辐射输运方程的统一气体动理学格式

辐射输运方程的数值模拟在天体物理、武器物理和惯性约束与磁约束聚变等研究中都起着非常重要的作用.在实际问题中,背景介质的不透明度系数决定了辐射光子在其中的传输行为.光性薄(不透明度系数小)的介质对辐射光子是透明的,光子与背景介质的相互作用弱,光子传输具有输运传播性质;而光性厚(不透明度系数大)的介质对辐射光子是不透明的,...     

棱形石墨烯纳米孔道内离子传输性能的分子动力学模拟

纳米通道的尺寸、结构和表面化学对其内部溶液的分布结构和输运性质有着重大影响.本文研究了一种全新的菱形石墨烯纳米通道.这种理想的通道与最近被广泛研究的金属有机框架材料(MOF)的内部结构类似,有着与传统的碳纳米管截然不同的内部结构.本文使用分子动力学模拟的方法研究在不同尺寸的菱形石墨烯纳米通道内的KCl溶液的性质,并将其与同尺寸的单壁碳纳米管进行了比较.研究结果表明在小孔道内(<20?)其内部的溶液结构呈现若干个密度极高的聚集区域,即出现了结晶化的趋势．这一研究结果,将为MOF的结构设计提供思路,从而有望实现类似于生物离子通道的高选择性和高传输能力.     

湖泊水体年龄与水体中放射性同位素浓度关系浅析

为了研究湖泊水体年龄与水体中放射性同位素浓度之间的定量关系,运用数学物理方法给出了湖泊水体年龄展开为湖泊水体中放射性同位素浓度的函数表达式.在介绍年龄输运方程概念及其意义的基础上,以微分方程为分析工具,根据质量守恒原理和放射性衰变原理,利用微元法分别推导了湖泊水体的年龄输运方程和湖泊水体中放射性同位素浓度的变化规律,并给出了各自的解析解;在此两者的基础上给出了湖泊水体年龄与水体中放射性同位素浓度之间的函数关系.     

一种新的用于任意形状网格的抛物线插值格式

为了获得既能识别流动方向,又只用到最邻近的点的格式,推导了新的抛物线插值格式,并给出了两个算例来测试新格式在非正交网格上的性能。相比于中心格式(CDS),新的抛物线插值格式精度略高,收敛速度更快,且不易产生振荡。     

中能重离子碰撞中π介子产生的核介质效应和集体流研究

本文基于量子分子动力学输运模型(LQMD)研究了中能重离子碰撞中π介子产生机制,包括多重性时间演化、快度分布、横向动量分布、集体流等物理量.以反应系统⁴⁰Ca+⁴⁰Ca,⁹⁰Zr+⁹⁰Zr,⁹⁶Zr+⁹⁶Zr,⁹⁶Ru+⁹⁶Ru和¹⁹⁷Au+¹⁹⁷Au为例,我们研究了Δ-核子相互作用势、核介质中散射截面、π介子-核子相互作用势和散射截面对π介子产生的影响.结果给出同位旋依赖的Δ-核子作用势会增加π^-/π⁺的比值,考虑核介质效应的Δ-核子散射截面会压低π介子的产生,特别是在中心快度和低动量区域.基于π介子与原子核散射的实验数据,提取了π势并分析了快度分布、横向动量谱、集体流.π势会压低高横向动量和中心快度区域π介子产生,特别是π^-产生.π介子与核子散射吸收过程会导致反常流现象,特别是π⁺     

托卡马克中磁流体不稳定性与高能量离子相互作用

在托卡马克中,磁流体不稳定性与高能量离子相互作用是一个非常重要的问题,它对未来聚变堆稳态长脉冲运行至关重要。HL-2A是我国第一个具有先进偏滤器位形的非圆截面的托卡马克核聚变实验研究装置。撕裂模是托卡马克中的一种基本的电阻磁流体不稳定性,它可以改变磁场的拓扑结构,形成输运短路,甚至会触发大破裂。高能量离子在燃烧等离子体和各种外部辅助加热过程中是不可避免会产生的。目前,撕裂模与高能量离子相互作用依然存在一些关键性问题,例如撕裂模与高能量离子相互作用的共振关系、该物理过程导致高能量离子损失的物理机理等,并且还没有完整的关于撕裂模与高能量离子共振相互作用的数值模拟工作。因此,本综述论文主要从以下三个方面展开:1)回顾撕裂模与高能量离子相互作用的研究历史;2)基于HL-2A实验,从数值模拟的角度讨论撕裂模与高能量离子共振相互作用的物理机理以及其导致高能量离子损失的物理机制;3)展望未来聚变堆中撕裂模与高能量离子相互作用的情况。     

