用于强流中子发生器的低能束流传输线的设计模拟

兰州大学设计研发的ZF-400强流中子发生器设计D-T中子产额6×1012 n/s,主要由ECR离子源、低能束流传输线（LEBT）、加速管、旋转靶等部分组成。LEBT负责将从离子源引出的束流进行分析聚焦并注入到加速管中。LEBT对束流的聚焦及分析的好坏程度决定了加速管中束流的损失程度、中子的产额以及靶的寿命。本工作就该强流中子发生器所需的低能传输线进行了设计。使用螺线管、分析磁铁和四极透镜组合的方案。利用TRACK软件对此方案进行模拟,得到符合要求的束流线及元件的参数。用TraceWin进行了验证模拟,验证结果符合要求。另外,通过软件模拟确定了杂质离子损失的位置,据此设计了束流管道冷却方案。通过模拟发现,这种透镜的组合方式可以让整个LEBT以较低的功率获得低损失、高纯度的打靶束流。The ZF-400 Intense Neutron Generator, which is designed by Lanzhou University with an expected neutron yield of 6×1012 n/s, is consist of ECR ion source, low energy beam transport (LEBT) line, accelerating tube and rotating target. The beam extracted from ECR source is analyzed and focused through LEBT, then, the beam is introduced into the accelerating tube. The focus and analysis ability of LEBT is very important for the beam loss, neutron yield and target's life. A LEBT line for intense neutron generator is designed in this paper, the project consisted of a solenoid, a bend magnet and three quadrupole lens. The qualified LEBT and its parameters have been got through the simulation with TRACK code. Then TraceWin program was employed to check this simulation and the result satisfied our requirement. Besides, the loss position of impurity ions was known through the simulation, and a project of beam line's cooling system was designed according to this result. Through the simulation, we find the optimal lens combination plan which can obtain lower beam loss and higher beam purity at low running power of LEBT.     

20Mgβ衰变谱学与15O(α,γ)19Ne反应(英文)

15O（α,γ）19Ne（p,γ）20Na反应链是高温CNO循环向快速质子俘获过程突破的一条关键路径,相关的反应率输入量可通过20Mg的β衰变可布居19Ne共振态并测量其衰变性质来获得。通过高效率高精度地测量20Mg β衰变中产生的质子与γ射线得到了20Mg衰变的详细信息,并构建了完整的衰变纲图,还进行了19Ne 4 033 keV共振态衰变性质的探索,获得了该态在20Mg β衰变中被布居的分支比上限。通过比20Mg和20O镜像能级跃迁的结果确认了同位旋非对称性,为检验相关理论模型提供了精确的实验数据。对于突破路径中有重要影响的19Ne 4 033 keV共振态的性质,有待更高统计的实验进一步研究。The breakout from the hot CNO cycle to the rapid proton capture process can occur via the 15O(α,γ)19Ne(p,γ)20Na reaction sequence, and the β decay of 20Mg can be used as an alternative method to characterize some specific resonances, which will provide detailed nuclear structure input for reaction rate calculations. The reliable information on the decay properties and structure of 20Mg was obtained by measuring the emitted particles and γ-rays in the β decay with high efficiency and high resolution. Attempt was also made to search for the decay channels associated with the 4 033 keV resonance in 19Ne. To test fundamental symmetries, the transitions in the mirror decays of 20Mg and 20O were compared. The precise experimental data presented here would be important to constrain the theoretical calculations. It is desirable to clarify the astrophysically relevant problem by further experiments with improved statistics on the basis of the present work.     

镁合金MB2在高应力三轴度下的拉伸破坏行为研究

通过光滑试件及不同曲率半径缺口圆柱试件的拉伸试验,实现对镁合金MB2的单向及多向应力状态加载。结合数值模拟分析,研究了不同试件在拉伸加载过程中应力状态的变化。以应力三轴度为参数,给出了镁合金MB2等效破坏应变的变化规律,在应力三轴度-等效破坏应变空间建立了镁合金MB2的失效破坏准则。利用扫描电镜对试件断口形貌进行观察,分析了导致材料宏观延性变化的微观损伤机理,对不同应力状态下镁合金MB2的失效破坏行为做出了合理解释。     

