355 nm激光应用于血栓及其钙化组织消融的实验研究

相较于308 nm准分子激光器,355 nm脉冲固体激光器在峰值功率、成本和方便性等方面更具优势,使用离体新鲜猪血凝块与新鲜鸡胫骨块作为类血栓及其钙化组织,研究355 nm脉冲固体激光的组织消融特性及规律。实验结果显示:组织消融孔洞形貌良好,无颗粒沉积;消融后微粒直径均在10微米量级,处于人体可自然代谢的范围,且25 mJ~200 mJ范围内脉冲能量越小,消融后微粒越小;灌注条件下,热影响区组织温升小于4.5℃,不会对血管壁造成热损伤。故355 nm脉冲固体激光可有效消融血栓及其钙化组织,具有较好应用前景。

带三角形槽和弧形肋微通道散热器的数值模拟研究

采用数值模拟方法研究了具有周期性排列的三角形槽和弧形肋的新型微通道散热器(MC-ATC)在雷诺数为147-736范围内的流动传热特性。通过与矩形微通道散热器(MC-RC)对比,分析了三角形槽和弧形肋对速度分布和温度分布的影响,并定义了综合性能因子来评价微通道散热器的性能。研究结果表明,三角形槽和弧形肋对改善流体流动和强化传热有重要影响。相比于MC-RC,MC-ATC整体温度显著降低,温度分布更加均匀;通道侧壁附近低流速区明显减小,整体流速显著提高。当雷诺数在736时,MC-ATC的综合性能因子达到1.75。

适用声波谐振器的磁控溅射制备AlN薄膜优化技术

AlN具有优良的物理化学性质以及与标准CMOS晶硅技术的兼容性,显示出优于相应的ZnO和PZT等性能,使其成为最受关注的压电材料之一。AlN压电薄膜表现出合适的机电耦合系数、高纵波声速、大杨氏模量和高热导率等特点,以及随着制备工艺和材料微结构调控技术的快速发展,使其成为5G时代声波谐振器中的关键电子材料。其成膜质量直接决定器件的工作频率、Q值和可靠性。近些年来,在反应磁控溅射法制备AlN薄膜及其微结构调控方面取得重要进展,具有成膜质量好、沉积速率高以及成本低等优点,已成为这类薄膜的首选制备方法。由于影响其成膜质量的因素很多,以至于通过某一个工艺参数调控其成膜质量往往无法同时满足多个质量指标。研究表明,AlN薄膜定向生长受溅射功率、工作气压和N_(2)/Ar流量比等多重因素影响,提高薄膜取向性相对复杂。降低薄膜应力一般通过简单地调节Ar气流量来实现,这是因为薄膜应力对Ar气流量变化极为敏感。而表面粗糙度和膜厚均匀性等主要受到溅射功率和工作气压影响。除了反应磁控溅射基本参数外,还普遍发现基底放置方向、基底材料、基底清洁度、退火温度和气氛等对薄膜的结晶及择优取向的影响也十分显著。本文围绕影响AlN压电薄膜在声波谐振器应用的主要物理指标:晶面择优取向、薄膜应力、表面粗糙度和沉积速率来展开说明,系统分析了反应磁控溅射法中的溅射功率、气体分压、基底温度等关键工艺参数对其影响的规律;最后,对AlN薄膜研究中亟待解决的问题以及未来发展方向进行了展望。

水果含糖量近红外漫反射检测实验及分析研究

实现水果内部品质快速无损检测,不仅是农业生产的需要,也是满足我国消费者日益多元化要求的需要.基于近红外光谱分析技术,该文采用近红外漫反射检测方法,设计了水果含糖量的近红外检测的实验系统.实验以新疆阿克苏苹果、海南香蕉和新疆鲜枣为研究样本对象,研究3种水果整体样本光谱图与切片样本光谱图,分析了光谱图的差异性.并且,实验还进一步研究了香蕉和鲜枣实验样本在一定时间周期内的光谱图情况,分析了7 d时间周期内实验样本光谱变化.结果表明,近红外漫反射检测方法可以有效实现实验水果样本的无损检测,检测结果能够反映实验水果样本的含糖量情况.同时,实验水果样本切片反映出的内部信息,比实验水果整体样本更加丰富.并且,实验验证了跃变型和非跃变型水果随时间变化的光谱变化规律,即:跃变型实验水果样本在1周内光谱变化明显,其光谱吸收度呈现出先升高后降低总体趋势;而非跃变型实验水果样本,在1周内的光谱差异性不大.

