Surface profile measurement of low-frequency vibrating objects using temporal analysis of fringe pattern

A simple and accurate algorithm (phase scanning method) is proposed for 3D surface contouring and dynamic response determination of a vibrating object. A sinusoidal fringe pattern is projected onto a low-frequency vibrating object by a programmable liquid crystal display projector. The fringe patterns are captured by a high-speed CCD camera with a telecentric gauging lens. Phase values are evaluated point by point using phase scanning method. From the phase values of each point on the object, the contour of the specimen at different instants of vibration can be retrieved. In this paper, a small vibrating coin is used to demonstrate the validity of the method and the experimental results are compared with test results on a stationary coin using four-step phase shifting and fast Fourier transform methods. The technique is especially useful in applications where the vibrating object has a complicated shape.     

基于自发瑞利-布里渊散射的氮气体黏滞系数的测量

体黏滞系数是从微观角度认识气体分子黏滞性的重要参数,传统的兆赫兹声频范围的声波吸收方法无法直接应用于声波弛豫效应在千兆赫兹范围的高频领域,而瑞利-布里渊散射则能实现对声波弛豫效应在千兆赫兹的气体体黏滞系数的测量.本文测量了532 nm激光激发的常温下压强分别为1-9 bar的氮气的自发瑞利-布里渊散射光谱,利用已知温度和压强的理论模型对测量光谱进行了比较,获得了准确的散射角.利用该散射角并结合χ~2值最小原理反演得到不同压强(4—9 bar)下氮气的平均体黏滞系数为(1.46±0.14)×10~(-5)kg·m~(-1)·s~(-1),该结果与文献中利用自发瑞利-布里渊散射获得的结果和理论计算结果相近,但与相干瑞利-布里渊散射的测量结果相差明显.利用该平均体黏滞系数对氮气在不同压强下的温度进行了反演,得到各压强下的温度与实际温度的绝对误差小于2.50 K,反演温度的平均值与实际温度误差小于0.15 K,该结果证明了实验测量得到的氮气的体黏滞系数具有较高的准确性,同时也说明利用瑞利-布里渊散射反演气体参数具有较高的准确性和可靠性.     

不均匀性:非晶合金的灵魂

非晶合金,即金属玻璃,是一类特殊的由基本化学元素组成的非晶态物质,由于其独特的微观组织结构,展现出了不同于传统晶态合金材料的特殊物性,而成为高性能材料应用领域的重要一员.由于非晶合金的结构无序性,且当前精确表征其微观结构的实验手段缺乏,相应的理论模型也不完善,人们对非晶合金中一些基础物理问题的认识尚且不足,无法形成基本的理论框架来精确地描述其物性产生的微观机理.因而,当前非晶合金研究的核心问题可以概括为:如何建立以微观特征或结构为基础的基本理论框架,准确地概括非晶合金物性的微观机理.在过去几十年里,针对非晶合金的大量研究表明,在非晶合金长程无序的特征中,隐藏着本征的不均匀性和有序,且这些不均匀性的特征与材料物性有着密切的关联,使得建立以不均匀性特征为基础的理论框架成为可能.本文从非晶合金微观特征的不均匀性包括静态不均匀性和动态不均匀性的视角出发,概括性地总结了非晶合金材料与物理研究中取得的丰硕成果,及当前需要关注的重要科学问题,并针对未来可能的研究模式进行了展望.     

透射光栅的实验标定和衍射效率的理论模拟

透射光栅广泛应用于软X射线能谱测量.为了获得用于惯性约束聚变研究的透射光栅的各级衍射效率及其他参数,在北京同步辐射源上200—1600 eV能量范围内对其进行了标定,获得了透射光栅衍射效率的实验结果.扩展了透射光栅衍射效率的计算方法,提出了7边准梯形截面衍射效率计算模型.分析拟合了实验数据,理论结果与实验结果很好符合.得到了7边准梯形的透射光栅栅线截面结构. 关键词： 透射光栅 衍射效率 实验标定 光栅模型     

关于辛算法稳定性的若干注记

我们讨论辛算法的线性稳定性和非线性稳定性,从动力系统和计算的角度论述了研究辛算法的这两类稳定性问题的重要性,分析总结了相关重要结果.我们给出了解析方法的明确定义,证明了稳定函数是亚纯函数的解析辛方法是绝对线性稳定的.绝对线性稳定的辛方法既有解析方法（如Runge-Kutta辛方法）,也有非解析方法（如基于常数变易公式对线性部分进行指数积分而对非线性部分使用其它数值积分的方法）.我们特别回顾并讨论了R.I.McLachlan,S.K.Gray和S.Blanes,F.Casas,A.Murua等关于分裂算法的线性稳定性结果,如通过选取适当的稳定多项式函数构造具有最优线性稳定性的任意高阶分裂辛算法和高效共轭校正辛算法,这类经优化后的方法应用于诸如高振荡系统和波动方程等线性方程或者线性主导的弱非线性方程具有良好的数值稳定性.我们通过分析辛算法在保持椭圆平衡点的稳定性,能量面的指数长时间慢扩散和KAM不变环面的保持等三个方面阐述了辛算法的非线性稳定性,总结了相关已有结果.最后在向后误差分析基础上,基于一个自由度的非线性振子和同宿轨分析法讨论了辛算法的非线性稳定性,提出了一个新的非线性稳定性概念,目的是为辛算法提供一个实际可用的非线性稳定性判别法.     

