中国先进研究堆中子科学平台发展现状及展望

依托中国先进研究堆(CARR)高通量中子源,建成了初具规模的中子科学平台,具备中子散射、中子成像和中子活化分析等多种研究技术。其中,中子散射技术包括中子衍射、小角中子散射及中子反射、非弹性中子散射,可以用于分析材料微观结构和动力学性质;热中子成像和冷中子成像可以用于材料内部缺陷等无损检测;中子活化分析系统可以用于物质内核素成分分析。目前已建成和在建中子谱仪共计19台,并初步配备了样品环境装置,为相关应用研究提供了条件基础,可为我国物理、化学、材料科学、生命科学、能源和环境等领域基础研究及工业应用提供重要技术支撑。CARR中子科学平台始终坚持合作共享对外开放的宗旨,将继续为国内外用户提供优质中子技术,服务基础科学前沿和国家重大创新需求研究。     

NeuDATool：支持GPU硬件加速和计算机集群跨节点并行的开源中子散射数据分析软件

实验势精修是20世纪80年代英国散裂中子源无定型材料组开发的用于分析中子散射实验数据的软件. 实验势精修的目标是根据中子散射数据重建样品的三维原子结构. 在过去的几十年,实验势精修被广泛用于中子散射实验数据分析,为实验用户提供了可靠的分析结果. 但是实验势精修是基于共享内存并行计算(OpenMP)的Fortran程序,不支持计算机服务器集群跨节点并行加速和GPU加速;这限制了它的分析速度. 随着计算机服务器集群的广泛建设和GPU加速技术的普遍使用,有必要重新编写EPSR程序以提高运算速度. 本文使用面向对象的C++语言,开发了一套实现EPSR算法的开源软件包NeuDATool;软件通过MPI和CUDA C实现了计算机集群跨节点并行和GPU加速. 使用液态水和玻璃态二氧化硅的中子散射实验数据对软件进行了测试. 测试显示软件可以正确重建出样品的三维原子结构;并且模拟体系达到10万原子以上时,使用GPU加速可以比串行的CPU算法提高400倍以上的模拟速度. NeuDATool为中子实验用户尤其是对熟悉C++编程并希望定义特殊分析算法的实验科学家提供了一种新的选择.     

光纤中基于双布里渊增益线的受激布里渊散射快光

为了解决受激布里渊散射快光在高吸收区产生损耗的问题,通过分析普通单模光纤中双线泵浦产生的双布里渊增益线特性及在增益峰间实现脉冲的超光速传输理论,利用有限元法数值模拟了双布里渊增益线处受激布里渊散射引起的快光特性。结果表明,当频率分离因子大于0.596时,可以观察到双增益峰;当频率分离因子在1~5.25范围内时,两个泵浦波产生的双增益峰之间可以明显地产生快光;当频率分离因子为1.75时,在双布里渊增益线之间的最大时间提前可达25 ps。当频率分离因子为2.42时,三阶色散所对应的归一化色散长度为无穷大,三阶色散可以得到完全补偿;当频率分离因子大于2.464时,脉冲展宽因子趋近于1,可以实现无畸变传输,但时间提前量小于13.52 ps。本文的研究结论对于在布里渊增益区实现快光具有一定的理论意义,并对设计基于受激布里渊散射快光器件具有理论指导作用。     

XeCl激光泵浦高压氢的衍射极限SRS斯托克斯光输出

利用XeCl准分子激光在高压氢中产生受激喇曼散射获得峰值功率为0.2MW、衍射极限发射角的一阶(353nm)斯托克斯输出,井研究了泵浦激光发散角对受激喇曼散射转换效率的影响.     

钽铌酸锂晶体的布里渊散射研究

研究了钽铌酸锂(LiTa_xNb_(1-x)O_3,x=0.0013,0.0052,0.015,0.06)晶体在室温的布里渊散射.给出了它们的弹性刚度常数和压电应力常数.测量了一种组份晶体的布里渊散射频移在50K～580K范围内的温度特性.发现某些声子散射谱中除三个正常峰外还存在一个异常峰.     