基于超短脉冲的癌细胞荧光光谱

研究用于癌症诊断与治疗的光敏剂血卟啉(hematoporphyrin derivative,HPD)的超快光动力学过程。采用超短脉冲激光光谱技术和皮秒时间相关单光子计数系统,测量经血卟啉培养的活体癌细胞与正常细胞的荧光光谱、荧光寿命特性及荧光峰值强度随时间的变化,观测到:癌细胞样品在645nm处具有特征发射光谱峰;癌细胞与正常细胞样品荧光寿命的快成分分别为150,300ps;癌细胞与正常细胞的荧光峰值强度经12h分别衰减10%和55%。对测量所得的荧光光谱曲线及时间分辨荧光衰减曲线分析,计算出:在癌细胞内部血卟啉浓度增大了约2个数量级;癌细胞与正常细胞的荧光寿命分别为824,1798ps;血卟啉在癌细胞与正常细胞样品中滞留时间分别为17,6d。测量结果确认了荧光光谱技术诊断与治疗癌症的可行性,并对发展超短脉冲激光光谱技术早期诊断与治疗癌症具有重要的指导意义和临床应用价值。     

大尺寸电阻加热式碳化硅晶体生长热场设计与优化

大尺寸低缺陷碳化硅(SiC)单晶体是功率器件和射频(RF)器件的重要基础材料,物理气相传输(physical vapor transport, PVT)法是目前生长大尺寸SiC单晶体的主要方法。获得大尺寸高品质晶体的核心是通过调节组分、温度、压力实现气相组分在晶体生长界面均匀定向结晶,同时尽可能减小晶体的热应力。本文对电阻加热式8英寸(1英寸=2.54 cm)碳化硅大尺寸晶体生长系统展开热场设计研究。首先建立描述碳化硅原料受热分解热质输运及其多孔结构演变、系统热输运的物理和数学模型,进而使用数值模拟方法研究加热器位置、加热器功率和辐射孔径对温度分布的影响及其规律,并优化热场结构。数值模拟结果显示,通过优化散热孔形状、保温棉的结构等设计参数,电阻加热式大尺寸晶体生长系统在晶锭厚度变化、多孔介质原料消耗的情况下均能达到较低的晶体横向温度梯度和较高的纵向温度梯度。     

基于氯化铯背接触处理优化硒化锑薄膜太阳电池性能

本文使用气相输运沉积的方式制备了硒化锑(Sb₂Se₃)薄膜太阳电池,并采用氯化铯(CsCl₂)溶液对器件上界面进行处理,同时对薄膜和器件进行了一系列表征。研究发现,CsCl₂溶液的背接触处理不仅可以提高器件的载流子收集以及降低上界面复合,还可以优化薄膜的结晶性、表面粗糙度和光电性能。基于FTO/CdS/Sb₂Se₃/CsCl₂/Au的器件结构,得到了转换效率为6.32%的高效Sb₂Se₃薄膜太阳电池,比基础器件效率提升了12%。本文的工作对Sb₂Se₃薄膜太阳电池未来的研究有一定的指导作用,其他同类型半导体光伏器件也可借鉴。     

共轭聚合物中无序与电荷输运的联系

共轭聚合物半导体由于其复杂的微观结构表现出不同程度的无序度,这使得人们对共轭聚合物中电荷输运的理解产生很大困惑。为了清晰认识无序对电荷输运的影响,文中讨论了几种主要的共轭聚合物分子结构和载流子输运模型,深入阐述了无序产生的原因及其影响,揭示了无序如何决定有机半导体中的电荷输运,从而为开发高性能的半导体聚合物及电子器件提供更多思路。