

基于不连续因子校正的粗网格有限差分法是实现堆芯瞬态三维数值模拟的高效方法之一, 粗网节块的界面不连续因子与边界反照率的计算方法决定了实时数值模拟过程中的精度。在计算不连续因子的过程中, 省去了细网节块计算与粗网均匀化过程, 直接在粗网格划分情况下, 基于节块展开法和非线性迭代策略, 推导了粗网格界面不连续因子比率与边界反照率的计算公式, 并编制了相应的计算程序。沸水堆典型算例的三维瞬态模拟证实该方法可在空间域和时间域两方面, 使静态、瞬态精度均达到与先进节块法相等同的程度, 并且计算效率优于先进节块法, 为核电站全范围模拟机三维堆芯的实时仿真模型开发提供了一种切实可行的选择。     

大口径超长焦距紧凑型光学系统设计

为满足空间遥感光学系统结构紧凑、体积小以及高分辨率的需求,提出了一种长焦距紧凑型光学系统的设计方法。基于高斯光学和初级像差理论,创建了同轴四反射镜系统的初始结构,通过视场偏置的方法避免二次遮拦。对设计的大口径超长焦距同轴偏视场四反射光学系统进行优化,系统口径1 800 mm,有效焦距25 000 mm,全视场角1°×0.1°。设计结果表明,系统设计波像差优于λ/50(λ=632.8 nm),全视场相对畸变小于0.4%,光学筒长仅为有效焦距的1/10,结构简单紧凑,像质接近衍射极限,对大口径超长焦距空间遥感光学系统的设计具有一定的借鉴作用。     

一种针对高速小目标的偏航角测算方法

射弹偏航角是影响电磁轨道发射装置发射精度的关键参数,为实时、高精度测量射弹偏航角,提升电磁轨道发射装置发射精度,基于双目视觉原理提出一种无需目标速度的射弹偏航角测算方法。利用高速射弹轨迹图像,通过构建像机线性成像模型解算高速射弹图像坐标,实现目标偏航角的测量。分析了光学系统参数对测量精度的影响,理论误差约为14.5 μrad。偏航角测量实验结果表明该方法能够实时、准确测算射弹偏航角,测算量偏差平均值为0.58 mrad。     

光学玻璃挠曲刚度的光学测量方法研究

提出了一种基于光干涉法测量小样品光学平板玻璃挠曲刚度的方法。应用平板理论及牛顿环原理推导了光学平板玻璃挠曲刚度与牛顿环干涉图像之间的解析公式,通过自行设计的牛顿环应力测量装置测量了光学平板玻璃的应力及对应的牛顿环干涉图像,得到了光学平板玻璃的挠曲刚度。实验结果显示:测得的挠曲刚度数据与厂家标称值相比,在应力29.02~38.66N范围内,测量相对误差不超过±6.9%;在应力16.07~29.02N范围内,测量相对误差不超过±11%。     

氧化石墨烯负载的Pt单原子催化硼胺烷水解机理的理论研究

本文研究了氧化石墨烯负载Pt单原子(Pt₁/Gr-O)催化硼胺烷(NH₃BH₃)全水解反应机理,即一分子的NH₃BH₃生成三分子的氢气(H₂)的过程. 在水解路径中,首先吸附的硼胺烷连续断裂两个B-H键生成第一分子的H₂. 接着,一个H₂O分子与^*BHNH₃基团(^*表示吸附态)反应生成^*BH(H₂O)NH₃,其中伸长的O-H键断裂后形成^*BH(OH)NH₃. 然后,第二个H₂O与^*BH(OH)NH₃反应生成^*BH(OH)(H₂O)NH₃,在指向Pt₁/Gr-O表面的O-H断裂后,生成BH(OH)₂NH₃并脱附到水溶液中. 两个水分子脱氢产生的两个H原子脱附生成第二个H₂分子,且Pt₁/Gr-O催化剂恢复. 脱附后的BH(OH)₂NH₃在水溶液中水解生成第三个H₂分子. 纵观整个水解反应,H₂O分子和^*BHNH₃基团的结合是反应速控步,其反应能垒是16.1 kcal/mol. 因此,Pt₁/Gr-O有希望成为室温催化NH₃BH₃全水解催化剂.     