水泥生料品质激光在线检测设备研制

水泥质量的优劣直接影响到建筑工程的安全,使用品质合格的水泥材料是保证工程结构质量的必要前提,因此快速检测水泥生料成份对于及时指导调整原料配比和保障水泥产品品质具有重要意义。传统的生料检测需要经过取样、制样、化验等环节,检测结果严重滞后于生产。我们通过产学研协同攻关,研制了一套基于激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS)技术的水泥生料品质在线检测设备,该设备由LIBS光学检测系统和气动取送样系统两部分组成,实现了对水泥生产线上水泥生料品质的实时连续测量,避免了传统的取制样环节,从而大大缩短了化验时间,所测水泥生料成分的实时数据能够及时指导调整水泥原料的配比,保证水泥质量的合格。我们利用该LIBS水泥品质在线检测设备对水泥生产线上生料中的主成分Al₂O₃,CaO,Fe₂O₃,MgO和SiO₂进行了定量分析,利用全谱归一化和支持向量机(support vector machine,SVM)对水泥生料建立定标模型,对水泥生料中Al₂O₃,CaO,Fe₂O₃,MgO和SiO₂测量的最大误差分别是0.34%,0.35%,0.07%,0.14%和0.55%。现场实验结果表明,本水泥生料品质激光在线检测设备的测量结果与传统化验法的结果相吻合,测量精度与X射线荧光光谱法(XRF)相接近,从而证实了LIBS可以作为水泥在线检测的一种有前景的方法。     

一种基于多准则决策和PSO-LM混合优化算法的多峰Brillouin散射谱的特征提取方法

采用传统方法对多峰Brillouin散射谱进行拟合的过程中,通常是以谱线最大功率点为基准的,却忽略了其他比该点小但却是极值的功率点。这样获得的拟合曲线通常只有一个峰值,相当于把除最高峰之外还有多个小峰的多峰Brillouin散射谱进行了简化,导致大量有用信息的丢失。为了提高Brillouin散射谱的特征提取精度,提出了一种基于MCDM和PSO-LM混合优化算法的多峰Brillouin散射谱特征提取方法(MCDM-PSO-LM)。MCDM可以识别和准确定位多峰Brillouin散射谱的各个波峰和波谷;PSO-LM混合优化算法可以实现分别对各个波峰和波谷的曲线进行拟合并找到每一个波峰的中心频率,该算法既克服了PSO算法过早收敛于局部极值和LM算法依赖初值的问题,又可以将PSO算法的全局搜索能力和LM算法的局部收敛能力结合在一起。较传统算法而言,MCDM-PSO-LM算法保证了对最优值求解的速度和精度,提高了运算能力,使解析解最大限度地接近最优值。分别在不同信噪比和不同线宽条件下进行仿真验证,频移和温度误差分析结果表明,MCDM-PSO-LM方法可以对多峰Brillouin散射谱的各个波峰与波谷进行准确定位,可用于多峰Brillouin散射谱的特征提取,识别效果明显强于传统算法,提高了信息分析的准确性。     

光纤布拉格光栅嵌入SMS光纤结构的湿度传感器

提出了一种基于光纤布拉格光栅嵌入单模-多模纤芯-单模(single-mode-multimode fiber core-single mode, SMS)光纤结构的湿度传感器。当环境湿度变化时,SMS光纤结构的干涉光谱会发生漂移,而光纤布拉格光栅对湿度不敏感,其纤芯基模保持不变。因此利用SMS光纤结构对环境湿度的敏感性去调制光纤布拉格光栅纤芯基模,通过检测光纤布拉格光栅纤芯基模的反射能量变化就可以实现湿度测量。数值模拟了SMS光纤结构的内部光场分布规律,理论计算了不同环境折射率时,多模纤芯的长度、直径对SMS光纤结构输出能量耦合系数的影响。理论模拟表明,随着环境折射率变化,SMS光纤结构中传输的纤芯基模的输出能量耦合系数会发生变化。同时制作了传感器样品并对其进行了传感实验研究,实验结果表明多模纤芯长35 mm、纤芯直径为85 μm的传感器在45%～95%RH湿度变化范围内,湿度灵敏度为0.06 dBm·(%RH)-1。在20～80 ℃温度范围内,传感器的温度灵敏度为0.008 nm·℃-1,温度所带来的湿度测量误差为0.047%RH·℃-1。传感器具有制作简单、灵敏度高、反射式能量检测等优点,在湿度测量领域有一定的应用价值。     