H_2辉光放电清洗时轰击器壁的离子能量测量与分析

一、引言 辉光放电是清洗锻炼环流器真空室器壁的有效手段。H_2辉光放电时,氢离子轰击器壁与器壁中的C和O发生化学反应,生成CH_4,H_2O等气体;同时,这些离子提供能量使得吸附在器壁表面的杂质气体脱附,从而被泵出真空室外,达到清洗锻炼的目的。由于辉光放电时,离子轰击的能量较高,会引起一定的溅射沉积。我们在模拟真空室(六通装置)进行了辉光放电,对各种参数下的离子能量进行了测量,从中找出了离子能量与极间电压(阳极与器壁之间的电压)、放电电流、以及气压、离子流密度之间的某些关系。     

氯化钠水溶液结构的研究

利用上海光源(SSRF)的第三代同步辐射光源测定室温下摩尔浓度分别为0.172 mol/L、0.343 mol/L、0.699 mol/L、1.064 mol/L、2.832 mol/L、3.910 mol/L、5.289 mol/L的NaCl水溶液的X射线散射数据。由X射线散射数据可知,随着NaCl水溶液浓度的增大,X射线散射曲线的特征峰由12.6°到13.4°发生偏移。运用Pair Distribution Function(PDF)理论对X射线散射数据进行处理,得到了不同浓度NaCl水溶液及纯水的差值对分布函数,其中的O-O峰随着浓度的增大逐渐分裂为两峰,O-O峰位在0.282 nm处。利用分子动力学模拟研究不同浓度的NaCl水溶液,表明Na+、Cl-的引入对水分子的氢键结构有一定的破坏,当浓度大于15%时,这种效果尤其明显。Na+、Cl-均存在两层水化层,各离子间配位数随浓度的增大而减少。H2O分子的自扩散系数远大于Na+和Cl-的自扩散系数,后两者的值随浓度的增大逐渐减少,Na+和Cl-的水化半径均随浓度增大而降低。     

双甘氨肽与高定向热解石墨的散射动力学研究

本文通过反应力场来研究中性双甘氨肽与高取向热解石墨的碰撞动力学过程,分别模拟初始入射角度为0o、20o、45o和70o以及入射能量为481.5 kJ/mol和表面温度为677 K的情况,并且确定和分析了散射产物的角度分布、平动能分布、内能分布和表面滞留时间分布. 双甘氨肽是一种多原子分子,具有较多的低频振动模式和较强的表面吸附相互作用,这些使得碰撞过程的表面滞留时间较长和容易造成能量损失,尤其是表面法线方向. 由于碰撞分子的动量沿表面法线方向上明显地发生损失,而沿表面平行方向上的动量则会大部分保留,因此,其散射角通常会呈现出超镜面反射分布,并且末态的平动能要远小于所谓硬立方模型的预测值. 本文加深了多肽分子与高取向热解石墨碰撞及其能量转移过程的认识和理解,有助于设计在稀薄大气中收集这类大分子的中性气体浓缩器.     

kHz激光器在武汉卫星观测站的测距实验

高重复频率激光器是kHz卫星激光测距系统的重要组成部分,提高激光发射频率可以有效地获得更多的观测数据,这是当今卫星激光测距领域的发展方向.针对武汉卫星观测站进行的kHz激光测距实验,介绍了kHz激光器的工作过程和原理,分析了影响高重复频率回波探测的因素.实验结果表明:对实验过程中所观测到的中低轨卫星,观测数据量提高了1...     

用γ射线Compton散射法来测定管道内油垢厚度

论文中讨论了散射截面与散射角和能量的关系．采用Compton散射总截面,推导出并分析了近水平入射小角度散射法的相应函数与靶介质厚度关系公式．数值拟合结果显示相应函数与油垢厚度之间存在立方性关系．