物理演示实验教学在高素质新型军事人才培养中的作用

培养高素质新型军事人才是国防科技大学的核心任务之一.物理演示实验以直观、形象地演示物理现象为课程特色,可有效提高学员对物理规律、物理本质的直观认识和深刻理解,并引起学员的深入思考,在教学实践中可促进学员科学素质、综合能力和创新能力的提高.     

方镁石高压结构预测和高温结构稳定性研究

方镁石是镁方铁矿的终端组分,化学组成为氧化镁(MgO).理论预测的MgO熔化线和高压下实验测量结果之间存在巨大的分歧,为澄清歧见人们展开了对MgO高压结构的进一步研究,方镁石MgO高压结构预测及温度对结构稳定性的影响一直是高压凝聚态物理和地球物理领域的重要研究内容.本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对MgO实验结构、各种可能存在的结构及基于粒子群优化算法预测的晶体结构进行了系统深入的研究,发现MgO在0—580 GPa的压力范围内一直以稳定岩盐结构存在,580—800 GPa压力范围内的稳定结构为氯化铯结构.尽管NiAs六角密堆结构和纤锌矿结构能合理解释冲击压缩实验中沿MgO的P-V雨贡纽线在(170±10) GPa存在体积不连续的原因(Zhang L, Fei Y W 2008 Geophys.Res.Lett. 35 L13302)和高压下理论计算的熔化线与实验结果相差很大的原因(Aguado A, Madden P A 2005Phys.Rev.Lett.94 068501),但这两种结构连同闪锌矿结构及基于粒子群优化算法预测的晶体结构B8_2和P3m1仅为其亚稳结构.在MgO高压结构稳定性预测的基础上,本文利用经典分子动力学方法,分别引入能很好描述离子极化特性的壳层模型和离子压缩效应的呼吸壳层模型,对MgO岩盐结构的高温稳定性进行了模拟研究,给出了压力达150 GPa的高压熔化相图.     

相对论皮秒激光在低密度等离子体中直接加速的电子束的横向分布特征研究

相对论皮秒激光与低密度等离子体作用可以通过"激光直接加速"机制获得超有质动力定标率的高能电子,且电荷量可以达到百n C级,在伽马射线产生、正电子产生等方面具有重要应用.然而激光直接加速电子束相比激光尾场加速电子束具有更大的发散角,同时实验观测的横向束分布也不均匀,但是其中的物理机制研究较少.本文通过二维粒子模拟证明,相对论皮秒激光在低密度等离子体中驱动的激光直接加速中,高能电子束会在激光偏振方向分叉,而且电子能量越高这种现象越明显.文章通过细致的理论分析解释了这种高能电子横向分布产生"分叉"结构的内在原因.在激光直接加速的过程中,电子在纵向获得加速的时候,它在激光偏振方向(横向) betatron振荡的动能也会随之增加,当电子的能量足够高时,二者呈线性关系,因此高能电子的横向速度的振幅近似相等,这种相等的振幅最终导致了高能电子束在激光偏振方向的分叉.     

第一类曲面积分的新方法

从一个具体的物理问题入手,探讨了如何将第一类曲面积分转化为两个第一类曲线积分的累次形式,从而给出了这两类积分之间的关系,并通过举例说明该公式可以用来直观简便地计算第一类曲面积分.     

离子型稀土矿浸出液除杂与沉淀过程固液强化分离研究

离子型稀土矿浸出液除杂和产品沉淀过程中,高效固液分离对全工艺连续化生产和产品质量提升具有重要作用,也是整个离子型稀土生产流程自动化、智能化的关键步骤。研究表明：在浸出液除杂、沉淀工序添加0.25 g·m^-3 JH2002絮凝剂,利用其电性中和作用和吸附架桥作用,可使Al(OH)₃胶体、碳酸稀土颗粒迅速团聚形成絮凝体,进而加速沉降过程;浸出液循环除杂过程的沉降速率为31.43 mm·min^-1,除杂上清液循环沉淀碳酸稀土产品过程的沉降速率为24.67 mm·min^-1。碳酸稀土产品经煅烧后,所得混合稀土氧化物产品的稀土总量为93.8%,主要杂质Al₂O₃,Fe₂O₃,SiO₂含量均很低,优于GB/T 20169-2015《离子型稀土矿混合稀土氧化物》标准值。此外,经过循环絮凝沉降的沉淀母液用于离子型稀土矿浸取,基本不会对浸出结果产生影响。     

