Mg,N掺杂β-Ga2O3光电性质的第一性原理计算

通过基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Mg单掺杂、N单掺杂和不同浓度的Mg-N共掺杂β-Ga₂O₃的结构性质、电子性质和光学性质,以期获得性能比较优异的p型β-Ga₂O₃材料。建立了五种模型:Mg单掺杂、N单掺杂、1个Mg-N共掺杂、2个Mg-N共掺杂和3个Mg-N共掺杂β-Ga₂O₃。经过计算,3个Mg-N共掺杂β-Ga₂O₃体系的结构最稳定。此外,在5种模型中,3个Mg-N共掺杂β-Ga₂O₃体系的禁带宽度是最小的,并且N 2p和Mg 3s贡献的占据态抑制了氧空位的形成,从而增加了空穴浓度。因此,3个Mg-N共掺杂β-Ga₂O₃体系表现出优异的p型性质。3个Mg-N共掺杂体系的吸收峰出现明显红移,在太阳盲区的光吸收系数较大,这归因于导带Ga 4s、Ga 4p、Mg 3s向价带O 2p、N 2p的带间电子跃迁。本工作将为p型β-Ga₂O₃日盲光电材料的研究和应用提供理论指导。     

催化裂解-金汞齐富集-冷原子吸收光谱仪测定土壤样品中总汞含量

为建立采用催化裂解-金汞齐富集-冷原子吸收光谱仪即直接测汞仪测定土壤样品中汞含量的方法,本研究配制汞总量为0~2 ng、0~15 ng和25~1023 ng的三种不同汞浓度系列的标准工作曲线,选取9个土壤样品,3种国家土壤有证标准物质,同一样品分别进行6组平行测定,并抽取3个土壤样品进行3种不同浓度加标回收试验,以对其方法精密度和准确度进行论证。 结果显示：仪器信号值与Hg总量之间均呈良好的线性关系。根据仪器多次测定空白数据结果,按照称样量0.1 g计算,方法最小检出量为0.09 ng/g;平行测定结果相对标准偏差均小于10%,土壤标准物质测定值与标准物质标准参考值均相符,不同浓度的加标回收率范围为78.4%～92.7%。结果表明催化裂解-金汞齐富集-冷原子吸收光谱仪,可用于批量土壤样品中汞含量的快速测定分析,方法的精密度和准确度可满足测定分析要求,且实验过程中无需前处理消煮,操作方便、快速高效。     

EicC束流冷却方案设计与模拟

对核子内部结构的研究是当前理论和实验研究的重要前沿,高能散射实验是探索核子结构的理想工具。中国科学院近代物理研究所计划在已开建的强流重离子加速器项目(HIAF)的基础上,升级建造中国极化电子离子对撞机(EicC)。EicC将提供质心系能量为15～20 GeV的电子和质子双极化束流,对撞亮度设计指标为2×10³³ cm^-2s^-1,离子束的有效冷却是EicC实现亮度目标的关键。针对离子束流初始发射度大、能量高、流强强的特点,EicC采用两级束流冷却方案,首先在增强器(BRing)中利用常规直流电子冷却器降低离子束流发射度,其次在对撞环(pRing)中采用基于能量回收型直线加速器(ERL)的高能束团冷却系统,抑制对撞过程中的离子束发射度增长。以质子束为例,模拟研究了EicC束流冷却装置中电子束的尺寸、温度、冷却段的磁场和束流光学参数对冷却速率和冷却过程的影响,最终得到了满足亮度要求的束流冷却参数。     

