An improved evaluation of the neutron background in the PandaX-Ⅱ experiment

In dark matter direct detection experiments,neutron is a serious source of background,which can mimic the dark matter-nucleus scattering signals.In this paper,we present an improved evaluation of the neutron background in the PandaX-II dark matter experiment by a novel approach.Instead of fully relying on the Monte Carlo simulation,the overall neutron background is determined from the neutron-induced high energy signals in the data.In addition,the probability of producing a dark-matter-like background per neutron is evaluated with a complete Monte Carlo generator,where the correlated emission of neutron(s)andγ(s)in the(α,n)reactions and spontaneous fissions is taken into consideration.With this method,the neutron backgrounds in the Run 9(26-ton-day)and Run 10(28-ton-day)data sets of PandaX-II are estimated to be(0.66±0.24)and(0.47±0.25)events,respectively.     

The High Energy X-ray telescope (HE) onboard the Insight-HXMT astronomy satellite

The Insight-Hard X-ray Modulation Telescope(Insight-HXMT) is a broadband X-ray and γ-ray(1-3000 ke V) astronomy satellite. One of its three main telescopes is the High Energy X-ray telescope(HE). The main detector plane of HE comprises 18 Na I(Tl)/Cs I(Na) phoswich detectors, where Na I(Tl) is used as the primary detector to measure ~ 20-250 ke V photons incident from the field of view(FOV) defined by collimators, and Cs I(Na) is used as the active shielding detector to Na I(Tl) by pulse shape discrimination. Additionally, Cs I(Na) is used as an omnidirectional γ-ray monitor. The HE collimators have a diverse FOV,i.e. 1.1°×5.7°(15 units), 5.7°×5.7°(2 units), and blocked(1 unit). Therefore, the combined FOV of HE is approximately5.7°×5.7°. Each HE detector has a diameter of 190 mm resulting in a total geometrical area of approximately 5100 cm2, and the energy resolution is ~15% at 60 ke V. For each recorded X-ray event by HE, the timing accuracy is less than 10 μs and the deadtime is less than 10 μs. HE is used for observing spectra and temporal variability of X-ray sources in the 20-250 ke V band either by pointing observations for known sources or scanning observations to unveil new sources. Additionally, HE is used for monitoring the γ-ray burst in 0.2-3 Me V band. This paper not only presents the design and performance of HE instruments but also reports results of the on-ground calibration experiments.     

SnO2TiO2 复合半导体纳米薄膜的研究进展*

本文概述了SnO₂TiO₂ 复合半导体纳米薄膜的发展历史和研究现状,对比分析了“混合”、“核壳”和“叠层”3 种复合薄膜的结构和性能特点,着重论述了叠层结构的SnO₂ /TiO₂复合薄膜的光电化学和光催化特性。结合作者的研究工作,探讨了SnO₂ /TiO₂双层复合薄膜上下层厚度对其光催化活性的影响,指出复合薄膜光催化活性的提高可归因于电子从TiO₂ 向SnO₂ 的迁移。最后对SnO₂ /TiO₂复合薄膜的局限性和发展潜势做一简要分析,强调了该复合薄膜本身的应用特点。     

