三维PIC数值模拟中二次发射的实现

探讨了电子撞击金属表面产生二次电子的理论,介绍了二次电子发射系数、非弹性背散射电子能量分布等重要物理参数的计算式。根据相关的理论及公式,编写了三维PIC数值模拟程序的二次发射模块, 建立相应的数值模型进行模拟。模拟所得的二次电子发射系数及非弹性背散射电子的能量分布等主要参数与理论值一致,验证了模拟过程的正确性。     

94 GHz单阳极磁控注入式电子枪初始参数设计

根据94 GHz回旋振荡管对电子束的需求,在理论分析电子枪工作原理的基础上通过大量编程对94 GHz单阳极磁控注入式电子枪的一系列参数进行了初始设计, 基于粒子模拟软件CHIPIC开发了专门针对磁控注入式电子枪的计算模块并对其进行了数值模拟。模拟结果显示：该枪的电子束横纵速度比为1.42、速度零散为4.6%,符合回旋振荡管对电子注的要求。     

氢原子传输及负氢离子产生全三维数值模拟研究

理论分析了负氢离子源中中性粒子传输特性及引出电极表面产生负氢离子(H^-)的物理过程, 研究了引出孔传输率对氢原子传输的影响,深入剖析了氢原子与不同属性导体壁碰撞以及碰撞后反射的物理情景.基于CHIPIC软件平台,成功研制了全三维 Particle-in-cell with Monte Carlo Collision 氢原子传输及负氢离子产生物理过程的模拟算法,并采用JAEA 10A负氢离子源进行模拟验证.模拟达到稳态后,氢原子平均能量约为0.57 eV, 且H原子呈现+Y漂移,当非均匀氢原子束轰击引出壁时,导致产生的负氢离子空间分布不均匀. 这些模拟结果都与文献符合,验证了算法的可靠性.     

Fe3O4表面原位引发可控/“活性”聚合制备磁性聚苯乙烯纳米粒子

采用化学共沉淀方法合成了Fe3O4纳米粒子, 用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(3-MPS)对其进行表面接枝修饰, 然后以苯乙烯(St)为单体, 过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂, 4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基(HTEMPO·)为稳定自由基介质, 采用可控/“活性”自由基聚合技术在修饰后的Fe3O4纳米粒子表面原位引发聚合, 制备了粒径小、分布窄、磁含量高的磁性聚苯乙烯（PS）纳米粒子. X射线衍射(XRD)研究表明, 所合成的Fe3O4粒子为尖晶石结构. 凝胶渗透色谱(GPC)分析表明, 聚苯乙烯的分子量与反应时间呈较好的线性关系. 透射电镜(TEM)观察表明, 所制备的磁性聚苯乙烯纳米粒子的粒径在20-30 nm之间. 热重(TG)分析得到磁性聚苯乙烯纳米粒子的磁含量为62.6%. 振动样品磁强计(VSM)测试结果表明, 磁性聚苯乙烯纳米粒子的比饱和磁化强度为31.7 emu·g-1, 呈现单磁畴结构.     

表面产生负氢离子引出MCC算法设计

本文深入研究负氢离子输运及引出物理机理,理论分析了交换电荷反应及库仑碰撞过程,并设计了相应数值计算模块.在此基础上,采用有限差分法计算负氢离子所受洛伦兹力,运用蒙特卡罗碰撞方法处理负氢离子与其他粒子间的碰撞,成功研制了表面产生负氢离子输运及引出的全三维MCC算法,结合国外热门离子源JAEA 10A离子源进行模拟验证,结果显示:随着过滤磁场增大,引出离子数越大,离子源空间生存离子总数越小;当过滤磁场较小时,气压越大引出离子数越多,当过滤磁场较大时,气压越小引出离子数越多.     

J-PARC多峰离子源体积产生效率三维数值模拟研究

深入阐述了拥有自主知识产权的粒子模拟-蒙特卡罗算法, 并采用该算法数值研究了J-PARC多峰离子源放电特性, 分析了J-PARC离子源的放电机理, 并在单、双校正磁体下讨论了该离子源体积产生效率. 结果显示: 在单校正磁体下, 校正磁体中心与离子源顶端相距50 mm时, 体积产生效率最大; 在双校正磁体且固定顶端磁体下, 两磁体相距越大体积产生效率越低.     

三维热场致发射模型的数值模拟与研究

研究了场致发射与热电子发射的基本理论, 得出热场致发射的适用公式, 探讨了其粒子的初始分布和初始动量, 并在FDTD-PIC原理的基础上编写了软件, 分别实现了场致发射模型, 热电子发射模型和热场致发射模型, 通过分别对一个长楔形阴极器件的数值模拟, 从发射电流特性, 电子初始能量分布等方面验证了其正确性.     

改进的三维电磁PIC系统模拟并行算法

为了更好地实现对大尺度器件的模拟,以及更系统地验证和解决高功率微波系统在设计和实验中负载变化等影响,在进一步深入研究电磁PIC并行算法的基础上,运用MPI消息传递函数做出了改进。提出了一种整体建模、分段解析的并行算法,并从并行时序算法入手,通过减少一次同步提高了计算的效率。最后经过一个磁绝缘线振荡器进行验证,改进的算法正确,并且当计算进程数4个增加到16个时,计算速度能提高2.5倍左右。     

磁绝缘形成过程的守恒模型

理论分析了平行板、同轴、共心同轴圆锥3种典型传输线,运用磁通量守恒求解了初始电流的解析表达式,利用电荷守恒求解了初始电压的解析表达式,在此基础上定量计算了一定初始电流、初始电压下形成的稳态磁绝缘电流、阴极电流与电压,并采用粒子模拟软件对其进行2维数值模拟,模拟结果与理论值吻合较好。     

MOOC《概率论与数理统计》选课的统计分析

基于我校中国大学MOOC《经济数学——概率论与数理统计》课程的学习者数据进行统计分析.结果发现,开课5个学期以来,该课程一直受到校内外很多学习者欢迎;各章节视频参与人数远远大于文档参与人数,连续参与人数可视化漏斗图可提供直观的学习者持续学习情况;绝大多数选课者没有参与最后的考试,呈现"高选课、高放弃"的现象.此分析将为MOOC资源建设和管理提供决策支持.