Laue弯晶聚焦特性的光线追迹研究

由于可有效降低高热负载的影响, Laue弯晶是插入件辐射高通量密度硬X射线(30 keV以上)聚焦、 准直和单色化的最有效的光学元件.研究其聚焦光学特性,对发展高性能、高稳定的Laue弯晶单色器具有重要意义. 采用自行发展的光线追迹软件较为系统地研究了Laue弯晶的聚焦特性, 分析了入射光性质及弯晶参数对聚焦光斑、焦距、发散度等主要光学参数的影响. 结果表明,衍射能量越高,聚焦光斑越小,并趋于稳定值;弯曲半径越小,聚焦光斑越小, 并在其达到一阈值时得到聚焦光斑的极小值,之后随着弯曲半径的变小,由于像差等因素的影响, 聚焦光斑反而变大;晶体越厚,聚焦光斑越大,呈线性正比关系.对于衍射光发散度, 其随着衍射能量的增大而变小,并趋于稳定值;其与晶体曲率呈线性正比关系. 同时通过研究得到弯晶各参数的合理选择范围.     

“宋”望远镜夏克哈特曼光学系统设计

 根据中国“宋”标准节点望远镜系统要求,设计了用于望远镜波前误差测量的夏克哈特曼（S-H）传感器光学系统。从望远镜衍射极限成像和观测星等要求出发,对S-H的采样点数选取和波面重建精度进行分析计算,根据所选微透镜阵列和“宋”望远镜光学参数进行S-H准直镜的消像差设计,采用两组双胶合透镜实现了480 nm~680 nm波长范围的系统衍射极限成像。设计的系统能够实现6等星的目标测量,测量精度0.05"。根据设计结果搭建了实验系统,对主镜初始状态和校正之后的波前误差进行了测量,并将S-H测量结果与4D干涉仪测量结果进行了比较。实验结果表明：所设计S-H系统测量精度0.008 μm（RMS）,能够满足“宋”望远镜的技术要求。     

“黄蜂石”的矿物成分及谱学特征研究

近期在广州荔湾珠宝市场出现一种具黄、黑条带的玉石品种，因其花纹形如黄蜂，商家称之为“黄蜂石”。“黄蜂石”的条纹状结构与缟玛瑙的条带状纹理非常相似，容易混淆。对“黄蜂石”进行显微岩相学、X射线粉晶衍射、电子探针、红外吸收光谱及拉曼光谱等分析，旨在探求其基本物理性质、矿物组成，以及谱学特征。结果显示：“黄蜂石”以灰白、黄橙、黑色为主，莫氏硬度3~5，相对密度2.58~2.73，长波紫外光下具弱黄色荧光，与稀盐酸反应起泡。显微岩相学分析显示，“黄蜂石”基质为方解石，呈不规则粒状，粒径0.02~0.3 mm，粒状、纤维状结构。“黄蜂石”中CaO的含量约为53.64%～56.66%，FeO的含量约为2.23%~3.62%，MgO的含量约为1.05%~1.79%，部分测试点中出现As和S元素。样品中Mg/Ca摩尔百分比为2.59%~4.68%，为低镁方解石。红外吸收光谱分析显示，“黄蜂石”的红外光谱特征吸收峰与碳酸盐类矿物理论值一致，为1 514，1 427，881和710 cm-1，由[CO₃]2-不对称伸缩振动、面内弯曲振动以及面外弯曲振动导致；黑色矿物中存在黄铁矿的特征峰1 123，1 050，423，1 123和1 050 cm-1为S-S伸缩振动，423 cm-1为Fe2+-[S₂]2-伸缩振动。拉曼光谱分析显示，样品的黄色部分中除具方解石的拉曼位移1 083，713，282和157 cm-1外，还有副雄黄的拉曼峰346，233和184 cm-1；橙红色部分显示雄黄的拉曼特征峰338，221及184 cm-1，338 cm-1由S-As-S伸缩振动所致，221 cm-1属于S-As-S弯曲振动结合As-S伸缩振动产生，184 cm-1与As-As伸缩振动相匹配。X射线粉晶衍射分析结果与红外吸收光谱、拉曼光谱等测试结果一致，即“黄蜂石”的主要矿物是方解石，次要矿物为黄铁矿、雄黄及副雄黄等，根据国家标准可定名为“碳酸盐质玉”。     

计算机的“快”与“大”

 1946年第一台真空管电子数字计算机问世,当时主要用于数值计算。50余年以来,计算机技术发展迅速,从用于数值计算到今天可以处理各种形式的信息,极大地推动了信息技术的发展。现代信息技术是以数字计算机为基础的。几十年来,数字计算机的发展,始终围绕着两个基本问题,这就是“快”和“大”。所谓“快”,就是运算速度快;所谓“大”,就是存储器的容量大。回顾人类历史的发展,信息技术的进步与发展起着十分重要的作用。过去人类以符号、图形、图画、声音、语言、文字等模拟量记录信息,传递信息。随着人类社会的进步,产生的信息越来越多。人们用信息爆炸来形容当前信息的数量和产生的速度。     

