离散精细时程积分的自适应求积算法研究

基于Hamilton体系下的精细时程积分方法,通过对载荷项进行离散,应用中值法使载荷项在时间步长内为常值,从而将非齐次动力方程转化为齐次动力方程,避免了矩阵的求逆运算;基于积分区间逐次半分的思想实现了任意时间步长的自适应求积。数值算例结果表明:在同等时间步长的非齐次系统中,精细时程积分的最大误差为中心差分法的2.8%,为Newmark法的2.2%,最大求解误差仅为0.029%。这充分说明了本文的离散精细时程积分的自适应求积算法具有很好的收敛性。     

两种新型芴衍生物的合成、晶体结构及光谱性能

合成了两种新型芴衍生物:2,7-二(3,5-二(三氟甲基)苯基)-9,9-二乙基芴(1)和2,7-二(4-氟苯基)-9,9-二乙基芴(2)。通过元素分析、红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)以及单晶X射线衍射对其结构进行了表征。化合物1属于单斜晶系,P21/c空间群;化合物2属于三斜晶系,P-1空间群。通过紫外-可见吸收和荧光光谱研究了化合物的发光性能。结果表明:在CH2Cl2溶液和固态薄膜中,化合物1、2在350~400 nm波段有吸收峰,归属于π-π*电荷跃迁;化合物1、2的光学带隙E g分别为3.31 eV和3.30 eV,并且均有强烈的蓝色荧光发射现象(激发波长为330 nm),在二氯甲烷中的荧光量子效率分别为0.62和0.61,固态荧光寿命分别为6.39 ns和9.00 ns。     

Ab-initio density functional theory study of a WO3 NH3-sensing mechanism

WO 3 bulk and various surfaces are studied by an ab-initio density functional theory technique.The band structures and electronic density states of WO 3 bulk are investigated.The surface energies of different WO 3 surfaces are compared and then the (002) surface with minimum energy is computed for its NH 3 sensing mechanism which explains the results in the experiments.Three adsorption sites are considered.According to the comparisons of the energy and the charge change between before and after adsorption in the optimal adsorption site O 1c,the NH 3 sensing mechanism is obtained.     

Experimental study of Fourier transform spectrometer based on MEMS micro-mirror

We propose a new Fourier transform spectrometer based on programmable microelectromechanical systems(MEMS) micro-mirror and an improved Michelson interferometer.The principle of the spectrometer is theoretically analyzed.A signal acquisition unit and an experimental set-up are designed.The spectrum of the polychromatic light source is obtained at a slantwise reflector angle of 0.238°.The spectrum is analyzed by this system within the near infrared.The experimental results show that the spectral accuracy is less than 3 nm,and the signal-to-noise ratio(SNR) is 18 dB.The spectral resolution is less than 16 nm.     

应变型岩爆过程的声发射特征研究

采用真三轴岩爆试验系统开展岩石力学试验,在室内再现了花岗岩的应变型岩爆破坏、板裂破坏、真三轴剪切破坏三种破坏过程。研究表明,与板裂破坏、真三轴剪切破坏不同,在整体破坏前夕,岩爆破坏存在明显的声发射撞击数相对"平静期";三种破坏的声发射撞击数分形维数Dt都存在整体破坏前夕持续下降到极小值点而破坏瞬间突增的现象,但岩爆破坏在整体破坏前夕的Dt持续降低速率和整体破坏瞬间Dt增幅上都比板裂破坏的大;三种破坏过程的声发射信号的主频值呈"低频-高频-低频"的总体演化趋势,频谱形状经历"单峰-多峰-单峰"的交替变化过程,但在岩样破坏的塑性阶段,三种破坏在主频分布及信号幅值上有明显差异。     

高分子复数朗之万理论

高分子复数朗之万理论是一种超越平均场近似的理论模拟方法.给定所关心体系的配分函数后,则可以通过该方法在无任何近似的情况下得到所关心物理量的系综平均值,进而可以考虑各种涨落和关联效应.由于高分子场论中一般都是复数哈密顿量,因此与之对应的玻尔兹曼概率密度是振荡、非正定的.以该玻尔兹曼概率密度为接收概率的实数空间模拟采样的效率会变的特别低.复数朗之万理论把实数物理变量扩展到复空间,同时假设在复空间存在一个正定的概率密度.因此,在整个复空间进行采样可以有效地解决这一问题.本文简要地介绍了高分子复数朗之万理论的背景,以及实行该模拟的数值方法.此外还简要地介绍了高分子复数朗之万理论在对多价盐离子溶液研究的应用.超越平均场的复数朗之万理论在生物体系研究中也有很大的作用,比如对DNA凝聚、病毒内部电荷反转等等现象的理解.     