NS-乙酸酐法制备TBSI及其光谱分析

研究采用乙酸酐为溶剂,NS-乙酸酐法制备N-叔丁基-双(2-苯并噻唑)次磺酰胺(TBSI),通过FTIR,XRD,UV-Vis和TG-DTA对其进行检测和表征,揭示出TBSI的微观结构和内在规律性。FTIR揭示了TBSI分子内部各元素之间的化学键键型。XRD从晶胞参数、晶面指数等晶体学数据,变换出TBSI晶体微观结构,完成TBSI物相组成和结构的定性鉴定。UV-Vis检测出了TBSI在228.3,281.3和298.3 nm有三个吸收峰,分别为TBSI分子中的n→σ*,π→π*,n→π*的电子跃迁产生的,为企业TBSI产品质量检测,提供了基础数据。TG-DTA检测出TBSI的质量变化与热效应两种信息,DSC曲线在46.5,188.9和368.5 ℃分别出现了吸收峰,46.5 ℃吸收峰是样品残留少许溶剂的挥发产生的,188.9和368.5 ℃分别为相变峰和分解峰,TBSI分解温度偏高,为采用硫化仪研究TBSI的橡胶硫化性能提供参考。研究为企业选定工作标准品,对TBSI工业化生产进行跟踪检测,评判TBSI的产品性能指标,填报立项TBSI化工行业标准的申报,撰写标准草案提供基础实验数据。     

利用Landsat热红外数据研究1985年—2015年北京市冬季热场分布

由于北京城市中心区冬季供暖、汽车尾气、工业生产等因素的影响,以及冬季植被覆盖减少导致地表热惯量降低,致使北京市冬季地表热场与其他季节差异明显。冬季城市热场分布直接影响冬季大气颗粒物等污染物的扩散速度,因此,研究热场分布对了解城市热场在大气颗粒物污染中的贡献具有重要的意义。首先利用MODTRAN大气辐射传输模型计算大气透过率、大气上行辐射与大气下行辐射三个关键参数,通过构建查找表解算热红外波段辐射传输方程。使用数据模拟的手段评价了该方法的精度,结果表明,当比辐射率和水汽分别在±0.005和±0.6的误差范围内波动时,温度反演的误差分别小于0.348和2.117 K,表明该方法可达到较高的反演精度。选择长时间序列Landsat TM、ETM+数据,进行地表温度反演,得到1985年—2015年北京市的地表温度。基于反演的地表温度分析了北京市热场的时空分布。结果表明,北京冬季热场分布在空间上可分为四个层次：北京市二环内温度较高、二环到五环内低温环状特征明显、外围郊区温度高以及北京西部的山区温度最低;随着近30年来北京市的快速发展,热场分布在长时间序列中发生了明显的改变：随着北京城市的不断扩张,环状低温区域也不断扩大,从三环扩展到六环;城市二环以内热岛效应随时间推移而增强,且分布范围扩大。     

催化剂焙烧温度和乙炔焰温度对火焰法催化裂解乙烯制备碳纳米管的影响

研究了600℃/700℃/800 ℃/900℃/1000℃五组催化剂焙烧温度和980℃/1050℃/1100℃三组乙炔火焰温度变化对火焰法催化裂解乙烯制备碳纳米管的影响.发现不同的催化剂焙烧温度和乙炔焰温度对合成产物影响突出,两者均存在致使产量最大的温度工况,但在产物准直度和管径均匀度等方面有些工况的表现较佳.     

Fe2O3对纳米晶尾矿微晶玻璃结构及性能的影响

以铁尾矿和金尾矿为主要原料,采用熔融法制备了添加0 ～ 20wt; Fe2O3的CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)系纳米晶尾矿微晶玻璃,利用差示扫描量热分析(DSC)、X射线衍射分析(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)和综合力学性能仪等测试手段,研究了Fe2O3含量对该体系微晶玻璃显微结构及性能的影响.实验结果表明:随着Fe2O3含量的增加,样品的晶化温度和玻璃化转变温度逐渐降低;且Fe2O3可促进主晶相透辉石相(Mg0.6Fe0.2Al0.2) Ca(Si1.5Al1.5)O6的形成;同时Fe2O3能够有效减小透辉石相平均晶粒尺寸;另外,微晶玻璃的密度、显微硬度和耐碱性随晶粒尺寸的减小而增加,而抗折强度和耐酸性随晶粒尺寸的减小而降低.