EAST多道运动斯塔克效应诊断光谱分析

通过对多道运动斯塔克(MSE)系统测得的EAST等离子体中Dα谱线的拟合,获得了Stark分裂谱分量的间距,从而得到等离子体的磁场强度分布,并与线圈电流产生的磁场进行了比较,偏差约为5%。     

EAST运动斯塔克效应诊断数据处理中GPU并行化加速算法的研究

在EAST装置单道运动斯塔克效应(MSE)诊断系统数据处理中,采用CPU(中央处理器)+GPU(图形处理器)异构化模型,实现了数字谐波分析(DHA)算法的并行化加速计算。由CPU完成数据的加载及简单的数学计算,由GPU实现DHA算法的傅里叶正、逆变换及滤波等并行化计算,与串行算法相比,获得了2000倍以上的加速,可以满足MSE诊断实验期间及时数据处理的要求。     

基于GPU加速的磁共振血管造影图像的并行分割与追踪算法

在应用磁共振血管造影图像进行临床诊断时,临床医生往往需要提取感兴趣区域(Region Of Interest,ROI)的部分血管.这个工作传统上需要手工进行,费时费力.该文提出一种并行的血管分割与追踪算法,利用现代图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)所具备的大规模并行计算能力进行快速的血管分割.首先将三维图像网格化为共面的立方体,并行处理每个立方体,确定立方体中哪些表面有血管通过,以及立方体中哪些体素包含血管.之后再将该结果用于串行的全局分割与血管追踪处理.实验结果表明,利用这种先并行后串行的方法,可以在1 s之内完成全脑血管的分割,分割的结果也更准确.     

HL-2A等离子体实时平衡重建的GPU并行化

描述了HL-2A等离子体实时平衡重建的GPU并行化算法,主要包括G-S方程的并行化处理、三对角方程求解、网格边界磁通计算以及一系列矩阵相乘的并行加速。并行后,在129×129的网格下完成一次迭代计算需要约575μs。     

Particle-Mesh Ewald(PME)算法的GPU加速

讨论在NVIDIACUDA开发环境下,用GPU加速分子动力学模拟中静电作用的长程受力计算部分.采用Particle-Mesh Ewald(PME)方法,将其分解为参数确定、点电荷网格离散、离散网格的傅立叶变换、静电热能求解与静电力求解5个部分,并分别分析各部分的GPU实现.此方法已成功用于7个不同大小的生物分子体系的模拟计算,达到了7倍左右的加速.该程序可耦合到现有分子动力学模拟软件中,或作为进一步开发的GPU分子动力学程序的一部分,显著加速传统分子动力学程序.     

紧束缚近似含时密度泛函理论的高效OpenMP并行化和GPU加速实现

紧束缚近似的含时密度泛函理论在多核和GPU系统下的高效加速实现,并应用于拥有成百上千原子体系的激发态电子结构计算．程序中采用了稀疏矩阵和OpenMP并行化来加速哈密顿矩阵的构建,而最为耗时的基态对角化部分通过双精度的GPU加速来实现．基态的GPU加速能够在保持计算精度的基础上达到8.73倍的加速比．激发态计算采用了基于Krylov子空间迭代算法,OpenMP并行化和GPU加速等方法对激发态计算的大规模TDDFT矩阵进行求解,从而得到本征值和本征矢,大大减少了迭代的次数和最终的求解时间．采用GPU对矩阵矢量相乘进行加速后的Krylov算法能够很快地达到收敛,使得相比于采用常规算法和CPU并行化的程序能够加速206倍．程序在一系列的小分子体系和大分子体系上的计算表明,相比基于第一性原理的CIS方法和含时密度泛函方法,程序能够花费很少的计算量取得合理而精确结果．     

