HIAF上基于多核子转移反应的综合谱仪的机遇与挑战

丰中子核的结构及奇特衰变性质是核物理基础研究的一个重要课题。在即将开工的大科学工程强流重离子加速器装置（HIAF）上,我们将设计并建造一条专门针对多核子转移反应的综合谱仪。在此谱仪上,研究将主要集中于丰中子新核素的合成、鉴别及其核结构和衰变性质。介绍了此谱仪的动机、概念设计和工作原理,简要讨论了建造此谱仪的机遇和面对的困难。不同于熔合蒸发及弹核碎裂反应,多核子转移反应产物的出射在实验室系并不是0°附近的前冲方向,而是覆盖了25°~80°宽范围的圆锥角,这给收集和分离感兴趣的多核子转移反应产物带来了很大的困难。气体单元必须满足高束流强度、高传输效率、快传输速度的要求,其设计及建造具有挑战性。气体单元是该谱仪成败的最关键因素。The study on the nuclear structure and exotic decay property of neutron-rich nuclides is an important subject in nuclear physics research. In the ongoing big project HIAF (High Intensity heavy-ion Accelerator Facility), a general purpose spectrometer specific to the multinucleon transfer reactions is being designed and will be constructed. In this spectrometer, the researches will be concentrated on synthesis and identification of new neutron-rich nuclides, and on the study of their nuclear structure and decay properties. In this paper, the motivation, conceptual design and working principle of this spectrometer have been introduced, and the opportunities and challenges in the construction have been discussed briefly. Unlike the fusion evaporation and projectile fragmentation reaction products which are emitted in forward directions near 0° in laboratory frame, the outgoing angles of the products from multinucleon transfer reactions cover a wide range of 25° ~80°, thus it is very difficult to collect and separate those products of interest. The requirements of high beam rate, high transmission efficiency and high transport speed make the gas cell be very challenging in design and construction. The gas cell is the key component for the success of this spectrometer.     

少根紫萍对水中U(Ⅵ)的吸附和矿化行为研究

采用室内水培和静态吸附实验,研究了水生植物少根紫萍(Landoltia punctata)活体和干粉对水体中U(Ⅵ)的吸附能力,并对作用过程和机理进行了初步分析。结果表明：常温下少根紫萍2.5 g·L-1(FW)活体和1.25 g·L-1(DW)干粉在pH 5下对5 mg·L-1U(Ⅵ)溶液的去除率分别可达78.70%和95.55%。活体和干粉对U(Ⅵ)的吸附率随pH升高先增大后减小,在pH 4～5时达到最大,并随投加量的增加而增大;随U(Ⅵ)初始浓度增加先增大后减小;在作用5 min时,活体和干粉对水体中U(Ⅵ)的吸附率分别为13.90%和79.97%,在24 h时吸附率均达90%以上,吸附逐渐趋于平衡。当U(Ⅵ)初始浓度增加至250 mg·L-1,活体和干粉对U(Ⅵ)的吸附量分别达到4.05 mg·g-1(FW)和131.76 mg·g-1(DW),相比Langmuir模型,Freundlich吸附等温方程能较好地描述少根紫萍对U(Ⅵ)的吸附行为,吸附过程符合准二级吸附动力学方程,r均在0.99以上。FTIR分析结果表明：少根紫萍表面含有羟基、羧基、氨基、磷酸基等多种活性基团;SEM-EDS表明少根紫萍活体与水体中U(Ⅵ)作用48 h后,大量片状无机磷酸铀晶体在其根系表面生成,结晶主要由P, O, U元素组成,不含C,其中P和U的质量百分比分别为8.76%和82.53%,原子百分比分别为25.19%和30.89%,而对照组P的质量百分比和原子百分比仅为0.24%和0.11%,干粉未观察到类似晶体存在。XPS分析结果表明：活体吸附后,部分U(Ⅵ)被还原为U(Ⅳ),而干粉吸附的铀主要以U(Ⅵ)形式存在。由此推断,少根紫萍干粉对U(Ⅵ)的吸附主要通过静电吸引,离子交换,络合配位等方式实现;活体对U(Ⅵ)吸附的同时还存在还原和矿化的过程,在U(Ⅵ)胁迫下活体根系表面会分解释放出无机磷酸根,与吸附的U(Ⅵ)及部分被还原的U(Ⅳ)结合矿化为难溶的氢铀云母。     

晶体摆动场辐射及其共振线附近的粒子运动行为

寻找新光源,特别是短波长相干光源引起了人们的广泛注意,利用晶体摆动场辐射作为短波长相干光源是最有可能的方案之一,本文从势和场的观点出发,把周期弯晶产生的离心力视为离心势,将粒子运动方程化为Duffing型Mathieu方程,从能量观点出发讨论了系统的稳定性,用摄动法对共振线附近粒子的运动行为进行了分析;揭示了系统的跳跃现象和不稳定行为,结果表明,系统的稳定性与其参数有关,适当调节这些参数,系统的分叉和不稳定性原则上可以避免。     