自由电子激光——“新金矿”

 一、“新金矿”1986年5月著名物理学家杨振宁博士来华讲学时,有人问他:“应当选择哪些领域研究才有发展前途?”他在回答中特别提到了准晶和自由电子激光(以下简称FEL),并说:“这好比淘金矿,当然以淘新金矿为好.”为什么杨振宁把研究FEL称为“淘新金矿”?这可从人类对电磁波资源的开发利用中得到答案.我们知道任何一种光都是一种电磁辐射,激光也不例外,它是整个电磁辐射波谱中的一个组成部分.整个电磁辐射波谱包括有长波、短波、微波、红外、可见光、紫外、X射线、γ射线等多个波段.     

“黑青”“黑碧”的谱学鉴别特征探究

“黑青”指颜色近黑色,主要成分为透闪石的青玉。“黑碧”指颜色近黑色,主要成分为阳起石的碧玉。采用电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪和红外光谱测试分析手段,确定“黑青”“黑碧”的矿物种属。采用拉曼光谱、显微紫外-可见分光光度计、红外光谱对“黑青”“黑碧”的谱学鉴别特征进行探究。“黑青”为标准透闪石拉曼谱峰,“黑碧”的谱峰位置与“黑青”存在几个波数的偏差,向波数小的方向移动。可见-近红外波段,“黑青”出现445 nm吸收峰,680和940 nm宽吸收带,为Fe2+和Fe3+作用;“黑碧”出现445 nm吸收峰,660和690 nm双吸收峰以及970 nm吸收峰,为Fe2+,Fe3+,Cr3+作用。显微紫外-可见光谱可分析到样品的近红外区,“黑青”在1 397,2 310,2 387和2 466 nm出现强吸收峰,1 915和2 120 nm出现弱吸收峰;“黑碧”在1 400,2 313和2 394 nm出现吸收峰。红外光谱分析“黑青”在5 225,4 738,4 692,5 349,4 317,4 190和4 064 cm-1存在吸收峰;“黑碧”在4 708,4 307,4 178和4 031 cm-1存在吸收峰。显微紫外-可见光谱与红外光谱分析结果虽然存在小的差异,但基本保持一致,以红外光谱分析结果为准。将透闪石质的“黑青”、阳起石质的“黑碧”、广西大化阳起石质玉进行对比,综合红外光谱和显微紫外-可见光谱分析结果得出“黑青”（透闪石）与“黑碧”（阳起石）近红外光谱的鉴别特征：“黑青”（透闪石）在4 800～4 600 cm-1存在两个吸收峰,4 350～4 300 cm-1存在分裂双吸收峰;“黑碧”（阳起石）在4 800～4 600 cm-1存在一个弱吸收峰,4 350～4 300 cm-1存在一个吸收单峰。且“黑碧”（阳起石）的近红外吸收峰相较于“黑青”（透闪石）整体向低波数方向移动。     

“电势”“电势差”的教学设计

 设计思想物理知识与一般的文化知识存在着密切的联系,在教学中如能把物理概念整合到更广阔的文化背景中,就能使学生更深刻地理解这一概念。在本节课的教学中,通过对包含“势”字的词语的讨论,使学生理解“势”的一般含义,这样有利于学生深刻理解电势概念。类比是人类研究、理解未知事物的一种有效而常用的方法。学生对重力场中“地势”的概念、水流从“地势”高处流到“地势”低处的现象及重力做功跟始末位置的“地势差”有关的规律有直观的印象。所以从“地势”概念出发,通过类比建立电势概念,是一种易于理解而直观的方法。     

半导体量子点在白光LED器件上的应用研究

以CdSe, CuInS₂和CdS:Mn量子点为例, 本文基于量子点白光LED器件的电光转换过程, 引入量子点的“类”光谱光效率函数, 给出了该器件的色坐标、光效和量子点配比等计算公式, 理论计算结果和实验结果基本一致. 研究结果表明量子点的荧光峰位和峰宽对白光器件的显色指数有显著影响.     