溶剂化效应对阴离子型天冬氨酸在HA (110)表面吸附行为影响的密度泛函理论研究

本工作用密度泛函理论研究了溶剂化效应对阴离子型天冬氨酸(Aspartic acid, ASP)在羟基磷灰石(110)表面[HA (110)]表面的吸附影响.通过分析相互作用能,态密度,布居电荷,差分电荷密度发现阴离子型天冬氨酸在真空条件下(Vacuum)与HA (110)表面主要形成"monodenate" Ca-O和"bridge bidenate" O-Ca-O相互作用,在隐形溶剂水分子(COSMO Water, CW)中也存在上述两种相互作用;在水环境条件下(Water Environment, WE),主要在天冬氨酸的羧基,水分子和HA表面的PO_4之间形成"water-bridge"氢键;在水层条件下(Water Layer, WL),主要形成"bridge bidenate" O-Ca-O相互作用,"water-bridge"氢键以及天冬氨酸中氨基与水分子形成的氢键.而且,研究发现ASP-HA (110)-Vacuum模型中吸附能最大,其次是ASP-HA (110)-WL模型,然后是ASP-HA (110)-CW模型,吸附能最小的模型是ASP-HA (110)-WE.研究结果表明在隐形溶剂水分子条件下, ASP在HA (110)表面吸附相对于真空条件下有所减小.当ASP中羧基在被水分子包围的水环境条件下,由于水分子阻碍了Ca-O静电相互作用,所以吸附达到最低.在水层条件下, HA (110)表面有一层水分子,但是未完全阻挡ASP中羧基时,羧基仍然可以与HA (110)表面的Ca原子形成Ca-O相互作用,此时吸附相对于水环境大大增大,但对于真空条件仍然有所减小.研究结果有望为氨基酸在不同溶剂中的应用提供有价值的理论指导.     

在同位旋SU(2)不变耦合模型中研究 p pbar -> n nbar 核子反应的重整化无穷阶链图效应

本文采用描述中性及荷电 pion 介子（pion0,pion+,pion-）与核子-反核子强相互作用的同位旋SU(2)不变耦合模型,计算出在pion0 及 pion+, pion- 重整化链图传播下 p pbar -> n nbar 核子反应微分截面的“精确”解析结果;并且将此结果与在 pion0 及 pion+, pion- 树图传播下的微分截面作了对比分析,得到相应的辐射修正重要信息。本文完成的工作对进一步深入研究三种荷电状态 pion 介子与核子-反核子强相互作用的同位旋SU(2)不变耦合模型以及深入理论探讨质子-反质子对撞实验,都将提供某些理论研究的参考价值。     

在同位旋SU(2)不变耦合模型中研究 p pbar -> n nbar 核子反应的重整化无穷阶链图效应

本文采用描述中性及荷电 pion 介子（pion0,pion+,pion-）与核子-反核子强相互作用的同位旋SU(2)不变耦合模型,计算出在pion0 及 pion+, pion- 重整化链图传播下 p pbar -> n nbar 核子反应微分截面的“精确”解析结果;并且将此结果与在 pion0 及 pion+, pion- 树图传播下的微分截面作了对比分析,得到相应的辐射修正重要信息。本文完成的工作对进一步深入研究三种荷电状态 pion 介子与核子-反核子强相互作用的同位旋SU(2)不变耦合模型以及深入理论探讨质子-反质子对撞实验,都将提供某些理论研究的参考价值。     

HL-2A װ���϶�̬˹����ЧӦƫ�����о�

在HL-2A装置上发展了两类动态斯塔克效应(MSE)偏振仪并应用于磁场倾斜角的测量。其中被称为比值法的MSE系统误差可以被控制在±0.15°以内。在HL-2A装置实验中,利用该方法成功获得7个空间点、径向覆盖范围为24cm的磁场倾斜角剖面分布,其时间分辨可达到40ms。应用平衡重建代码(EFIT)结合MSE测量数据的限定,可以得到安全因子(q)的径向分布,其中 q=1面的位置与软 X 射线测量得到锯齿振荡反转面的位置一致。调制法MSE在标定实验中误差也可控制在±0.15°以内。实验结果表明偏振片透振方向与双光学弹性调制器(dual PEM)快轴夹角平分线的偏差对系统的线性和误差均有较大的影响。目前,该系统已经建成一个空间通道,测得磁场倾斜角的时间分辨可以达到20ms。     

