基于Chirplet原子的雷达辐射源信号特征提取

特征提取是新体制雷达辐射源信号分选识别的关键技术.本文提出一种全新的雷达辐射源信号时频原子特征提取方法.在过完备多尺度Chirplet原子库基础上,采用匹配追踪(MP)方法对信号进行时频原子分解,并通过改进量子遗传算法(IQGA)降低MP搜索过程的时间复杂性,得到表示雷达辐射源信号特征信息的本征Chirplet原子.实验结果表明使用更少量的Chirplet原子可以得到比Gabor原子分解更准确的特征信息,证实了本文方法的可行性和有效性.

基于改进遗传算法和Sin-Chirplet原子的调频雷达信号稀疏分解

为构建合适的时频原子库和信号分解算法,提出一种基于改进遗传算法和Sin-Chirplet原子的调频雷达信号稀疏分解算法.这种新的Sin-Chirplet原子在Chirplet原子的基础上增加正弦调频因子,改善原子时频曲线的弯曲性能,使原子对非线性调频信号具有较强的匹配性能.然后基于原子的匹配特性,改进遗传算法中初始原子种群产生机制,提高了最佳原子搜索速度.理论分析和仿真结果表明,基于改进遗传算法的信号稀疏分解效率高于传统遗传算法和匹配追踪算法.相比现有的3种典型时频原子,Sin-Chirplet原子的匹配性能良好,可以更有效地分解调频雷达信号及其混合信号.

铥原子4f^(13)(^(2)F_(5/2)^(0))6s6p(^(1)P_(1)^(0))(5/2,1)_(7/2)和4f^(13)(^(2)F_(5/2)^(0))6s6p(^(1)P_(1)^(0))(5/2,1)_(5/2)激发态近阈限光电离截面测量

本文利用了激光烧蚀技术、激光泵浦-探测技术、共振增强多光子电离技术(REMPI)和飞行时间质谱技术(TOF-MS)相结合的实验方法研究了镧系金属铥原子激发态近阈限光电离截面.实验研究了Tm原子在291.00~293.50 nm波长范围内的REMPI光谱,在电离富余能0.2~1.0 eV内,测量了Tm原子4f^(13)(^(2)F_(5/2)^(0))6s6p(^(1)P_(1)^(0))(5/2,1)_(7/2)和4f^(13)(^(2)F_(5/2)^(0))6s6p(^(1)P_(1)^(0))(5/2,1)_(5/2)激发态的光电离截面,测量值在(3.3±0.2)Mb~(13.9±1.3)Mb范围内.

基于分子束外延技术可控制备Ga原子团簇的研究

本研究基于分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,MBE)技术在Si(100)衬底表面成功制备金属Ga原子团簇.通过控制变量法,研究其尺寸形貌与工艺参数之间的关系.第一组对照实验分别在940℃、970℃、1000℃的Ga源温度下制备Ga原子团簇.实验结果表明,Ga源温度的升高导致Ga的蒸发量增加,进而沉积在Si衬底表面的Ga原子增多,Ga原子自组装成团簇,最终表现为Ga原子团簇的高度升高.第二组对照实验分别在3 s、6 s、10 s、40 s、50 s、60 s的沉积时长下制备Ga原子团簇.实验结果表明,沉积时长增加导致团簇的高度逐渐增加,主要由新吸附原子和竞争效应驱动.第三组对照实验分别在0 s、60 s、300 s的退火时长下制备Ga原子团簇.实验结果表明,退火时长的增加导致团簇的高度下降和团簇内的原子重新排列和分布有关.第四组对照实验分别在420℃、500℃的退火温度下制备Ga原子团簇.实验结果表明,升温至500℃退火会促进Ga原子团簇呈现有序排列,是表面原子的热运动和Ga原子团簇与Si(100)的晶格匹配度的共同作用的结果.

原子力显微镜观察体外纯化蛋白分子的表面结构

目的以课题组纯化获得的蛋白样本为观察对象,对比原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)及扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)的观察结果,并总结AFM观察生物大分子的主要问题和解决方法。方法将蛋白样本使用PBS稀释至15 nmol·L^(-1),分别固定于载玻片、硅片和云母片上烘干,制成固相观察样本,SEM样本在观察前镀铂,使用AFM及SEM观察蛋白质表面结构,计算样本高度,对比结果差异。结果带正电的蛋白样本在观察时由于AFM探针的斥力会向右偏移;云母片能很好地消除蛋白正电荷从而避免样本移动;PBS能为蛋白样本提供良好的稳定环境,但PBS盐结晶会干扰探针运行和成像清晰度;SEM样本需要镀铂后观察,无法达到AFM的精度。结论使用AFM和SEM均可在体外环境直接观察蛋白质结构,AFM能提供更高精度的观察结果;在蛋白样本稳定性允许的情况下首选超纯水为溶剂载体,乙醇等挥发性液体也可作为溶剂载体,AFM的应用可为药理学生物大分子互作研究提供一新途径。

