同步辐射讲座第一讲 同步辐射XAFS实验站及其应用

介绍了北京和合肥同步辐射XAFS实验站的性能参数和结构, 及在物理，化学，材料和生命科学等研究领域的应用，便于国内广大用户更好地利用其开展高质量的研究工作。     

Study of superradiance based on a low-voltagebackward wave oscillator

According to the small size requirement for wide-band high-power microwave radiation, a superradiance backward wave oscillator (BWO) is proposed to generate such high-power microwave radiation with a low voltage (～20 kV) pulse power supply and low guiding magnet field (～0.1 T). In order to get a high-efficiency C-band superradiance BWO with a low beam voltage and a low guiding magnet field, the mechanism of superradiance in a BWO is explored in particle-in-cell simulation. With the oversized structure, the simulation shows that a microwave power of 405 kW with a frequency of 5.6 GHz and a spectrum width of 500 MHz can be obtained with a voltage of 23 kV and magnetic field of 0.1 T.     

高温高压下绿辉石成因研究

在3 GPa,1 200 ℃条件下,分别以碱性玄武岩粉末和等化学计量光谱纯试剂为原料进行高温高压熔融结晶实验,对实验产物进行了电子探针测试和拉曼光谱分析,确定结晶产物为绿辉石,其拉曼谱峰的半高宽较窄且形态尖锐,表明绿辉石晶体中Si—O四面体结构稳定,矿物内部有序度高。结合前人研究成果探讨了绿辉石成因的影响因素及其原始岩浆,结果表明绿辉石的形成可能受母岩成分、体系流体含量和温压条件等多种因素影响。本实验结果为绿辉石和榴辉岩成因学研究提供可能的实验依据。     

Brittle-Ductile Transition of Ferroelectric Ceramics Induced by Thermally Activated Dislocation Emission

Thermally activated dislocation emission in high-temperature ferroelectric ceramics is investigated through an assumption of thermal stability and a novel analytical method. The stress intensity factor (SIF) arising from domain switching is evaluated by using a Green's function method, and the critical applied electric field intensity factor (CAEFIF) for brittle fracture at room temperature is obtained. Besides, the lowest temperature for single dislocation emission before brittle fracture is also obtained by constructing an energy balance. The multi-scale analysis of facture toughness of the ferroelectric ceramics at high temperature is carried out. Through the analysis, the CAEFIF for crack extension is recalculated. The results show that the competition and interaction effects between dislocation emission and brittle fracture are very obvious. Besides, the higher critical activation temperature, the more columns of obstacles will be overcome. Additionally, the shielding effect arising from thermally activated dislocations is remarkable, thus, the brittle-ductile transition can promote the fracture toughness of high-temperature ferroelectric ceramics.     

用MXAN拟合钩端螺旋体去甲酰化酶XANES谱

钩端螺旋体去甲酰化酶(Leptospira interrogans PDF)是一种重要的含锌金属蛋白酶, 对钩端螺旋体这一广泛存在的致病菌的蛋白合成起着关键的催化作用, 是一个很好的药物设计靶蛋白. 本文测试了LiPDF在pH3.0的溶液状态下的X射线吸收近边结构(XANES: X-Ray Absorption Near-Edge Structure)谱, 利用以从头计算(ab. initio)的多重散射(Multiple Scattering)为基础的MXAN方法确定金属蛋白活性中心的精细结构. 研究发现结合合适的初始结构模型, 可以更好地重现LiPDF蛋白的XANES曲线, 从而能够得到更加准确的结构参数. 活性中心的精细结构为理解LiPDF的pH依赖的催化活性提供了结构基础.     

