基于响应面法的直拉硅单晶生长工艺参数优化方法

在直拉法制备硅单晶的过程中,要得到优质的晶体必须建立合理的温度分布,而单晶炉内热场的分布与工艺参数的设定密切相关.其中以晶体转速、坩埚转速和拉速等三个工艺参数对热场分布的影响尤为显著.为了确定最佳热场分布下晶转、埚转及拉速的设定值,本文采用响应面算法通过方程拟合、回归分析等步骤求解这三个工艺参量与温度梯度之间的最佳函数模型,并在该模型下同时对这三个工艺参量进行优化分析,且通过仿真实验和拉晶实验表明该方法的有效性.     

静止轨道星载差分吸收光谱仪CCD成像系统设计

静止轨道卫星差分吸收光谱仪采用摆扫成像方式对大气进行探测,针对其工作时CCD成像系统信噪比大于1 000、高速探测模式下探测周期小于10min、高分辨率模式下探测周期小于1h的要求,进行CCD成像系统设计.选取CCD47-20作为探测器,设计成像电路实现光谱图像信号的采集和上传.分析了帧叠加和像元合并对时间、空间分辨率的影响.结合帧转移CCD的特点设计了每个位置最后一帧读出时摆镜转动的成像方式,并合理设置了帧叠加数和像元合并数,达到优化成像周期的目的.1s曝光时间条件下,该CCD成像系统的高速、高分辨率模式探测周期分别为515s和3 315s,图像信噪比均大于1 000,污染物观测实验中未出现失帧或重复的现象.该CCD成像系统方案满足静止轨道星载差分吸收光谱仪的探测需求,为静止轨道环境监测仪器设计提供参考.     

QEPAS系统中石英音叉模态仿真计算与研究

对石英音叉增强型光声光谱(QEPAS)系统中常用的石英音叉进行了有限元模态计算，获得石英音叉前6阶振型与模态频率，认知了第4阶对称摆动振型为有效振动，利用单因素法分析了石英音叉的音臂长度l₁、音臂宽度w₁、音臂厚度t、音臂切角θ、音臂圆孔直径d及音臂圆孔高度h对低阶有效共振频率(Fre)的影响，敏感度依次为： l₁> w₁>d>θ>t>h，考虑实际设计情形，筛选出了l₁，w₁，d与h四个石英音叉设计变量，采用Box-Behnken实验设计方案与RSM(response surface methodology)方法，以Fre为函数目标，建立l₁，w₁，d与h的二次回归响应面模型，得到了参数之间的交互作用，利用Design-Expert软件对响应面模型进行设计参数反求，结果表明，在15 000 Hz≤Fre≤25 000 Hz计算区域内误差较小，基本满足QEPAS系统的计算需求，所提出的研究与设计方法具有一定通用性，可为QEPAS系统中石英音叉结构参数设计提供参考。     

铁分子Fe2的自旋极化效应

采用密度泛函方法(B3P86)对 Fe_2分子结构进行了优化.计算结果中未观察到自旋污染,基态波函数与高态波函数并未混杂,结果表明,Fe_2中有8个未配对电子,这些电子空间分布不同和自旋平行产生的自旋极化效应,使 Fe_2能量最低.计算结果表明,Fe_2分子的基态是~9∑_g~ ,并非~7Δ_u,进而表明 Fe_2的自旋平行效应比电子自旋配对效应要强.计算得到该分子基态的二阶、三阶和四阶力常数分别为1.4115×10~(-2)aJ/nm~2、-37.1751×10~3aJ/nm~3和 98.7596×10~4aJ/nm~4；光谱数据ω_eχ_e、B_e、α_e分别为0.3522、0.0345、 0.4963×10~(-4)cm~(-1)；离解能为3.5522eV,平衡键长为0.2137nm,振动频率为292.914cm~(-1)；并得到了 Murrel-Sorbie 函数.     

B_2分子X~3Σ_g~-和A~3Σ_u~-态的势能函数

使用SAC/SAC-CI方法,利用D95(d),6-311g**以及cc-PVTZ等基组,对B2分子的基态(X3Σg-)和第一激发态(A3Σu-)的平衡结构和谐振频率进行了优化计算.通过对3个基组的计算结果的比较,得出了D95(d)基组为3个基组中的最优基组的结论;使用D95(d)基组,利用SAC的GSUM(Group Sum of Operators)方法对基态(X3Σg-),SAC-CI的GSUM方法对激发态(A3Σu-)进行单点能扫描计算,用正规方程组拟合Murrell-Sorbie函数,得到了相应电子态的完整势能函数;从得到的势能函数计算了与基态(X3Σg-)和第一激发态(A3Σu-)相对应的光谱常数(Be,αe,ωe和ωeχe),结果与实验数据吻合.     

瓣形均匀带电面在其直径处的电势分布

从点电荷的电势计算公式出发推导出了瓣形均匀带电面在其直径处的电势分布.进一步讨论了均匀带电半球面在其底面以及均匀带电球面内部和外部的电势分布.     

几类特殊四面体的外接球问题

我们知道，每个四面体都有外接球，球心就是各条棱的中垂面的交点，这个点到各个顶点的距离都相等．给出一个四面体求它的外接球半径，是一类常见的问题。下面以近几年的高考题为例来说明几类特殊四面体的外接球半径的求法．     

V3+:YAG晶体的生长、色心与光谱性能研究

采用石墨电阻加热的温梯法生长了V:YAG晶体,晶体的不同部位呈现两种不同的颜色:浅绿色和黄褐色.通过对比分析不同颜色V:YAG晶体的室温吸收光谱,推断出石墨发热体高温下扩散出来的C可以起到还原作用,提高晶体中V3+tetra离子的浓度,同时诱导了F心的形成.在1300℃下,对不同颜色的V:YAG晶体进行真空退火处理,发现处于八面体格位中的V3+离子在热激发作用下与近邻的四面体格位Al3+离子存在置换反应,由此产生一定浓度的四面体格位V3+离子.同时,F心在退火过程中被完全消除,释放出来的自由电子被高价态的V离子俘获,可以进一步提高晶体中四面体格位V3+离子的浓度.     

XY(H,Li,Na)分子基态的结构与势能函数

运用群论及原子分子反应静力学方法,推导了XY(H,Li,Na)分子基态的电子态及相应的离解极限.并采用密度泛函方法(B3LYP)和二次组态相互作用方法(QCISD)优化计算了XY(H,Li,Na)分子基态的平衡结构、振动频率和离解能.使用QCISD/6-311++G(3df,3pd)方法,对XY(H,Li,Na)分子基态进行了单点能扫描计算,采用最小二乘法拟合Murrell-Sorbie函数得到了相应的势能函数和与该基态相对应的光谱常数(Be,αe,ωe和ωexe),计算结果与实验数据符合得相当好.