IH型漂移管直线加速器的束流动力学研究（英文）

为了提高兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）的运行效率、改善加速器输出束流品质,并实现几个加速装置分时供束,提高整个重离子加速装置的利用率,特为（HIRFL-CSR）增建一台新的注入器--CSRLINAC。在108.48 MHz的RFQ之后的CSR-LINAC主加速段,主要由一台108.48 MHz和两台216.96 MHz的IH型漂移管直线加速器组成,用于加速荷质比为1/8.5~1/3之间的重离子,其最大的束流流强为3 mA,并将粒子从0.3 MeV/u加速到3.71 MeV/u。运用KONUS动力学原理,在满足设计指标的情况下,首先利用TraceWin程序进行中能束线MEBT设计,后针对高频腔体设计和束流匹配的基本参数的系列讨论,特别是对CSR-LINAC的中能束流匹配线、参数选择和IH型KONUS结构的漂移管直线加速器进行设计模拟优化。最终得出,在保证腔体设计指标和95.3%的传输效率的情况下,该紧凑型直线加速结构经过三个腔体的加速后,束流的纵向归一化均方根发射度增长仅有25%;同时发现,当流强达到3 mA时,存在空间电荷效应,导致其纵向相宽增长约25%,最大横向包络也存在16.5%的涨落。In order to improve the operation efficiency of the Cooling Storage Ring of Heavy Ion Research Facility in Lanzhou (HIRFL-CSR), a heavy ion linac (linear accelerator) was proposed and designed as a new injector for HIRFL-CSR. Following the 108.48 MHz Radio-Frequency Quadrupole (RFQ), three tanks in total with Interdigital H-mode drift tube linac (IH-DTL) structure are installed to boost the beam energy from 0.3 to 3.71 MeV/u, and the beam current of ions with charge-to-mass ratio from 1/8.5 to 1/3 can reach to 3 mA. The first tank operatesat the same frequency as the RFQ, and the rest two operate at 216.96 MHz. The “Combined Zero-Degree Synchronous Particle Structure” (KONUS) beam dynamics was used in the beam dynamics design. The overview of the physics design on the main accelerating components, including RF design and beam dynamics design are introduced in this paper. The optimized structure design, fabrication status and simulation results are presented in this contribution. It shows that under the condition of assurance of 95.3% transmission efficiency, the normalized rms emittance is about 25%. When the beam current is up to 3 mA, owing to the space charge effect, the increase of longitudinal phase spread and transverse envelope are about 25% and 16.3%, respectively.     

放射性次级束流分离器的分离性能北大核心CSCD

放射性次级束流分离器(HFRS)是强流重离子加速器装置(HIAF)上开展放射性次级物理研究的重要装置。HFRS是飞行时间型(PF)碎片分离器,具有大磁刚度、大接受度、大孔径磁铁以及高动量分辨的特点。HFRS采用Bρ-ΔE-Bρ方法纯化弹核碎裂或裂变反应产生的放射性核素,是开展高精度储存环内实验及环外实验研究的重要工具。主要介绍HFRS分离纯化奇异核的能力,采用MOCADI程序模拟单降能器与双降能器下典型弹核碎裂反应和裂变反应中粒子的鉴别和纯化。模拟结果表明:HFRS具有很好的消色散和聚焦特性,对于弹核碎裂反应中轻核的分离采用单降能器系统即可得到很好的纯化效果;而弹核碎裂反应中重核的分离则需采用双降能器系统才可得到很好的纯化效果;对于裂变反应,由于裂变反应的能散较大,则在采用双降能器系统时也仅仅能得到一定的纯化效果。     

基于consensus滤波器的新型电压监测仪的设计

在进行深入分析consensus滤波器原理的基础上,提出了一种新的电压监测仪设计方法。首先将数模转换器在各个时刻测量的电压有效值看做一个小世界网络模型G中的一个节点。由于测量的电压信号容易被电网中的随机噪声所污染,通过consensus滤波器算法进行滤波,使得数模转换器测量的信号最终趋近于一个稳定的数值。仿真结果表明,该方法可以有效的还原被噪声污染的电压信号,而且即使在某一个时刻数模转换器出现故障失灵,所测量的数据也不受影响,仿真结果和实践应用表明了本文所提出方法的有效性和可行性。     

扰动风作用下微型旋翼流场的数值模拟及流动控制研究

对于处在低雷诺数下的微型旋翼,扰动风对其流场影响很大。本文基于动态嵌套网格技术的双时间法,采用网格速度法模拟扰动风,研究了不同频率和幅值的正弦式扰动风下三维微型旋翼上的拉力系数响应情况,并采用变形网格方法模拟了旋翼桨叶的周期性边距运动对扰动风的流动控制,为今后旋翼机的主动控制研究提供了线索。研究结果表明,低雷诺数下,旋翼在周期性扰动风作用下的拉力响应曲线拟合函数与扰动风函数形式相同,响应曲线函数同样具有周期性变化趋势,波动幅值与扰动风幅值成正比例关系;对不同飞行状态下的旋翼,采用周期等角变距方式,能够找到一个适合的控制参数使得旋翼在正弦式扰动风环境下旋翼的拉力波动在一定范围内得到有效抑制。     

HIRFL-CSRm冷却束流寿命

实验研究了HIRFL-CSRm中电子冷却装置对C6+,Ar15+两种束流寿命的影响。首先,通过对比实验的测量确定电子冷却可以有效提高束流寿命;其次,探究了电子冷却装置中的各项参数（主要是电子束密度分布、流强、能量、绝热展开因子）是如何影响束流寿命的,通过改变电子束参数,测量束流寿命的变化趋势和规律,并且结合电子冷却相关理论对实验结果给予解释,最终通过实验优化和确定最佳的冷却装置参数,使束流在HIRFL-CSRm上获得了较高的寿命,从而提高HIRFL-CSRm束流累积过程中的流强增益。