大白桃糖度的近红外漫反射光谱无损检测试验研究

该研究应用近红外(near infrared, NIR)漫反射光谱定量分析技术开展了金华大白桃的糖度检测试验研究。用偏最小二乘回归(partial least square regression, PLSR)方法在800～2 500 nm光谱范围建模,通过比较果汁和不同部位果肉所对应的相关模型的预测结果发现：用水果3个部位(顶部、中部、底部)共9个检测点的果肉平均光谱和糖度平均值建立的模型的结果比果汁或单独某个部位果肉(3个检测点)所建立的模型的结果要好。在此基础上,分析了光谱微分和散射校正预处理对建模结果的影响,结果显示微分光谱建立的模型不如原始光谱建立的模型的结果好,光谱的散射校正处理(用多元散射校正MSC和标准正态变量变换SNV两种方法)有助于提高模型的预测性能。最终建立桃子果肉平均光谱经MSC和SNV散射校正后与糖度的相关模型,MSC和SNV对建模结果的影响基本一致,MSC-PLSR和SNV-PLSR模型的相关系数Rcal和交互验证相关系数Rcross-v分别为0.997和0.939。该研究表明近红外光谱检测技术可用于金华大白桃糖度的定量分析。     

β-C3N4,β-Si3N4和β-Ge3N4的能带结构

采用基于密度泛函理论的线性丸盒轨道原子球近似(LMTO-ASA)从头计算方法,研究了β-C₃N₄,β-Si₃N₄和β-Ge₃N₄的能带结构,得到了它们的能隙分别为:4.1751,5.1788和4.0279eV。对于β-C₃N₄,由于N的部分2p电子占据了非键轨道,禁带宽度较窄;对于β-Si₃N_{4关键词：}     

因瓦合金纳米微粉的恒磁导率及其压力、频率特性和压力相变

 以Fe-30wt%Ni合金片为母合金，用蒸发冷凝法制备了三种粗细不同的纳米微粒。经透射电镜和X光衍射物相分析，微粒成分与母合金一致。5T、5H和3K粉的平均粒度分别为13.6、27和40 mm。在室温和43~28个不同的流体静压力（0.000 1~2.205 GPa）下测量了它们的磁化曲线、磁导率曲线和起始磁化曲线。结果表明：（1）在H＝(20－132)(1000/4π)A/m范围内Fe-30Ni合金三种纳米粉均具有恒磁导率。（2）三种纳米粉恒磁导率随静水压的变化规律如下：μ_r＝3.83+0.253p-0.022 1p²-0.007 22p³（5T粉）；μ_r＝3.93+1.20p-1.97p²+1.52p³-0.510p⁴+0.059 9p⁵（5H粉）；μ_r＝5.96-0.276p+0.107p²-0.045 9p³（3K粉）。前两者随压力增加而升高。后者随压力增加而下降。（3）γ-α马氏体相变明显存在于5T、5H粉中，而3K粉中未见到。（4）Fe-30Ni合金片的μ_i从200kHz至2 MHz已下降一个数量级，而其纳米粉μ_i的频率范围高于300 MHz，增大两个数量级以上。     

FSM在高精度瞄准线稳定系统中的应用研究

快速反射镜（fast-steering mirrors,简称FSM）是一种精确控制光束方向的装置。提出用一种基于压电陶瓷驱动的FSM补偿稳瞄系统中粗级平台的残余误差的方法,可以提高系统稳定精度,同时对采用FSM的高精度稳瞄系统进行了仿真。仿真结果表明:粗级平台稳定误差为110 rad,通过FSM补偿后的系统稳定误差不大于8 rad,即采用该方法可将稳定精度提高一个数量级以上。     

中波红外成像无热化光学系统设计

介绍了温度变化对红外光学系统的影响和红外光学系统无热化设计的常用方法。应用CODE-V光学设计软件设计了一个工作于中红外光谱波段的折射式全球面镜无热化光学系统,采用锗、硅和硒化锌3种光学材料,系统镜间材料为铝合金。设计结果表明:在-40℃～+65℃温度范围内,光学系统的成像质量接近衍射极限,且光学系统的出瞳与光栏重合,具有结构简单、体积小、质量轻、成本低等优点,可应用于空间红外光学系统。