迷惑雷达的“魔法”

 诞生于第二次世界大战的雷达,有人这样评价了它对这场战争的重要性:“原子弹只不过为战争划下句号,真正赢得战争的却是雷达。”是的,从不列颠之战、中途岛大败日军到追踪日军潜艇,雷达在二战中战功赫赫。到了20 世纪70 年代初期,雷达探测与雷达制导地面火炮及导弹已对进攻的飞机构成了致命的威胁。尤其是在越南和中东战场上,美制战斗机更是在地对空导弹的攻击中损失惨重。如何使雷达这双“千里眼”变成“近视眼”,从而使飞机躲过雷达的探测？英国著名科幻小说家威尔斯在其小说《隐身人》中描写了一个天才青年科学家格里芬发明了一种“隐身服”,穿上它,可把自己变成一个来去无踪的“隐形人”。如果能给飞机设计一种有魔力的“雷达隐身服”来迷惑雷达,那么,在雷达面前,飞机也将成为匿迹消声的“隐形人”。     

悟空的担心是多余的——“天上一日,地下一年”的相对论解释

 西游记中“天上一日,地下一年”的说法很多,而悟空也因此急急忙忙不敢在天上停留,惟恐师傅有失。按照这种说法,“天上”的1秒,就是“地下”的360秒,悟空上天求教,就算在“天上”只过了30秒,“地下”早已过了3个小时,这么长时间,妖怪能等得及?还有,为凤仙郡求雨,悟空在“天上”的时间就算是30分钟,地上已过了一个多星期了!“天上”的时间真的比“地下”的时间过得慢吗?神仙真能因此长寿吗?根据狭义相对论的理论,只有当“地下”和“天上”以某一速度(接近光速)做相对直线运动时,才会出现“天上一日,地下一年”的情况。     

热处理引起3C-ZnS结构转变的X-射线衍射分析

为了论证层错是硫化锌晶体中交流电致发光的一个必要条件,我们把3C-ZnS单晶体在1100℃热处理后引入了层错.同时,我们对热处理前后的结构,用劳埃背反射法和文献[8、13]推导的公式进行了分析.结果表明,沿3C-结构<111>四个等价方向都可以产生无序、孪晶和2H-结构,而且当热处理时间足够长时,结构转变趋向于一个<111>方向.这些实验结果,在有关的文献中尚未见到.     

晶体X射线衍射的发现及其深远影响

1912年4月,弗里德里希、克里平和劳厄成功地观察到X射线透过硫酸铜晶体后的衍射斑点！随后劳厄推导出描述晶体衍射的著名劳厄方程.由于晶体X射线衍射的发现,劳厄于1914年荣获诺贝尔物理学奖.1912年10月, W.L.布拉格通过X射线透射ZnS晶体实验,推导出了著名的布拉格方程.1915年布拉格父子荣获诺贝尔物理学奖.晶体X射线衍射的发现对自然科学的影响是深远的.2012年是劳厄发现晶体X射线衍射100年,文章回忆了这段光辉的历史及其对科学技术所产生的深远影响,以怀念科学先驱们对科学技术的贡献,弘扬他们对科学研究的认真严谨的科学态度、勇于创新的科学精神和谦逊无私的品德.     

X射线衍射的发现

简单介绍了埃瓦尔德（Ewald P P）、劳厄（von Laue M）和布拉格父子（Bragg　W　H及Bragg　W　L）在1912年发现X射线衍射方面的贡献.1911年埃瓦尔德在索末菲的指导下在慕尼黑大学从事博士论文研究,劳厄在与他的讨论中了解到晶格的平移周期与X射线的波长属于同一量级,因此想到在二维光栅的两个衍射方程组中再加一个类似的方程,就可以描述X射线在三维晶体中的衍射.在此假设的指导下,Friedrich　W和Knipping P在1912年4月开始用CuSO4后来用闪锌矿（立方ZnS）进行实验,很快就得到X射线衍射的证据.这不但证明了X射线的波动性,还确定了晶体的三维周期性.老布拉格在1912年夏得知这个消息,与他儿子小布拉格一道尝试用X射线的粒子性解释它,并由小布拉格在剑桥大学重复这个实验.根据衍射斑点的椭圆形状和从Pope与Barlow那里学到的晶格理论（由此得知ZnS具有面心立方晶格）,小布拉格将X射线在晶体中的衍射看作是X射线从一些晶格平面的反射,从而推导出著名的布拉格方程.布拉格父子开拓了X射线晶体结构分析这门新兴学科,从简单的无机化合物和矿物,逐渐发展到有机化合物和生物大分子.劳厄和布拉格父子分别强调慕尼黑和剑桥的优良科学环境对发现X射线衍射的重要性.鉴于埃瓦尔德在发现X射线衍射的作用及他后来在倒易格子及动力学衍射理论方面的贡献,不少晶体学家认为他也应获得诺贝尔物理奖.     

