Effect of normalized plasma frequency on electron phase-space orbits in a free-electron laser

Irregular phase-space orbits of the electrons are harmful to the electron-beam transport quality and hence deteriorate the performance of a free-electron laser （FEL）. In previous literature, it was demonstrated that the irregularity of the electron phase-space orbits could be caused in several ways, such as varying the wiggler amplitude and inducing sidebands. Based on a Hamiltonian model with a set of self-consistent differential equations, it is shown in this paper that the electron- beam normalized plasma frequency functions not only couple the electron motion with the FEL wave, which results in the evolution of the FEL wave field and a possible power saturation at a large beam current, but also cause the irregularity of the electron phase-space orbits when the normalized plasma frequency has a sufficiently large value, even if the initial energy of the electron is equal to the synchronous energy or the FEL wave does not reach power saturation.     

超声分子束注入模型与流体输运程序的耦合

将超声分子束注入模型加入到流体输运程序ONETWO 中,为ONETWO 程序提供了重要的粒子源和电子、离子热源项。在ONETWO 程序物理模型中加入超声分子束注入模型,修改TPSMBI 程序并将其耦合到 ONETWO 程序中。运用耦合后的ONETWO 程序模拟研究了喷气法与超声分子束注入产生的源项。将超声分子束注入模型加入到ONETWO 程序中不仅可以为相关的实验分析提供一种重要的工具,也可为未来装置(如中国聚变工程实验堆)的物理设计提供重要的粒子和能量源信息。     

基于缺陷地结构的微带低通滤波器设计

提出了一种具有宽带带外抑制的小型化微带低通滤波器。该滤波器由缺陷地结构和两阶阶跃阻抗单元结构构成。利用ANSYS HFSS建立三维全波电磁模型并仿真优化,仿真结果表明:该低通滤波器的截止频率为1.4 GHz,通带宽度为0~1.4 GHz,通带内的插入损耗小于0.5 dB,带外抑制频率范围为2.1~11 GHz,在阻带范围内的带外抑制能力接近20 dB。为验证仿真和测试结果,加工并测试了经全波电磁优化后的缺陷地结构微带低通滤波器。测试结果和仿真结果吻合得较好,证明了所提出的缺陷地结构在实现滤波器小型化和宽阻抗带宽上有着重要的作用,能够使该滤波器具有较好的低通滤波特性。     

基于Jiles-Atherton理论的铁磁材料塑性变形磁化模型修正

Jiles-Atherton(J-A)模型在磁化建模领域应用广泛,但不同文献给出的J-A模型并不一致,致使采用不同表达式建立的塑性变形磁化模型存在多种版本,其正确性难以甄别.通过对无磁滞磁化方程、能量守恒方程和等效磁场强度方程的梳理与比较,发现原有模型中存在将磁化强度和无磁滞磁化强度混用、将不可逆磁化能量等效于全部的磁化能量、等效磁场强度中应力磁化项界定不清等问题.在此基础上,对上述方程进行了修正,推导了基于J-A模型的塑性变形磁化修正模型.将修正模型计算结果与原模型计算结果、相关文献中的试验结果进行对比,结果表明:与原有计算模型相比,修正模型计算结果的饱和磁化强度和剩余磁化强度随塑性变形增加而减小,矫顽力随塑性变形增大而增大,达到饱和磁化强度时的外磁场强度随塑性变形增大而增大的趋势有所减弱,更符合试验结果,可更准确地反映塑性变形对材料磁化的影响.     

硫化锂分子的分析势能函数和光谱

应用密度泛函理论的B3LYP方法和6-311++g（d,p）基组,研究Li₂、LiS和Li₂S分子的基态构型.结果表明它们的基电子态分别为X¹Σ_g⁺、X²Π和X¹Σ_g⁺.通过非线性曲线拟合,得到基态LiS和Li₂分子的4参数Murrell-Sorbie分析势能函数,计算它们的光谱参数和力常数.基于多体项展式理论得到了基态Li₂S分子的单重态势能面的分析函数.利用得到的分析势能函数重构基态单重Li₂S分子的旋转图、伸缩图和旋转伸缩图,准确地再现了Li₂S分子的静态特征,如平衡结构,最低能量,合理反应通道.从等值势能面图看出,反应Li+S+Li→Li₂S是一个无阈值反应.S原子攻击Li₂分子的反应通道上,有一个过渡态.Li原子攻击LiS分子通道上也有一个过渡态.     

