铬和镍的添加对Fe3Al合金力学性能影响的DFT研究

利用第一原理研究了过渡金属元素 Cr 或 Ni 在 Fe₃Al合金中的优先占位行为及其合金化效应. 计算结果表明: Cr 或 Ni 的取代有助于Fe₃Al 合金体系更稳定, Cr 优先占据 Fe_I 位, Ni 优先占据 Fe_II位. Fe₂NiAl-II 具有最小的剪切模量G, 杨氏模量E和G/B值, 因此Fe₂NiAl-II合金的韧性、延展性最佳. 态密度和电荷密度图表明, 过渡金属元素的取代提高了它们与近邻基体原子之间的相互作用, 削弱了Al和Fe的相互作用.     

亚铁磁Heusler合金Mn2CoGa和Mn2CoAl掺杂Cr,Fe和Co的局域铁磁结构

通过实验和计算的方法研究了Mn₂CoM_xGa_1-x 和Mn₂CoM_xAl_1-x (M=Cr, Fe, Co)掺杂系列合金样品. 研究发现, 在共价作用的影响下, Fe和Co原子占A位, 使被取代的MnA (-2.1 μ_B)变成MnD (3.2 μ_B), 在最近邻的强交换作用下亚铁磁基体中形成了MnB-CoC-MnD局域铁磁性结构, 使分子磁矩的增量最高可达6.18 μ_B. Fe, Co 掺杂后建立同样的局域铁磁结构, 居里温度的变化趋势却不同. 实验观察到Mn₂Co_1+xAl_1-x中掺杂容忍度高达x=0.64, 远高于在Mn₂CoGa中(x=0.36)的结果; 以及随着Al的减少, 合金由B2有序向A2混乱转变等现象, 为共价作用对合金结构稳定的影响提供了证据. 磁测量中发现Cr掺杂后磁矩增量高达3.65 μ_B以及居里温度快速上升的反常现象, 意味着对占位规则的违背.     

基于静力悬浮原理的单晶硅球间微量密度差异精密测量方法研究

单晶硅球间微量密度差异测量是阿伏伽德罗常数量子基准定义的重要研究内容, 也是半导体产业中高纯度单晶硅制备工艺质量控制的主要方法. 为了改善现有非接触相移干涉法测量装置复杂和静力称重法测量不确定度低的特点, 根据单晶硅密度精密测量需要, 实现了一种基于静力悬浮原理的单晶硅球密度相对参比测量方法. 通过改变静压力和温度进行三溴丙烷和二溴乙烷混合液体密度的微量调节, 分别使两个待测单晶硅球在液体中悬浮, 根据悬浮状态时的液体温度和悬浮高度计算出待测单晶硅球密度差值. 通过双循环水浴和PID温度控制系统实现±100 μK的恒温液体测量环境. 通过图像识别和迭代拟合算法实现单晶硅球悬浮高度的测量. 使用PID静压力控制系统实现单晶硅球的稳定悬浮控制, 同时减少Joule-Thomson效应引起的液体温度改变. 利用静力悬浮模型中的温度变化和静压力变化线性关系准确测量出标准液体的压缩系数. 试验结果表明, 这种测量方法可以避免液体液面张力的影响, 测量相对标准不确定度达到2.1×10^-7, 能够实现单晶硅球密度差值的精密测量.     

氢化物AlH2自由基分子光谱辐射特征的研究

利用前一篇论文计算所得的振动频率、转动常数和配分函数,再将常温下的无转动跃迁矩平方近似为一常数并应用于高温,进一步编制程序,计算了氢化物AlH2分子001-000跃迁带不同温度段的辐射强度和吸收系数等谱带辐射特征.论文中计算的配分函数值与高斯计算及拟合值,不管是在常温还是高温下,都吻合较好,这说明构建的模型是可靠的,可以用来进一步计算谱带强度和吸收系数;从获得不同温度段的模拟光谱辐射特征图也可以看出,本文得到的谱带特征与文献一致.这对进一步研究自由基分子高温光谱的实验和理论都具有一定的参考作用.     