《工程电磁场》对照教学方法探索

《工程电磁场》这门课物理定律多,公式也多。一个个孤立地学习和记忆会很困难,而如果展开系统化的联想,勾勒出电磁学整体物理图像的轮廓,理解起来则事半功倍。在本课程中,数学公式与物理意义(图像)之间,物理实验定律与麦克斯韦理论抽象之间,电场和磁场类比之间的结合对照就显得尤为重要。通过对照教学,传达给学生清晰的物理概念及整体物理图像,让一个个公式跳跃着物理灵魂,使学生不经意间掌握电磁运动规律的脉搏。

硼掺杂单层MoSi_(2)N_(4)锂离子吸附与扩散行为的第一性原理研究

采用平面波超软赝势方法研究了硼掺杂单层MoSi_(2)N_(4)的锂离子吸附与扩散行为。建立了替换位、间隙位、吸附位硼掺杂单层MoSi_(2)N_(4)三类物理模型(共6种构型)。结果表明:硼原子替换表面氮原子的构型最为稳定,该构型下的锂离子吸附能在-1.540~-1.910 eV之间。通过分析电子密度差分图,可知硼掺杂引起MoSi_(2)N_(4)表面的电荷重新分布,即硼与氮获得了来自锂离子的电子转移,导致锂离子在其表面吸附能增加。比较锂离子在硼掺杂MoSi_(2)N_(4)表面的吸附能,推断其扩散路径为D→F,扩散势垒为0.077 eV,表明锂离子在该表面具有较高的脱嵌速率。

利用改进的并行粒子群算法对变分资料同化的研究

近年来,为了提高同化精度和减少同化时间,粒子群算法(PSO)被引入到数值天气预报资料同化中来.粒子群算法虽然令同化精度有所提高,但同化时间仍然存在较大缺陷.基于此,首先设计了一种改进的并行粒子群算法(P2PSO),然后应用于含不连续“开关”过程的变分资料同化中,与时变双重压缩因子粒子群算法(PSOTVCF)和动态权重粒子群算法(PSODIWAF)在同化速度、同化精度和收敛性上进行了比较.实验结果表明,设计的并行粒子群算法在不降低同化精度的同时,将同化时间缩短了一半,在收敛速度上明显优于动态权重粒子群算法和时变双重压缩因子粒子群算法.

平面应变对二维单层MoSi_(2)N_(4)能带结构和光电性质的影响

二维单层MoSi_(2)N_(4)具有优异的载流子输运能力与出色的化学稳定性,受到了广泛关注,但其光电性质与外加平面应变间的内在关系尚未展开深入探讨。本研究采用平面波超软赝势方法探索了平面应变对二维单层MoSi_(2)N_(4)能带结构和光电性质的影响,发现单层MoSi_(2)N_(4)为间接带隙半导体,其价带顶由Mo4d轨道和部分N2p轨道杂化而成,导带底则均由Mo4d轨道组成。在拉应变作用下,单层MoSi_(2)N_(4)的带隙逐渐变窄且光生载流子的有效质量不断减小;在压应变作用下,其带隙逐渐变宽,光生载流子的有效质量缓慢增大。值得注意的是,当压应变ε=-2.8%时,体系由间接带隙转变为直接带隙。单层MoSi_(2)N_(4)的光学吸收表现出明显的各向异性,且在平面应变作用下光吸收带边发生了不同程度的移动,有效地拓展了体系的光谱响应范围,有利于提升光电特性。这可为进一步研究二维单层MoSi_(2)N_(4)在新型可调谐纳米光电器件领域的应用提供理论指导。