Energy resolution of the CdTe‐XPAD detector: calibration and potential for Laue diffraction measurements on protein crystals

The XPAD3S‐CdTe, a CdTe photon‐counting pixel array detector, has been used to measure the energy and the intensity of the white‐beam diffraction from a lysozyme crystal. A method was developed to calibrate the detector in terms of energy, allowing incident photon energy measurement to high resolution (approximately 140 eV), opening up new possibilities in energy‐resolved X‐ray diffraction. In order to demonstrate this, Laue diffraction experiments were performed on the bending‐magnet beamline METROLOGIE at Synchrotron SOLEIL. The X‐ray energy spectra of diffracted spots were deduced from the indexed Laue patterns collected with an imaging‐plate detector and then measured with both the XPAD3S‐CdTe and the XPAD3S‐Si, a silicon photon‐counting pixel array detector. The predicted and measured energy of selected diffraction spots are in good agreement, demonstrating the reliability of the calibration method. These results open up the way to direct unit‐cell parameter determination and the measurement of high‐quality Laue data even at low resolution. Based on the success of these measurements, potential applications in X‐ray diffraction opened up by this type of technology are discussed.     

共振光子晶体中Laue孤子传播的动力学行为

从理论上研究了Laue孤子传播的动力学行为，并通过数值模拟验证了这些行为.结果表明，由于非线性衍射，入射脉冲会分裂产生四种模式，其中产生的Laue孤子的传播行为与一般共振介质中孤子的传播行为相似.     

利用同步辐射形貌术研究晶体缺陷的实验方法探讨

利用同步辐射X射线形貌术研究晶体缺陷,是近年来发展起来的一种优良的实验方法,本文在研究LNP等晶体缺陷的同时,对这种实验方法进行了系统的探讨,讨论了散射光的消除,焦距的选择,样品的透明度与厚度,曝光的时间,底片的冲洗等问题,以及在缺陷研究中对晶体衍射的劳厄斑点的选取依据。     

用差矢法标定高级劳厄点

对于电子衍射谱的高级劳厄带斑点标定,提出一种新的方法。直接通过测定亮衍射斑的点间距和向量合成来标定高级劳厄带第一个衍射斑的指数,进一步导出最靠近入射斑和其它的斑点指数。 关键词：     

Self-diffraction at a dynamic photonic crystal formed in a colloidal solution of quantum dots

Self-diffraction at a one-dimensional dynamic photonic crystal formed in the colloidal solution of CdSe/ZnS quantum dots has been discovered. This self-diffraction appears simultaneously with self-diffraction at induced transparency channels at the resonant excitation of the main electron–hole (excitonic) transition of quantum dots by two laser beams with a Gaussian intensity distribution over the cross section. It is shown that a nonlinear change in the absorption of colloidal quantum dots results in the formation of a transparency channel and an induced amplitude diffraction grating, and a significant nonlinear change in the refractive index (Δn ≈ 10^?3) in the absorbing medium is responsible for the formation of the dynamic photonic crystal. Self-diffracted laser beams are revealed propagating not only in directions corresponding to self-diffraction at the induced diffraction grating but also in directions satisfying the Laue condition.     

Dislocation-based plasticity model and micro-beam Laue diffraction analysis of polycrystalline Ni foil: A forward prediction

A physically-based, rate and length-scale dependent strain gradient crystal plasticity framework was employed to simulate the polycrystalline plastic deformation at the microscopic level in a large-grained, commercially pure Ni sample. The latter was characterised in terms of the grain morphology and orientation (in the bulk) by micro-beam Laue diffraction experiments carried out on beamline B16 at Diamond Light Source. The corresponding finite element model was developed using a grain-based mesh with the specific grain orientation assignment appropriate for the sample considered. Sample stretching to 2% plastic strain was simulated, and a post-processor was developed to extract the information about the local lattice misorientation (curvature), enabling forward-prediction of the Laue diffraction patterns. The ‘streaking’ phenomenon of the Laue spots (anisotropic broadening of two-dimensional (2D) diffraction peaks observed on the 2D detector) was correctly captured by the simulation, as constructed by direct superposition of reflections from different integration points within the diffraction gauge volume. Good agreement was found between the images collected from experiments and simulation patterns at various positions in the sample.     

吸收限附近GaAs在劳厄情况下的荧光溢出

利用同步辐射光源，在Ga和As的K吸收限之间调节入射X射线的能量时，在对称劳厄情况下，GaAs的(200)衍射峰附近可观测到从GaAs的入射面出射的Ga的K系荧光X射线.当入射X射线的能量改变时，荧光曲线的非对称性会发生变化，变化趋势与相应的对称布喇格情况相类似.但是，劳厄情况下的变化不能解释为晶体内部X射线驻波的波节面相对于GaAs(200)格子面的移动.在劳厄情况下，X射线驻波的振幅随入射角的变化与结构因子的相位密切相关，因此结构因子的相位变化也会导致荧光曲线的非对称性变化.在假设原子的荧光溢出与该原 关键词：