重量法测定土壤水溶性盐总量的优化

土壤水溶性盐是表征土壤盐碱化程度的重要指标,也是评价耕地地力的重要参数,被纳入第三次全国土壤普查（“三普”）监测指标体系中。重量法是测定土壤水溶性盐总量的最常用方法,其测定过程易受多种因素影响,导致其测定结果不准。鉴于此,本文设计试验分别验证了水溶性盐浸提和浸提液固液分离这两个过程对测定结果的影响,结果表明浸提液固液分离是影响土壤水溶性盐总量测定准确度和精密度的主要因素。基于此进一步探究4种不同固液分离方式（布氏漏斗过滤、滤膜真空抽滤、离心、滤纸组合过滤）对测定结果的影响,结果表明相较于其它方式,滤纸组合过滤测定结果准确度高,适用于土壤水溶性盐总量的测定。对改进后的重量法测定土壤水溶性盐总量进行方法学确认,结果表明其检出限为0.01 g/kg,测定下限为0.04 g/kg;方法的准确度和精密度、适用范围等均符合相关要求。本文推荐的土壤水溶性盐总量测定方法为：土壤样品采用1:5土水比浸提,180 r/min振荡3 min,浸提液采用滤纸组合自然过滤;其测定结果的准确度和精密度符合相关要求。本文旨在为“三普”内业检测提供参考和借鉴,为全面摸清不同区域土壤水溶性盐含量水平及土壤盐渍化程度提供技术支撑。     

激光固体靶相互作用产生正电子的模拟研究

采用Monte Carlo程序Geant4对激光固体靶相互作用正电子产生进行了研究。研究了超热电子能量分布函数对正电子产生的影响,结果表明采用不同的分布函数,最多可致正电子产额约3倍的差异,分布函数的最大截止能量在30 MeV以上时正电子产额趋于饱和。研究了正电子产生与超热电子发散角的关联,结果表明发散角模型对正电子产额影响不大,而正电子角分布对超热电子发散角较为敏感,且靶背鞘场对正电子发散角的减小贡献巨大。模拟结果显示靶厚度的增加可导致正电子发散角的增大,而当靶厚度超过2mm时,发散角基本保持不变。此外,模拟了超热电子发散角、靶厚度及靶背鞘场对正电子电子份额比及正电子γ份额比角分布的影响。     

多探测器拼接成像系统实时图像配准

依据已设计完成的基于同心球透镜的四镜头多探测器阵列拼接成像系统,对该系统图像拼接配准过程所采用的特征检测提取、特征向量匹配与筛选、空间变换模型参数估计等算法进行了研究。首先,采用Fast-Hessian检测子提取参考图像和待配准图像的特征点,并生成加速鲁棒特征(SURF)描述向量。接着,采用快速近似最近邻(FANN)逼近搜索算法获得初始的匹配点对,并对匹配点对特征向量的欧式距离进行排序。然后,参照成像系统光学设计参数设定合理的阈值,筛选并保留下较好的匹配点对。最后,提出了一种改进的渐进式抽样一致性(IPROSAC)算法对空间变换矩阵模型进行参数估计,从而得到参考图像与待配准图像的空间几何变换关系。实验结果表明:该算法对图像尺寸、旋转和光照变化都具有一定的不变性,特征匹配时间为0.542 s,配准变换时间0.031 s,配准误差精度小于0.1 pixel,可以满足成像系统关于图像配准实时性和准确性的要求,具有一定的工程应用价值。     

On a class of method for solving problems with random boundary notches and/or cracks

As we know,problems with boundary imperfections(notches or cracks)are the more importantone in practical fracture analysis.Frequently,these imperfections would appear in the boundaries ofthe bodies as a randomly distributed group,and under the loading circumstances would grow up to beunstable cracks which induces catastrophic fracture of the bodies.For right evaluation the fracturebehavior of the bodies with such boundary imperfections,it demands mathematical solutions for pro-blems with random boundary notches and/or cracks.