Propagation of a Hermite–Laguerre–Gaussian beam in a turbulent atmosphere

The propagation and spreading of a Hermite–Laguerre–Gaussian (HLG) beam in a turbulent atmosphere has been investigated. Based on the extended Huygens–Fresnel integral and some mathematical techniques, analytical expressions for the average intensity, the effective beam size, and the kurtosis parameter of an HLG beam in a turbulent atmosphere are derived, respectively. The average intensity distribution and the spreading properties of HLG beams in a turbulent atmosphere are numerically demonstrated. Upon propagation in a turbulent atmosphere, the central lobes in the beam spot of the HLG beam will evolve into the dominant lobes, and the peripheral lobes around the central lobes will evolve into the subdominant lobes. The influences of the additional angle parameter and the transversal mode numbers on the propagation of HLG beams in a turbulent atmosphere are also discussed. As the coherence length of the turbulence is determined by the propagation distance, the effect of the additional angle parameter on the effective beam size is related to the propagation distance. The kurtosis parameter generally increases with increasing the additional angle parameter. The influence of the transversal mode numbers on the kurtosis parameter is related to the additional angle parameter and the propagation distance. According to the practical need of free-space optical communications and remote sensing, the HLG beam in a turbulent atmosphere can be controlled by choice of the additional angle parameter and the transversal mode numbers.     

基于贝叶斯序贯方法的微波效应实验设计

提出了一种基于贝叶斯验后概率的序贯检验方法,建立了检验的判别准则,给出了判别准则临界值的计算方法。在给定截尾实验次数的条件下,提出了一种截尾方案,建立了截尾判断方法。将其用于解决验证效应物在微波作用下失效概率达到给定水平的微波效应实验设计问题,给出了相应的实验方案和所需样本量的估计。最后,通过实例对上述方法的应用过程进行了说明,并和现有方法进行了分析比较。     

密集阵高功率微波空间功率合成

对基于矩形阵列的高功率微波二维密集阵阵列合成进行了研究。仿真分析了均匀矩形栅格阵列的远场方向图,结果表明采用密集阵可以实现高效的、具有确定主波束的空间功率合成。并分析了阵元间距及阵元初相位对阵列空间功率合成的影响,结果表明:阵元间距越小,栅瓣越少,主波束宽度越宽,具有确定主波束的临界距离越小;当目标高度超过阵临界距离时,阵元初相位相差越小合成效率越高,阵列初相位分布范围超过/2时,阵列得不到确定的主波束,进行阵列设计时应充分考虑阵元间距及初相位对阵列合成的影响。     

基于束流位置探测器的束团长度测量

分析了驱动电子束团的频域特性,研究了基于该特性进行长度测量的理论基础;使用三维模拟软件对束流位置探测器(BPM)进行建模,用模拟的方法对传输阻抗进行了数值计算;对不同长度的束团进行了测量和计算,并且分析了束团位置在真空管道中偏移对束团长度测量的影响。由测量结果可见,电子束团长度在10~100 ps(3~30 mm)时,测量误差均小于2%,满足中国工程物理研究院高平均功率自由电子激光太赫兹实验测量的使用要求。     

聚变反应时间历程的双峰结构测量

利用新研制的聚变反应速率测量系统,在神光Ⅲ原型装置上测量了间接驱动时充DT气体的玻璃球壳内爆靶丸的聚变反应速率的时间历程,获得了DT中子产额约为1010时的聚变反应速率随时间的变化过程,发现了聚变中子发射在时间上的双峰结构。利用辐射流体程序对聚变中子在时间上的双峰结构进行了数值模拟,发现双峰结构分别由冲击压缩过程和惯性压缩过程产生,靶丸壳层厚度不同时产生的聚变中子发射双峰强度比变化可能是由靶丸的初始表面调制度不同所致。通过理论模拟与实验结果的对比,验证了中子聚变反应历程的双峰结构。     

斜向通道雷电电磁场远场近似特性

为了使雷电电磁场的计算更加接近实际情况,并对远场区雷电电磁脉冲场进行模拟,利用偶极子理论对斜向放电通道雷电电磁场解析表达式进行了求解,用解析方法对地表雷电电磁场及其导数在远场区的一阶、二阶近似表达式进行了推导,得到了电磁场及其导数与通道底部电流及其导数的远场近似关系。采用脉冲函数表示通道基电流,对比了精确表达式与近似表达式计算的电磁场及其导数波形。结果表明在远场区,斜向通道雷电电磁场波形与其近似波形的偏差、电磁场导数波形与其近似导数波形之间的偏差均随着距离的增加而减小,且电磁场导数近似公式要比电磁场近似公式适用范围更加广泛。计算结果验证了解析推导近似的可行性。