协变密度泛函理论中的张量力效应

张量力是核子-核子相互作用的重要成分,被认为是理解奇特原子核中壳结构演化规律的关键要素。然而,目前对于核介质中的张量力及其效应的定量认识,仍存在很多亟待解决的关键问题。着重梳理了在原子核密度泛函理论框架下,研究有效相互作用中的张量力成分以及相应的张量力效应的相关工作,重点包括:基于相对论Hartree-Fock理论,以同位素链中的质子幻数壳演化为例,定量提取与分析其中的张量力效应;以及基于第一性原理的相对论Brueckner-Hartree-Fock理论,以中子滴单粒子能谱中的自旋-轨道劈裂演化为例,提出与张量力效应相关联的"准实验数据"。最后,展望原子核密度泛函理论今后可能的发展策略。Tensor force is one of the most important components of the nucleon-nucleon interaction. It plays a critical role in understanding the shell evolution in exotic nuclei. However, there are still several puzzles concerning the tensor force and its effects in the nuclear medium. In this paper, we mainly focus on the studies of tensor force in the effective interactions and its effects in finite nuclear systems within the scheme of nuclear density functional theory. In particular, we highlight the recent developments, including the quantitative analysis of tensor effects in the relativistic Hartree-Fock theory by taking the evolution of proton magic shells in the isotopic chains as an example, and the "meta-data" of tensor effects provided by the ab initio relativistic Brueckner-Hartree-Fock theory by taking the evolution of spin-orbit splitting in the single-particle spectra of neutron drops as an example. Perspectives are focused on the possible strategies for the future developments of nuclear density functional theory.     

原子核单粒子共振态的研究进展

共振是自然界普遍存在的有趣现象。在核物理领域,存在许多奇特现象,共振在其中扮演着重要角色。介绍了近期发展的RMF-CSM、RMF-CGF和RMF-CMR方法及其对原子核单粒子共振态的研究。给出了120Sn,31Ne等核的单粒子共振态的能量和宽度及其随质量数、形变的变化规律,分析了19C,31Ne和39Mg等核的晕形成的物理机制和在N=20附近能级反转的原因。特别是新发展的RMF-CMR方法,在描述稳定核和奇特核方面都取得了成功,支持Zr同位素存在巨晕的预言。Resonance is an interesting phenomenon in nature. In nuclear physics, resonance plays an important role in the formation of many exotic phenomena. This paper introduces the recently developed RMF-CSM, RMFCGF, and RMF-CMR methods and their researches on nuclear single-particle resonances. The energies and widths of the single-particle resonant states in 120Sn and 31Ne and their evolution to mass number and deformation are given. In addition, the physical mechanism of the halo formation in 19C, 31Ne and 39Mg and the cause of energy level inversion near N=20 are analyzed. In particular, the newly developed RMF-CMR approach has been successful in describing stable and exotic nuclei and supports the prediction that Zr isotopes exist in a giant halo.     

“陈试剂”作为三氟甲基源机理的理论研究

FSO₂CF₂CO₂Me (MFSDA)是陈庆云院士课题组于1989年开发的一种十分有效的三氟甲基化试剂,在学术界和工业界有着广泛地应用,是我国有机氟化学领域早期最重要的研究成果之一,该试剂也被命名为“陈试剂”.此研究采用密度泛函理论(DFT)方法研究了碘化亚铜介导“陈试剂”形成三氟甲基亚铜的反应机理.计算结果揭示了反应中碘化亚铜催化剂的双重作用:一方面碘负离子通过进攻“陈试剂”中具有亲电性的甲基启动反应;另一方面一价铜阳离子络合物捕获原位生成二氟卡宾形成二氟卡宾亚铜中间体.发现与过去普遍假设的机理不同,(1)关键的脱羧过程并不需要一价铜阳离子参与,(2)三氟甲基是通过二氟卡宾亚铜中间体与氟离子络合后形成,而非二氟卡宾直接捕获氟离子.研究结果丰富了对“陈试剂”形成三氟甲基源的认识,为进一步开发基于“陈试剂”的新反应提供了理论依据.