一种利用计算机技术在惠斯通电桥中精准测量电阻的方案

惠斯通电桥测量中值电阻是大学物理实验室基本实验,传统的测量方法存在测量精度低、数据处理费时费力等缺陷,基于单片机的方法虽有改进,但在测量精度及数据处理方面仍有不足。研究了一种利用计算机技术的惠斯通电桥测量电阻方案,该方案由计算机、测量软件、嵌入式处理器、电桥电路、高精度数控电阻箱组成,利用嵌入式处理器模块实现上下位机实时通讯,计算机控制下位机电桥电路调节平衡并采集电桥平衡时的测量数据,实现计算机自动采集测量数据,完成数据处理及存储。该方案使电阻测量更简单快捷方便,数据处理更直观科学精确,有利于教学活动的开展。

氧原子吸附调控蓝磷/石墨烯异质结构的肖特基势垒

控制纳米电子器件的p型传输仍然是降低肖特基势垒的主要挑战。为了解决这个问题,采用半经验色散校正方案的第一性原理,系统研究了不同浓度的O原子吸附掺杂对蓝磷/石墨烯异质结构层间相互作用和电子性质的影响。结果表明,异质结界面内的O原子吸附可以增强界面结合。并通过改变界面内O原子吸附浓度来调节p型肖特基势垒的高度。进一步发现,通过增加界面内O原子的吸附浓度,可以降低p型肖特基势垒的高度,从而实现高效的电荷转移。最后,界面电荷的重新分布会导致费米能级的移动,而费米能级决定了肖特基势垒的高度。

典型经济水果近红外漫反射无损检测及其光谱数据分析

采用近红外漫反射检测方法,设计了水果含糖量的近红外检测系统,以典型经济水果鲜枣和香蕉为样本,研究了水果整体样本光谱图与切片样本光谱图,分析了光谱图的差异性。结果表明,近红外漫反射检测方法可以有效实现水果样本的无损检测,反映水果样本的内部含糖量情况信息。

圆管束中导流器对其自然对流换热的影响

对无限大空间中5根同规格圆管组成的圆管束在管间放置导流器的自然对流换热进行了数值模拟研究。考虑了Ra在10^(3)~10^(4)范围内,导流器偏转角为0°~60°,圆管间距为2~4倍圆管直径的自然对流换热,分析了5根圆管的局部Nusselt数(Nu_(loc))和平均Nusselt数(Nu_(ave))。研究结果表明,导流器对管束结构的自然对流换热影响体现在两方面:一是对导流器下方圆管而言相当于障碍物削弱其换热,二是对导流器上方圆管而言隔绝了下方羽状流的影响,从而增强系统的整体换热。在圆管间距较大时,与无导流器的圆管束相比,C1~C4各圆管换热下降趋势明显放缓,并且从C4、C5圆管换热趋势上升,系统整体换热增强。圆管间距S=2D,Ra=10^(3),导流器主要起障碍物的作用,削弱C1~C4各圆管换热,导致系统整体换热下降。当导流器偏转角度为45°时系统换热达到最大值,较无导流器时换热最多有着21%的提升。

二维单层MoSi_(2)X_(4)(X=N,P,As)的电子结构及光学性质研究

采用平面波超软赝势方法研究了二维单层 MoSi_(2)X_(4) (X=N,P,As)的稳定性、电子结构和光学性质.研究结果显示,基于单层 MoSi_(2)N_(4)的两种同分异构体 M1 和 M2 所构建的六种晶体结构具有较好的动力学稳定性.通过能带和有效质量的计算,单层MoSi_(2)N_(4)在 MoSi_(2)X_(4) (X=N,P,As)六种晶体结构中显示出最宽的间接带隙和最高的载流子迁移率.随后带边电位的计算结果表明,单层 MoSi_(2)N_(4)带边势分别为 M1:-0.368、1.416 V,M2:-0.227、1.837 V,其结果相较于MoSi_(2)P_(4)和 MoSi_(2)As_(4)导带边电位更负,价带边电位更正,是六种晶体结构中最适合用作光催化剂的材料.同时,光吸收谱的计算结果显示,单层 MoSi_(2)N_(4)的光学吸收表现出明显的各向异性,在可见光和紫外光波段内具有较强的光吸收能力,说明其在可见光催化领域有着潜在的应用前景.这些结果为进一步深入研究二维单层 MoSi_(2)N_(4)在光催化水解领域的应用提供了理论指导.