基于分子束外延技术可控制备Bi原子团簇的研究

本研究基于分子束外延(MBE)技术在Si(111)衬底表面成功制备金属Bi原子团簇.首先,分别在100℃、125℃、150℃、175℃、200℃的生长温度下,制备了大小均一、密度不同的Bi原子团簇.实验结果表明,可以通过改变生长温度来精细控制Bi原子团簇的密度,当温度升高100℃,密度从1.05×10^(11)cm^(-2)降低至2.5×10^(7)cm^(-2),实现对团簇密度4个数量级的可控调节,并且发现Bi原子团簇密度对生长温度的依赖性符合经典成核理论.其次,分别在10 s、15 s、20 s的沉积时长下,制备了密度相同、尺寸各异的Bi原子团簇.实验结果表明,可以通过改变沉积时长来精细控制Bi原子团簇的尺寸:当沉积时长增加10 s,高度和直径分别从8.5 nm和65 nm增大到13.7 nm和100 nm,实现对团簇尺寸在10 nm高度、80 nm直径范围的可控调节,并且发现Bi原子团簇尺寸对沉积时长的依赖性符合晶体生长动力学.与分子束外延制备传统的Ⅲ族(Al,Ga,In)原子团簇做对比,这些结果可以为制备Ⅴ族原子团簇提供实验参考和指导,从而促进纳米级含Bi材料的制备.

自激式混合原子自旋振荡器的实验研究

基于碱金属-惰性气体混合自旋体系的原子共磁力计被广泛应用于寻找新相互作用、暗物质粒子等基础物理研究,以及惯性导航与生物磁探测等现实应用领域.基于Rb-Xe原子共磁力计,我们实现了一种自激式的混合原子自旋振荡器.其原理是在z轴方向上使用圆偏振光将碱金属原子极化,碱金属与惰性气体原子在高温下发生碰撞,进而将惰性气体的核自旋极化.当外磁场存在时,核自旋磁矩将在磁力矩的作用下以拉莫尔频率绕外磁场进动.在x方向上使用线偏振光进行探测,可得到原子自旋振荡信号,通过将光检信号放大、滤波、移相再施加到横向激励磁场线圈上,产生的交变磁场同步驱动核自旋进动,实现闭环自激的原子自旋无衰减振荡信号.本文从实验角度研究了该自旋振荡器的开环频率响应特性,及闭环状态下的自旋振荡频率移动随增益、相位参数变化的关系.实验结果与前期理论预期基本符合,并为提高该振荡器的频率稳定性提供重要参考.

Ni-Ag双原子团簇催化甲烷干法重整反应的理论研究

甲烷干重整制合成气是将温室气体转换为合成气的有效途径,兼具环境效益和经济效益.本文采用密度泛函理论方法对Ni-Ag双原子团簇催化甲烷干重整反应的体系进行理论研究,对势能面上各驻点进行了全几何参数优化,通过频率分析确认了过渡态,并通过内禀反应坐标方法进行了验证,得出各基元反应的能量最低路径.研究结果对于理解在Ni上引入第二种金属Ag形成双原子团簇催化甲烷干法重整的理论研究有一定的意义,并为下一步实验研究提供理论基础.

P-block基金属原子在TiO_(2)(110)表面的吸附及扩散性质研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,我们系统研究了p-block金属原子(Sn,Sb,Bi和Te)在TiO_(2)(110)表面上的吸附及扩散行为.计算结果表明Sn,Sb及Bi金属原子在TiO_(2)(110)表面上具有较大的吸附能和较高的扩散势垒,倾向于形成分散的p-block单原子,然而对于Te金属原子,由于其与衬底结合能相对较弱且扩散势垒较低而更倾向于形成团簇,该研究结果有助于为实验上构建基于p-block的金属单原子催化剂提供理论依据.

Ru团簇对Ni/Ni_(3)Al合金纳米线形变影响的原子模拟

镍基高温合金是制造先进航空发动机热端部件的关键材料之一,其高温力学性能直接关系到发动机运行安全和使用寿命.本文采用改进分析型嵌入原子模型(MAEAM)和分子动力学(MD)研究合金化元素钌(Ru)团簇对Ni/Ni_(3)Al纳米线形变机制的影响,结果表明:在单轴拉伸应变下,纳米线的弹性模量和屈服强度随温度升高而降低.温度较低时,纳米线形变由位错产生与发射而导致晶格滑移所引起.由于晶格热振动非谐效应不明显,Ru团簇阻碍效果显著,使得晶格滑移区域仅限于Ru团簇与Ni/Ni_(3)Al相界面之间且呈非对称分布.温度较高时,纳米线的形变由位错发射而引起晶格滑移所致,但因非谐效应显著,Ru团簇无法阻碍位错运动,滑移区域在Ru团簇周围对称分布于Ni_(3)Al相中.最后从Ru团簇微观结构及其稳定性的角度进一步分析其对纳米线形变影响.