Toxic effects of copper (II) ions on bovine hemoglobin

In this paper, the toxic influence of copper ions (II) on bovine hemoglobin was investigated by the combination of ultraviolet-visible absorption, fluorescence, time-resolved fluorescence, synchronous fluorescence, and circular dichroism spectra. Driven by hydrophobic and electrostatic forces, copper ions (II) could interact with bovine hemoglobin to form bovine hemoglobin-copper ions (II) complex with one binding site. The binding constant (K) was 1.57?×?10⁴, 1.89?×?10⁴ and 2.11?×?10⁴?L/mol at 298, 304, and 310?K, respectively. The binding distance (r) was 4.24?nm. Fluorescence and time-resolved fluorescence spectra showed that bovine hemoglobin quenched by copper ions (II) was a static quenching process. Results of synchronous fluorescence spectra revealed that the microenvironment and the conformation of bovine hemoglobin were changed during the binding reaction. Data of circular dichroism spectra suggested that with the increasing concentration of copper ions (II), the secondary structure of bovine hemoglobin underwent a decrease in α-helix and alteration in backbone microenvironment. Copper ions (II) was thus evidenced to have a certain toxic effect on physical bodies.     

双能级系统中的光场驱动吸收特性和粒子布居调控

摘要：原子系统中的相干效应一直是当前科学研究的热点。本文在典型的双能级系统中引入光场激发能级之间粒子的相干跃迁,通过讨论光场开启后直到系统达到稳定的量子相干过程,分析系统从瞬态到达稳态的吸收特性和粒子布居特性,并进一步讨论通过改变光场强度对其特性进行的调控。     

Positive ground state solutions for Schrödinger–Poisson system with critical nonlocal term in ℝ3

This paper is dedicated to studying the following Schrödinger–Poisson system $$\left\{\begin{array}{ll}-\mathrm{\Delta }u+V(x)u-K(x)\varphi |u{|}^{3}u=a(x)f(u),& x\in {ℝ}^3,\\ -\mathrm{\Delta }\varphi =K(x)|u{|}^5,& x\in {ℝ}^3.\end{array}\right.$$ Under some different assumptions on functions V(x), K(x), a(x) and f(u), by using the variational approach, we establish the existence of positive ground state solutions.     

分子动力学模拟纯镁熔体凝固过程中结构演化

采用分子动力学模拟方法模拟了在周期性边界条件下由500个原子构成的液态Mg模型系统的凝固过程,分别考察了在5×10^14 K/s、5×10^13 K/s、1×10^13 K/s 、1×10^12 K/s的冷却速率下液态Mg熔体的凝固行为。模拟结果很好地重现了实验值。模拟中原子间作用势采用FS势,结构分析采用径向分布函数、均方位移、系统总能量分析、H-A键对分析技术等方法。结果表明,当冷却速率为5×10^14 K/s时,系统形成以1541键对为主的非晶态结构;当冷却速率分别为5×10^13 K/s、1×10^13 K/s、1×10^12 K/s时,系统形成以1421、1422键对为主的hcp晶态结构;另外,在快速冷却形成非晶的过程中,大部分bcc结构被保留下来,而在慢冷形成晶态的过程中,大部分bcc结构最终演化形成了hcp结构。     

双δ掺杂In0.65Ga0.35As/In0.52Al0.48As赝型高迁移率晶体管材料子带电子特性研究

研究了基于InP基的In0.65Ga0.35As/In0.52Al0.48As赝型高迁移率晶体管材料中纵向磁电阻的Shubnikov-deHaas(SdH)振荡效应和霍耳效应,通过对纵向磁电阻SdH振荡的快速傅里叶变换分析,获得了各子带电子的浓度,并因此求得了各子带能级相对于费米能级的位置.联立求解Schrdinger方程和Poisson方程,自洽计算了样品的导带形状、载流子浓度分布以及各子带能级和费米能级位置.理论计算和实验结果很好符合.实验和理论计算均表明,势垒层的掺杂电子几乎全部转移到了量子阱中,转移率在95%以上.