可获得高分辨率谱线信息的新型太阳极紫外成像仪

极紫外光谱观测和诊断是研究太阳大气基本物理过程的最重要手段之一。但因为波长短，很多可见光仪器的设计方案不再适用，且极紫外观测只能在太空中开展。国际上现有卫星上的太阳极紫外成像仪和光谱仪都有各自的不足，比如极紫外成像仪不能获得高光谱分辨率的谱线信息；狭缝式光谱仪通过扫描可得到活动区域的信息，但扫描时间过长，对于研究剧烈变化的太阳活动有很大的局限性。这些不足制约了对日冕物质抛射(CME)和耀斑等太阳活动的高精度观测及对其机理的研究：无法看到CME在内日冕的加速过程，而且无法将可见光看到的CME现象同极紫外看到的日面源区直接联系；缺少观测目标的视向速度信息，难以识别CME的触发过程。采用多级衍射成像方式的一种新型太阳极紫外成像仪，除实现传统极紫外成像仪功能外，还可以在太阳活动变化过程中同步获得全日面各区域的光谱信息。新型成像仪可以得到高光谱分辨率数据，用于反演低日冕的等离子体视向速度，获得全日面的速度分布，与同时得到的高空间分辨率图像相结合，可以识别太阳活动现象对应的物质运动, 为空间科学研究提供数据；因为没有狭缝和运动部件，可以实现对大视场的太阳活动区域的高时间分辨率成像，有利于捕捉日面活动的快速变化。新型成像仪采用无狭缝光谱分光成像的设计理念，即同一时间把一定光谱带宽的信息记录到一个二维的图像上，此过程可以看成是从某一个角度将空间和光谱数据立方体投影到一个面上，然后再利用反演得到空间分辨图像和光谱信息。多级光谱成像的光学设计与传统光谱仪最大的不同是其不存在逐行扫描的狭缝，这使得其能够同时获得大视场内太阳的空间信息和光谱信息。因为极紫外波段的特殊性，以及本仪器面向卫星遥感应用，不可能像可见光波段或者医用CT机一样实现很多衍射级的同时成像。因此，新型极紫外成像仪光学系统由反射镜、色散光栅和五个探测器组成，入射的太阳极紫外辐射经过光栅色散后分别由五个级次的探测器接收，其中四个探测器分部接收±1和±2衍射级图像，另外一个接收0级图像。空间信息可以直接从0级图像得到，而光谱信息则需要根据五个级次成像的反演结果得出。介绍了光学系统的设计以及反演算法，并分析了反演算法的误差。光路基于变间距光栅设计，可实现空间分辨率1.8 arcsec·pixel-1, 光谱分辨率7.8×10-3 nm·pixel-1，同时减小了体积和重量，适合空间应用。     

托卡马克真空室内线圈水冷管道接头强化二次流的数值研究

基于计算流体力学(CFD)理论，研究了不同曲率半径的螺旋导流片的托卡马克真空室内线圈水冷管道接头。利用湍流数值模拟方法，分析了线圈管道接头导流片曲率半径比、冷却水入口流速对线圈管道内流体平均雷诺数分布的影响。结果表明，不同导流片曲率半径比的线圈管道内的流体雷诺数分布曲线相似，平均雷诺数随入口流速的增加而增大，管道接头出口雷诺数随导流片曲率半径比的增大而减小，导流片曲率半径比小的管接头更适用于线圈水冷曲线管的二次流强化。此外，还为导流片曲率半径比为0.2的管接头拟合了管接头出口雷诺数与入口流速的关系式，为进一步研究类似于托卡马克真空室内线圈管道的曲线管接头的二次流强化提供理论基础。     

基于简单MOPA结构实现3.08 kW全光纤窄线宽线偏振激光输出

基于简单的主振荡功率放大结构,演示了一种高功率窄线宽线性偏振全光纤激光器,其最大输出功率为3.08 kW,3 dB线宽为0.2 nm。在整个功率缩放过程中,偏振消光比约为94%,光束质量M 2约为1.4。这是国内外首次实现3 kW全保偏光纤激光输出,与基于相位调制的窄线宽激光器相比,该激光器可实现近似的线宽,同时具有受激布里渊散射阈值高、系统结构简单、成本低等特点。     

邻位取代基对芳基杂环磷酸盐成核有效性的影响

以2,4-二叔丁基苯酚为原料分别合成2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠(NA-1)和2,2'-亚甲基双(4-叔丁基苯基)磷酸钠(NA-2),并将其应用于等规聚丙烯(i PP),研究该类芳基杂环磷酸盐成核剂邻位取代基对其成核有效性的影响.通过红外吸收光谱(FTIR)、核磁共振谱(NMR)、X-Ray多晶粉末衍射(XRD)、扫描电镜分析(SEM)和热分析对其化学结构、凝聚态结构、颗粒形貌和物性特征进行了表征,确定了NA-1和NA-2的分子结构和凝聚态颗粒的结构、形貌和物性特征.利用偏光显微观察(POM)、扫描电镜(SEM)断口分析、示差式扫描量热分析(DSC)和雾度测试分析对其与i PP的复合材料的晶粒结构、结晶行为及宏观光学性能进行测试表征.结果表明,添加量0.2%时,邻位叔丁基(NA-1)的存在可使复合材料球晶尺度更加细密,结晶温度比无邻位叔丁基(NA-2)增加5.1 K,等温结晶速率提高至0.56 w/g是NA-2的7倍,半结晶时间由NA-2的11.55 min下降至2.36 min,邻位叔丁基存在对材料透光率和雾度值的影响分别达到4.3%,7.4%.SEM断口分析表明二者在i PP基体中分散均匀,平均粒径相近分别为0.79μm和0.82μm,粒径分布曲线相近,二者分散分布的差异性不显著.     