单原子Pt负载在锐钛矿(001)表面的电光学特性研究

基于第一性原理的多体格林函数理论方法,系统探究了锐钛矿TiO_(2)(001)表面负载Pt单原子催化剂的电子结构和光学性质,考虑Pt在完美表面和缺陷表面(O空位)两种基底上的负载.结果发现,Pt会在TiO_(2)禁带中间、价带和导带边缘引入新能级,但不同基底负载的Pt单原子催化剂存在不同的带隙特性.Pt的负载会引起体系光学吸收红移,增大光学吸收范围,延伸光吸收至可见光甚至是红外区域,提升可见光活化的可能性,同时改善体系的激子束缚能,有利于空穴与电子有效分离,这可能是Pt负载后光催化性能提升的原因之一.然而,若在可见光或低能量紫外光激发后,分离的电子与空穴没有及时参与反应,体系衰变回最低激发态,此时极大的激子束缚能可能会加速电子与空穴重组,不利于表面催化反应的进行.负载在O空位的催化剂最低激发态的激子束缚能比完美表面小,重组速率慢.计算结果能够为理解单原子催化剂结构-性能关系提供一些见解.

原子级制造测量与表征研究现状综述

原子级制造是指将能量作用于原子,通过原子级材料的可控去除或者原子/分子级结构的大规模操控及组装,实现产品性能与功能跃迁的前沿制造技术,是一种可以大规模、批量化的先进制造技术。该过程需要在10-10m空间尺度下精确操控原子。同时,制造过程中原子的键合时间、电子动力学变化均发生在飞秒(10-15s)至阿秒(10-18s)量级。因此,只有具备超快时间和空间分辨在线检测与表征能力,才能够深入了解并利用原子级制造过程中原子尺度的新原理、新效应,保障原子级制造的可达性与可控性;只有实现原子级制造过程的高通量、大范围的在线监测,才能保障原子级制造的可靠性。基于此,原子级制造的测量与表征是指在原子级的时间、空间、能量尺度上对材料、结构或器件进行精确的测量和表征,以保障原子级制造的可达性、可控性与可靠性。本文介绍了原子级制造所需的测量表征手段的研究现状,从原子级超快动力学过程观测、原子结构演变原位表征、原子级制造过程在线质量监测三大方向进行系统梳理,总结了目前原子级制造测量与表征的挑战并针对未来发展给出建议。

基于多项式Chirplet变换的线性调频引信干扰波形设计方法

针对现代战场环境下线性调频引信干扰技术的迫切需求,提出多项式Chirplet变换的方法实现低信噪比下对调频连续波无线电引信的信号参数估计,并针对调频连续波引信重构了干扰信号。基于线性小波变换原理,选取适当的核函数,将无线电引信信号经过旋转与平移操作后进行短时傅里叶变换,再利用遗传算法求得变换核的最优参数,实现对调频连续波信号的参数估计,并重构干扰信号。仿真对比结果表明,该方法可以在较低信噪比下实现对调频连续波无线电引信信号载波频率、调制周期、最大频偏等参数进行精准估计,相较于周期调制类干扰,重构干扰信号能够以更低功率对调频引信产生较好的干扰效果。

火焰原子吸收光谱法测定配合饲料中铜、铁和锰含量的不确定度评定

研究旨在建立火焰原子吸收光谱法测定配合饲料中铜、铁和锰含量的不确定度评定方法,真实反映测量的置信度和准确性。首先分析测定过程中的不确定度来源,对不确定度分量进行量化,然后通过数学模型计算出饲料中铜、铁和锰含量,合成扩展不确定度。结果显示:饲料中铜、铁和锰的含量分别为(11±2)、(214±10)、(92±4)mg/kg,不确定度为扩展不确定度,包含因子为2,对应的置信水平是95%。本研究发现样品消解、样品溶液浓度测定和含量重复性测量是影响饲料中铜、铁、锰含量测量中不确定度的主要因素,应特别关注样品的前处理过程、标准工作液的配制,并使待测样品的浓度落在曲线的中间位置,以提高检测准确性。

原子层制造的研究现状与科学挑战

原子层制造是指加工精度达到原子层量级的可控制造技术,包括原子层去除、添加、迁移等。针对信息、能源、航空航天等领域核心零部件超高性能构建的发展需求,通过原子层可控去除制造全频段原子级精度无损表面,并结合原子层增材制造原子级新结构,有望实现特殊功能的有效创成,保证超高性能的安全可靠。另外,后摩尔时代先进芯片的制造工艺将迈入亚纳米物理极限,原子层制造需求贯穿芯片制造工艺的全流程。本文阐述了原子层制造技术的发展需求与研究进展,围绕原子层抛光、原子层沉积/刻蚀、原子层损伤控制、原子层工艺与装备等领域,梳理了原子层制造的发展方向及研究目标,凝练了原子层制造领域未来的关键科学问题及面临的挑战,探讨了前沿研究方向和发展战略。