CCD激光雷达探测白天近地面气溶胶消光系数（英文）

利用CCD激光雷达系统对合肥西郊近地面气溶胶消光系数进行了昼夜连续测量,弥补了传统后向散射激光雷达近地面盲区和重叠区域的数据空白.比较夜间Mie散射气溶胶激光雷达和CCD激光雷达获得的气溶胶消光系数,验证了CCD激光雷达系统的可靠性.CCD激光雷达系统的白天检测是可行的,并获得了10~180m高度的大气气溶胶消光系数,空间分辨率最高可达1cm.两种气溶胶消光系数分布表明,气溶胶消光系数在垂直方向上不是单调递减,且在一天中剧烈变化.CCD激光雷达检测到的气溶胶消光系数的时空演化图表明,随着天色变黑,整体气溶胶具有降低的趋势.CCD激光雷达的气溶胶消光系数曲线的日间检测是可以实现的.     

折流杆换热器的数值模拟及优化设计

在折流杆换热器的基础上,以水为流动介质,采用数值计算的方法,对不同折流杆杆型与间隔组合的折流杆式换热器进行流动与传热特性的分析.结果表明,折流杆杆型为椭圆杆,折流杆间隔为120 mm时,性能最好.     

线极化高功率微波双工器空间谐波的选择性

 研究了一种用于GW级高功率微波耦合输出的新型线极化高功率微波双工器,该双工器由周期性的金属圆柱组成。对该双工器的Floquet空间谐波影响因素进行了讨论,得到了双工器空间谐波选择的重要规律,并以此设计了一个S/X波段线极化高功率微波双工器。对其进行的低功率冷测实验发现,该双工器对S/X波段的反射效率和透射效率分别高于97%。在进一步的高功率实验研究中,利用S和X波段1.8 GW,80 ns的高功率微波照射没有发现微波击穿。     

零电磁材料聚焦器

基于二维LC网络,设计了一种零电磁材料聚焦器,导出了该器件等效节点电压分布矩阵,研究了聚焦区域为三角形、四边形、六边形、八边形的电磁聚焦器,并在此基础上仿真了形状和尺寸对其聚焦特性的影响。结果表明：当聚焦区域小于两倍波长时,该器件的特性与聚焦区域的形状无关; 当聚焦区域逐渐增大时,焦点的能量也随之增强; 当聚焦区域大于两倍波长时,主焦点逐渐消失,同时将产生多个副焦点。     

高效液相色谱整体柱技术研究进展

高效液相色谱整体柱作为一种新型的分离介质,由于其制备工艺简单、易于修饰改性和分离性能优异,近年来引起了人们的广泛关注。聚合物整体柱具有生物相容性好、柱效高、寿命长、选材范围广、重现性好及使用不受p H限制等优势,广泛应用于食品、化工、农业、环境及生物医学领域小分子化合物及蛋白质的分离和检测,显示出较好的应用前景。本文就近10年液相色谱整体柱的制备、改性方法及应用的研究成果进行综述,并对其在不同应用领域的发展前景作了展望。     

基于纳米金增敏的双酚A二氧化钛凝胶分子印迹电化学传感器的制备及应用

以纳米金(Au NPs)为增敏材料,双酚A(BPA)为模板分子,结合表面溶胶凝胶法和自组装法,制备了BPA纳米金-Ti O_2凝胶分子印迹电化学传感器。利用扫描电子显微镜和能谱对Au NPs进行了表征,利用红外光谱仪对Ti O_2凝胶、BPA以及BPA印迹Ti O_2凝胶进行表征。在最优条件下,该传感器对BPA在1.0×10~(-8)~1.0×10~(-5)mol/L浓度范围内具有良好的线性关系,线性相关系数为0.995,检测限为0.6×10~(-8)mol/L,并将该分子印迹传感器应用于实际样品中BPA的分析检测,其回收率为97.4%~103%。     

恒温法测爆热的快速系统辨识方法

为了降低经典恒温法爆热测量中出现系统故障而导致测量失败的风险,提出了基于故障前内桶水温升曲线辨识爆热值的测量方法。首先,分析了测量过程的传热机制,建立了量热计的传热模型,解算得到了各测量阶段的内桶水温升曲线;然后,基于系统辨识理论,提出了中间参数的辨识算法,并基于隔离易振荡参数的思路,给出了修正温升与爆热的快速系统辨识算法,通过误差分析证明了爆热辨识值近似收敛于经典值;最后,应用爆热值分布在4～9 kJ/g的8个炸药样品的实验数据对算法进行了检验,并提出了判断收敛时刻的实验判据。结果表明,辨识算法有效隔离了振荡参数的影响,对内桶水温度变化有较强的预测能力,爆热辨识值能在40 min（主末期1/3）内快速稳定地收敛到3.5%的相对误差上限水平内,实验判据能较准确地判断爆热辨识值收敛时刻。本方法理论上还可拓展至绝热法爆热值计算。