金属锂负极的成核机制与载体修饰

金属锂具有电位低、比容量高等突出优点,是极具吸引力的下一代高能量密度电池的负极材料,然而存在枝晶、死锂、副反应严重、库伦效率低、循环稳定性差等问题,限制了其实际应用。金属锂负极的成核是电化学沉积过程中的重要步骤,锂在集流体或导电载体上的均匀成核和稳定生长对于抑制枝晶死锂、提高充放电效率和循环性能具有关键作用。本文从成核机制与载体效应的角度概述了锂金属负极的研究进展,介绍了锂成核驱动力、异相成核模型、空间电荷模型等内容,分析了锂核尺寸及分布与过电位和电流密度的关系,并通过三维载体分散电流密度、异相晶核/电场诱导成核、晶格匹配等方面的研究实例讨论了载体修饰对锂负极的性能提升。     

以史为鉴——化学科普中的人文素养教育

中国古代历史中蕴含着丰富的化学史资源,对这些资源的挖掘、解读,形成化学科普题材,既是化学教育的需要,也是加强思想政治教育背景下课程思政的现实要求。以寒食散为例,探讨中国古代化学史资源所蕴含的人文素养教育价值,认为化学科普中汲取历史资源,不仅增加了科普的趣味性,有利于向公众普及化学知识,还有助于公众树立正确的世界观和价值观。     

平台间光束耦合传输与控制技术研究

介绍了平台间光路耦合传输系统的构成及光轴稳定控制的实现方法,开展了耦合校正系统和探测控制系统的设计,对校正系统进行了动态范围和模态仿真,优化设计后研制出光束耦合传输与控制系统。在对快反镜性能参数测试之后,开展了平台间光束耦合传输与控制实验,当振动台加载0 db振动谱且控制系统开环时,光轴X轴抖动10.9″@RSM,Y轴抖动102.3″@RSM,闭环时,光轴X轴抖动0.75″@RSM,Y轴抖动1.11″@RSM,通过频谱分析发现,快反镜光轴耦合系统闭环时对28 Hz以内光轴抖动具有较好地抑制作用,在系统开环残差较大的频率段2～6 Hz的抑制比为?40～?30 dB。实验结果表明,该光轴耦合控制系统对平台间光束传输过程中光束抖动具有较好地抑制和稳定效果。     

一种非侵入的GUI自动化测试系统设计

摘 要：针对我国目前土沉降监测的自动化程度及仪器可靠性低、监测数据不及时、测量精度不高等问题，提出了一种新型基于霍尔效应的科学监测方法。这种方法采用多个霍尔器件组成阵列，将沉降磁环分布在土中，土的沉降会带动沉降磁环的跟随沉降，于是便会引起霍尔器件周围磁场强度发生相应的变化。利用霍尔效应监测霍尔器件周围磁场强弱并转化为相应的电信号，采用RS485总线通讯方式将采集到的数据实时上传至实验主机，主机对实验数据进行科学建模处理找到沉降磁环沉降位移与电信号的关系，并设计监测管理平台以实现对土沉降实时在线监测。通过实验验证这种监测方法监测精度高最大误差在0.4mm、稳定性好，可以对多点实时在线监测，从而实现对土沉降的智能化高精度监测。在设计中可结合当前远程传输控制技术实现数据远程共享，具有更加广泛的应用前景。     

Interface states in Al2O3/AlGaN/GaN metal-oxide-semiconductor structure by frequency dependent conductance technique

Frequency dependent conductance measurements are implemented to investigate the interface states in Al2O3/AlGaN/GaN metal-oxide-semiconductor(MOS) structures. Two types of device structures, namely, the recessed gate structure(RGS) and the normal gate structure(NGS), are studied in the experiment. Interface trap parameters including trap density Dit, trap time constant τit, and trap state energy ETin both devices have been determined. Furthermore,the obtained results demonstrate that the gate recess process can induce extra traps with shallower energy levels at the Al2O3/AlGaN interface due to the damage on the surface of the AlGaN barrier layer resulting from reactive ion etching(RIE).     

气力提升系统气液两相流数值模拟分析

污水处理、油田采油、液态金属冷却反应堆和磁流体动力转换器等领域采用气力提升系统有其显著优势.由于不同液体介质与气体介质密度对气力提升系统性能影响较大,因此本文基于Fluent仿真软件,采用欧拉模型、k-ω剪切应力输运湍流模型数值模拟了氮气-水、氮气-煤油、氮气-水银及空气-水、氩气-水、氮气-水下气力提升系统内气液两相流动行为,分析了系统稳定时提升立管内气相体积分数、提升液体流量、提升效率、提升管出口处液体径向速度的变化规律.研究结果表明:1)氮气-水、氮气-煤油、氮气-水银系统中,提升管内液体介质密度越大,提升管内气相体积分数越小、提升液体流量越大、提升效率越高;2)空气-水、氩气-水、氮气-水系统中,提升管内气体介质密度越大,提升管内气相体积分数越小、提升液体流量越大、提升效率峰值越小;3)提升管出口处提升液体径向速度随气体充入量的不断增加而整体波动升高,最终管轴中心附近液体速度较大,管壁附近液体速度较小.本文研究成果为污水处理、气举采油、液态重金属冷却核反应堆和磁流体动力转换器等应用领域的气力提升技术的优化提供科学的理论基础.