HL-2A 装置上动态斯塔克效应偏振仪研究

在HL-2A 装置上发展了两类动态斯塔克效应(MSE)偏振仪并应用于磁场倾斜角的测量。其中被称为比值法的MSE 系统误差可以被控制在±0.15°以内。在HL-2A 装置实验中,利用该方法成功获得7 个空间点、径向覆盖范围为24cm 的磁场倾斜角剖面分布,其时间分辨可达到40ms。应用平衡重建代码(EFIT)结合MSE 测量数据的限定,可以得到安全因子(q)的径向分布,其中q=1 面的位置与软X 射线测量得到锯齿振荡反转面的位置一致。调制法MSE 在标定实验中误差也可控制在±0.15°以内。实验结果表明偏振片透振方向与双光学弹性调制器 (dual PEM)快轴夹角平分线的偏差对系统的线性和误差均有较大的影响。目前,该系统已经建成一个空间通道,测得磁场倾斜角的时间分辨可以达到20ms。     

ʵʱ����ƽ�ⷴ�ݳ�����EAST PCS�еļ���

为提高等离子体实时平衡反演过程的精度和效率,开发了基于图形处理器(GPU)的P-EFIT程序.简要概括EAST PCS软硬件架构后,描述了并行实时平衡反演程序P-EFIT在EAST PCS中的集成工作.为了验证集成系统的正确性与可用性,用历史实验数据作了性能测试,满足实时控制的要求.目前P-EFIT已集成在EAST中并用于等离子体控制,EAST实验证明控制性能良好.     

实时并行平衡反演程序在EAST PCS中的集成

为提高等离子体实时平衡反演过程的精度和效率,开发了基于图形处理器(GPU)的P-EFIT程序。简要概括EAST PCS软硬件架构后,描述了并行实时平衡反演程序P-EFIT在EAST PCS中的集成工作。为了验证集成系统的正确性与可用性,用历史实验数据作了性能测试,满足实时控制的要求。目前P-EFIT已集成在EAST中并用于等离子体控制,EAST实验证明控制性能良好。     

Canny算法的GPU并行加速

Canny算法在PC机上的执行速度较慢,这极大地限制了其实用性。本文在前人的研究基础上对算法进行更深的优化和改进。首先在VS2012开发环境下利用数字图像处理技术对原算法进行原理上的改进,再利用GPU流处理器数量众多的优势以及强大的多线程并发执行能力对Canny算法进行并行加速。在500 pixel×500 pixel的图片上,对本文算法和原Canny算法进行了实验验证。实验结果表明,在4 096 pixel×4 096 pixel大小的图片上采用本文的GPU移植算法处理后,执行速度从80 ms降到了6 ms以内。在不影响边缘检测效果的前提下极大地提高了算法的实用性。     

Influence of strain on the Stark effect in InP/GaInP quantum discs

In InP/GaInP quantum discs it is shown that strain induces a type I to type II transition with increasing thickness of the disc. When an external electric field is applied along the cylindrical axis of the disc, the exciton energy exhibits a Stark effect, which for the light hole exciton becomes linear even for a small field value, while for the heavy hole it is more quadratic.     

Higher order Stark effect and transition probabilities on hyperfine structure components of hydrogen like atoms

A quantum-electrodynamical (QED) perturbation theory is developed for hydrogen and hydrogen-like atomic systems with interaction between bound electrons and radiative field being treated as the perturbation. The dependence of the perturbed energy of levels on hyperfine structure (hfs) effects and on the higher-order Stark effect is investigated. Numerical results have been obtained for the transition probability between the hfs components of hydrogen-like bismuth. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

对称强双色共振场中弛豫效应对二能级系统斯塔克分裂的影响

本文应用半径典理论、密度矩阵方法和探索场中二能级系统的能级斯塔克(Stark)分裂。指出与无弛豫效应相比较,弛予效应不仅改变了由光学斯塔克效应所产生的分裂能级的权重、展宽了这些能级,而且还出现新的分裂能级。     

EAST 电子回旋共振加热效果的数值模拟和分析

为了给EAST 电子回旋共振加热物理实验提供理论依据和模拟预测,从电子热输运方程出发,运用 CRONOS 输运程序对不同等离子体和波参数下,电子回旋加热效果进行了数值模拟计算。给出不同电子回旋波功率、入射角、电子密度和纵场等参数对电子回旋加热效果的影响,预测在不同参数下,电子温度、等离子体总内能和能量约束时间的变化,分析了其原因,并与实验结果进行了初步的比较。