AB型聚乙二醇单甲醚-聚(L-丙氨酸)嵌段共聚物自组装过程的核磁共振研究

利用核磁共振方法研究了AB型双嵌段共聚物(MPEG45-b-PA32)在选择性溶剂中的自组装行为及胶束化过程.嵌段共聚物在三氟乙酸中聚氨基酸和聚乙二醇链段均处于自由运动状态,聚丙氨酸链段为无规线团结构.在向该溶液中逐渐加入氘代水的过程中,聚丙氨酸链段又重新聚集形成规整的二级结构.结合1H-NMR和COSY谱分析,结果显示这一自组装过程伴随着聚(L-丙氨酸)链段由无规线团向α-螺旋结构的构象转变,同时嵌段共聚物逐渐形成核-壳型胶束结构.利用透射电镜观察了所形成胶束的形态,嵌段共聚物主要形成粒径150 nm到220 nm的球形胶束.     

新型傅里叶变换光谱探测系统相位误差校正方法

为了降低基于MEMS(micro-electro-mechanical systems)微镜的傅里叶变换光谱探测系统复原光谱仪的畸变,提高复原光谱的质量,减小系统相位误差的影响,提出了一种系统相位误差的修正方法。首先分析了基于MEMS微镜的傅里叶变换光谱探测系统中相位误差的主要来源,分析结果表明：该新型傅里叶变换光谱探测系统的相位误差来源于光程差的零点漂移,该相位误差可以通过改进该系统干涉仪的结构引入过零采样并利用Mertz乘积法进行修正。搭建了光谱探测系统的实验平台,对该相位误差校正方法进行了实验验证,实验结果表明：采用了改进干涉仪并利用Mertz乘积法校正误差后的光谱探测系统所测得的复原光谱质量得到明显改善,去除了原复原谱畸变产生的负峰,且旁瓣得到明显抑制。该相位误差校正方法能够很好的降低相位误差对系统性能的影响,能够有效地提高系统的光谱探测性能。在提出的基于MEMS微镜的新型傅里叶变换光谱探测系统的基础上,分析了该系统相位误差的来源,提出了一种系统相位误差的修正方法,提高了系统的光谱探测性能。     

光栅光阀的光学特性分析和仿真

光栅光阀是一种基于微型机电系统（MEMS）工艺的光调制器,利用其表面具有的可选择的变形部分（可动光阀）,提供衍射光栅,被应用于投影显示等领域。光栅光阀的光学性能决定其在投影显示系统中应用的成败。依据多光束干涉理论和衍射理论对光栅光阀工作状态的光学特性进行了详细的理论分析和计算机仿真。结果说明,光栅光阀在工作中处于“开”态时,可动光阀下降的距离应该是入射波长的1／4倍;设计时选择h=λ0／2,δ=Aλ0／4;当间隙处的反射率不同时,占空比对光栅光阀的光学特性有着不同的影响,给出了占空比与反射率的最佳组合值。     

一种基于MEMS光栅光调制器的近红外光谱探测系统

基于微机电系统技术的近红外光谱探测系统已成为了近红外光谱仪研究的一个新方向。文章提出了一种基于光栅光调制器的新型近红外光谱探测系统。该系统采用微加工技术制造的光栅光调制器阵列与单点近红外探测器相结合使用的方法进行光谱探测。设计了该光谱探测系统的光学结构, 论述了系统光谱探测原理, 并使用经表面微加工工艺得到的光栅光调制器器件进行了系统分辨本领、波长准确性、系统稳定性、器件响应频率等特征参数测试实验。结果表明,该探测系统在1 320到1 400 nm波长范围内,分辨本领小于10 nm, 波长准确性小于1 nm, 系统稳定性小于0.5%, 光栅光调制器的响应频率为5kHz。实验结果证明了该近红外光谱探测系统的可行性, 为研制基于微机电系统光栅光调制器的微型化近红外光谱仪提供了理论基础及实验指导。