高温下镜面纯Fe的表面质量研究

研究了真空状态下保温60min不同退火温度对镜面纯铁的表面粗糙度、表面形貌及晶粒取向的影响。结果表明:在纯铁的多晶型性转变温度点以下,面均方根粗糙度随退火温度的升高而缓慢增大;在多晶型性转变温度及以上发生突变,从面均方根粗糙度为4~5nm的镜面突变到700nm;用扫描电子显微镜(SEM)观察样品表面,发现在810℃出现再结晶细小晶粒。研究了原材料及860~960℃之间几个温度点的X射线衍射{200}晶面极图,结果发现:晶粒在860℃开始择优取向,随温度升高,取向越来越明显;再结晶对表面粗糙度的影响不大,晶粒的择优取向使得晶粒在不同方向的膨胀系数不同,以及多晶型性转变导致体积的变化使得晶粒之间挤压造成晶粒之间的凹凸不平和表面较深较粗的晶界,这是造成粗糙度突变的主要原因。     

Studies of the structural,electronic and dielectric properties of Ca1−xSrxTiO3

The lattice constants, band structure and dielectric properties of Ca_1−xSr_xTiO₃ (0<x<1) (CSTO) have been studies by using the first-principles implemented with the GGA-PBEsol method. The calculation results shows that the lattice constants of CSTO obeys the Vegard model while the energy gap of CSTO shows a decreasing trend with the changing molar fraction x. The real and imaginary parts of the dielectric function and the static dielectric constant of the CSTO, optical permittivity and the static refractive index, are given to support the potential applications of the compounds in the future.     

基于密度泛函理论的Pd_nZr(n=2～8)团簇的结构和性质研究

利用密度泛函理论中的B3LYP/LanL2DZ方法对Pd_nZr（n=2～8）团簇的几何结构、稳定性、电子性质进行了研究.在优化出的结构的基础上,讨论了Pd_nZr（n=2～8）团簇的生长模式,计算了团簇基态的平均结合能,离解能,二阶能量差分以及最高占据轨道与最低空轨道之间的能隙.研究表明,较大尺度的Pd_nZr（n=2～8）团簇的基态是通过在Pd_n-1Zr的基础上增加一个Pd原子并与其中的Zr原子相连而形成的;在纯钯团簇中掺杂锆原子后可以提高团簇的稳定性,多数情况下可以降低团簇的化学反应活性;Pd_nZr（n=2～8）基态团簇中的电荷转移总是从Zr原子到其他Pd原子.     

用节点变分的代数方法研究双原子体系的完全振动能谱和离解能

对于使用实验数据作为原数据进行的数值计算, 由于实验误差的普遍存在, 在数值计算过程中可能存在对实验误差的放大效应, 使得微小的实验误差对数值计算的结果产生明显影响. 因此本文通过在AM (algebraic method) 方法中加入用以抵消实验误差的微小变分项δE, 从而将AM改进为节点变分的代数方法VAM (variational algebraic method). 该方法具有更广泛的适用范围, 尤其对处理那些实验数据较少、 误差较大、 已知的实验振动能级远离体系离解能的双原子体系效果明显. 本文利用VAM方法研究了AM方法难以处理的5¹Π_u⁷Li₂, (6d)¹Δ_g Na₂, (7d)¹Δ_gNa₂ 和5¹∑⁺ NaK 等不同碱金属双原子分子的完全振动能谱与离解能, 不但得到了与实验数据精确相符的理论结果, 还正确地预言了许多由于实验条件与技术原因而未能测得的物理数据. 充分表明了VAM 方法的可行性与正确性. 此处对数值误差的分析和物理思考对其他精确的数值计算 或数值模拟研究也有积极的参考意义.     

氮掺杂碳气凝胶电极材料的制备及性能

以三聚氰胺（M）、间苯二酚（R）和甲醛（F）为原料,经溶胶-凝胶法、超临界干燥和高温碳化制备了系列的氮掺杂碳气凝胶（NCAs）。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,氮元素成功地引入到碳气凝胶中,并且可以通过调节三聚氰胺掺杂量来控制氮掺杂量;扫描电子显微镜（SEM）和N2吸附测试显示出不同氮掺杂量的碳气凝胶的微观结构差异较大,随着氮含量的增加,比表面积有先减后增的趋势;在6 mol/L KOH溶液中进行的恒流充放电和循环伏安测试表明,引入氮元素能够极大地改善碳气凝胶的电化学性能,最高比电容量达176 Fg-1,并且凝胶具有良好的电容特性和可逆性。