铜-铝电磁脉冲焊接界面形成过程的原子扩散行为

电磁脉冲焊接技术以高压脉冲放电驱使异种金属可靠连接而备受关注,但其界面结合机制尚不明确.该文搭建了铜-铝电磁脉冲焊接综合试验平台,捕获了焊接的动力学过程,得到碰撞点速度与碰撞角度的变化规律.在此基础上,构建了基于分子动力学模拟的电磁脉冲焊接典型界面(平直界面与涡旋界面)形成过程的对应模型,探究了焊接中的原子扩散行为,并根据模拟结果计算了典型结合界面的扩散层厚度,同时采用透射电子显微镜分析了结合界面的微观结构.研究结果表明,剧烈碰撞驱使界面材料塑性变形,界面材料塑性形变形成冶金结合和机械咬合是铜-铝电磁脉冲焊接界面的结合机制,且涡旋界面处的原子扩散厚度大于平直界面.该文可为深入理解电磁脉冲焊接机理和调控焊接效果提供科学依据.

原子级制造的关键基础科学问题

人类的制造技术逐步向原子级推进,原子作为化学反应中的最小粒子,虽然它可以分成更小的原子核、电子等,但是从制造的角度看,原子级制造可以说是人类制造的最底层技术,也是继微纳制造之后新的制造范式,可将制造精度以及产品性能推向极致水平,代表着人类对物质世界认知和制造能力发展的新阶段,是引领未来产业变革发展的战略性技术,也是保障国家安全和推动国计民生重大装备跨代升级的重要前沿方向。本文基于第330期双清论坛总结了原子级制造的研究现状、发展趋势及机遇挑战,凝练出未来5~10年原子级制造的焦点问题和亟需解决的关键科学问题,探讨了相关领域的前沿发展方向和科学基金资助战略。

原子精度制造新原理和新方法

目前航空航天、核物理、微电子、光电子和半导体等国家战略领域高性能装备的性能需求日渐严苛,核心零部件的制造精度必须迈进原子级水平,亟需研究原子精度的高性能制造新原理和新方法。本文归纳并提出了目前迫切需求的原子级表面精度、原子级结构精度、原子级损伤控制以及原子级特征尺寸结构创成四大原子精度制造核心能力,从能场辅助原子级切削、多能场辅助原子有序排布、表面能弱化原子精度材料去除以及超光学衍射极限的原子精度制造四大方向进行系统梳理,介绍了面向不同应用场景的原子精度制造新原理和新方法的研究现状,并概述了各类方法的优势和缺点,从中提炼出多能场耦合条件下的能量和原子间相互作用机理这一关键科学问题,并从四大方向上对未来我国原子级制造的基础研究提出了建议。

医院资源计划系统成本原子级数据治理及实践

探讨面对医院成本管理复杂性高、难度大的挑战,如何借助医院资源计划(HRP)系统建立统一高效的成本管理体系。结合医院实践,通过构建面向成本管理的原子级数据治理体系和实践路径,逐步迭代优化HRP系统,最终实现对全院成本的精细化管理,辅助管理决策,为各医疗机构建立HRP系统提供相关技术参考和行业思考。

双源CT电子密度/有效原子序数(Rho/Z)在孤立性肺结节中的诊断价值

目的:探讨双源CT(DSCT)双能量技术电子密度/有效原子序数(Rho/Z)在孤立性肺结节中良恶性的诊断价值。方法:回顾性收集130例双能量平扫及增强的孤立性肺结节患者,其中恶性组68例,良性组62例,利用Rho/Z应用程序对平扫及增强静脉期图像进行评估,记录参数Rho、Z和双能量指数(DEI)值,比较两组间的差异,对于有统计学差异的参数,将绘制受试者工作特性(ROC)曲线,以评估其诊断效能。结果:平扫时,恶性组Rho (31.1±22.33)HU明显高于良性组(24.69±20.91)HU,两组之间存在显著统计学差异(P=0.003<0.05),Z与DEI在两组间差异无统计学意义(P>0.05);增强静脉期,恶性组Rho (35.3±20.85)HU明显高于良性组(24.73±17.93)HU,两组之间可见显著统计学差异(P=0.001<0.05),Z与DEI在两组间差异均无统计学意义(P>0.05)。在两组的鉴别诊断中,平扫及增强静脉期Rho的ROC曲线下面积分别为0.652、0.696。结论:DSCT双能量技术Rho/Z有一定特征,有助于孤立性肺结节的诊断。