无粘结剂ZSM-11催化剂上异丁烯直接胺化生成叔丁胺

叔丁胺是一种重要的化工原料和中间体,广泛应用于制备橡胶促进剂、医药、农药和着色剂等下游产品.异丁烯在分子筛催化剂上直接胺化生产叔丁胺是一个经济环保过程,其中ZSM-5和BEA分子筛的催化性能优于其它系列分子筛.ZSM-11与ZSM-5分子筛具有相似的孔道结构,我们以前的实验结果表明,与ZSM-5相比,ZSM-11表现出更优越的芳构化反应性能,在干气中乙烯低温芳构化方面也有明显优势.在此基础上,我们进行无粘结剂ZSM-11分子筛催化剂合成,并应用于异丁烯直接胺化生产叔丁胺反应.传统水热技术合成的分子筛通常为粉末,机械强度不能达到实际应用的要求,在工业化过程中分子筛粉末一般需要加入粘结剂成型使其具备一定的机械强度和形状,但是粘结剂会降低分子筛催化剂的活性和选择性,有可能会引发一些副反应,因此无粘结剂分子筛催化剂引起人们广泛关注.无粘结剂分子筛是指分子筛颗粒中不含惰性粘结剂或只含有少量粘结剂,主要依靠分子筛晶粒间的相互作用支撑存在,具有一定形状、尺寸和机械强度的催化材料.无粘结剂分子筛催化剂中分子筛含量较高,可利用的有效表面积较大,在离子交换及工业催化等方面具有明显优势.本文采用水热合成的ZSM-11分子筛原粉与二氧化硅机械混合(ZSM-11/SiO2=70/30)挤条后,通过气固相合成法制备了无粘结剂ZSM-11分子筛催化剂(Cat-C).作为对比,还分别制备了ZSM-11和SiO2机械混合(ZSM-11/SiO2=70/30)样品HZSM-11+SiO2及ZSM-11和氧化铝机械混合(ZSM-11/Al2O3=70/30)样品HZSM-11+Al2O3.利用X射线衍射、透射电镜、NH3程序升温脱附和吸附吡啶红外光谱等对分子筛催化剂的物理化学性能进行了表征.同时,以这些分子筛样品为催化剂,在固定床反应装置上进行了异丁烯胺化反应评价,反应条件为270℃,5.0 MPa,氨烯比为4和异丁烯空速0.5 h?1.结果表明,与HZSM-11+SiO2和HZSM-11+Al2O3相比,Cat-C上叔丁胺生成速率最高.关联催化剂物化性能和反应性能发现,催化剂孔道结构与叔丁胺生成并不存在明显的关联性,而较多的Br?nsted酸和较少的Lewis酸才是Cat-C具有良好反应性能的主要原因.具有一定机械强度的无粘结剂ZSM-11分子筛催化剂制备简单,在异丁烯直接胺化过程中叔丁胺生成速率高,具有很好的工业化应用前景.     

粘弹性方程全离散化有限体积元格式及数值模拟

本文利用有限体积元方法研究二维粘弹性方程, 给出一种时间二阶精度的全离散化有限体积元格式, 并给出这种全离散化有限体积元解的误差估计, 最后用数值例子验证数值结果与理论结果是相吻合的. 通过与有限元方法和有限差分方法相比较, 进一步说明了全离散化有限体积元格式是求解二维粘弹性方程数值解的最有效方法之一.     

竞争-竞争-互惠交错扩散模型的整体解

应用能量估计方法和bootstrap技巧证明了竞争-竞争-互惠交错扩散模型在空间维数小于6时古典解的整体存在性.当反应函数的系数满足一定条件时,应用Lyapunov函数获得了该模型解的收敛性.     

氯化钾水溶液微观结构的分子动力学模拟研究

氯化钾水溶液不同于氯化钠的,其在低温下只能形成无水盐和冰.现有研究表明在氯化钠水溶液中不仅存在着水分子连续分布的区域与离子团簇,而且这二者的物质组成也与该溶液所形成晶体的分别对应.为了探寻其他溶液中是否存在此类对应关系,并考察溶液的微观结构,本文采用分子动力学方法对氯化钾水溶液进行了研究,表明了该溶液的一些性质.氯化钾水溶液中K⁺-K⁺和Cl^--Cl^-径向分布函数的特征具有一致性,峰的最大值所对应的位置都分别相同,明显不同于氯化钠水溶液的.系列时刻下瞬态图像内O到其最近离子距离中最大值的统计结果表明氯化钾水溶液中存在着一定大小的水分子连续分布的区域,其平均尺寸至少为2.26 nm;瞬态图像中K⁺与其最近邻Cl^-之间的距离主要分布在0.28 nm～0.38 nm之间,占比约为97.4%;溶液中存在着较大和较小两类离子团簇,较大团簇的平均尺寸为1.73nm,平均离子数是25.0,其内部的离子与周围离子之间具有与氯化钾晶体类似的结构;这些结果表明氯化钾水溶液中也...     

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.