近地空间强流脉冲中子源大气传输散射γ特性研究

基于射线与物质的相互作用原理和辐射输运理论,建立了近地空间强流脉冲中子源在大气中输运时与气体散射产生γ射线传输到同步轨道的数学物理模型,应用MCNP程序对散射γ输运至地球同步轨道的特征参数进行了数值模拟,获得了一些规律性的辐射现象,并依据这些辐射特征,初步提出了散射γ探测器相关指标,为相关研究提供了一定参考。

次级γ和散射γ测量近地太空氢弹爆炸爆高的一种新方法

简单阐述了氢弹设计原理和爆炸过程,约定了文中要用到的一些基本概念,提出了武器次级γ和次级聚变中子散射γ联合测量氢弹爆炸爆高的思想,并例举了联合测量方法的计算过程,给出了预期要得到的效据、拟合公式及图形等。该方法在思想上是一种创新,但是在实际应用中尚需要深入研究,才可进入实用阶段。

基于同步辐射加速器的康普顿背散射γ光源性质及其应用研究

本文介绍了利用康普顿背散射 (BCS)产生γ射线的原理 ,并以SSRF储存环电子运行参数为例 ,给出了利用BCS方法产生MeV量级γ射线束的计算结果 ,预期该光子束具有高强度、高极化度、单色性、方向性好等优点。同时对国际上已运行和拟建的高能和低能γ束线站的装置和性能作了简要介绍 ,并分别探讨了高能和低能准单色极化γ射线在核物理和核天体物理研究中广泛的应用前景。文中对基于正对以及离轴几何条件下 ,采用直线加速器加速的电子同短脉冲强激光发生Compton/Thomson散射的激光同步辐射源作了初步探讨 ,这一方法为我们构建超短脉冲的高亮度、准单色、可调谐的X γ射线源开辟了一条新途径。

西安脉冲堆失水事故后堆顶平台散射γ剂量率计算

计算了西安脉冲堆发生失水事故后， 堆芯发射的γ射线因失去堆水池屏蔽层， 直接穿透空气， 被顶部天花板反散射后在堆水池平台产生的辐射剂量率。计算结果与ＴＲＩＧＡ２ 堆结果相符合， 是确定事故后工作人员在平台可停留时间的基础， 同时为适当地制定事故处理措施提供了参考。

14MeV脉冲中子非弹性散射γ谱的测量

论述了中子和原子核相互作用的几种反应 ,利用各反应在时间上的差异 ,采用双门减本底的测量方法来测量非弹性散射 γ谱 .利用碳、氧的非弹性散射 γ射线能量高、能量差别大的特点 ,以碳、氧为指示元素测量水和石蜡的非弹性散射 γ谱 .开设这一实验 。

反向散射通信技术的研究与发展

反向散射通信作为物联网部署的重要技术手段,其主要思想是利用入射信号进行低功耗被动通信和能量收集,以期实现物联网节点的能源自持。为了加深对该技术的认识并推动相关领域的发展,对现有研究展开综述并对未来发展进行展望。首先,阐述了反向散射通信的基本原理及架构演进。其次,针对不同的通信架构,对已有工作进行了综述。在此基础上,给出了融主被动传输的互惠共生反向散射通信架构,并进行了初步的研究和仿真分析。最后,结合已有研究探讨了所提通信架构的未来研究方向。

基于用户窃听的MU-MISO反向散射通信系统鲁棒资源分配算法

针对反向散射通信系统信道估计不准、信息容易被窃听等问题,该文提出一种基于用户窃听的多用户-多输入单输出(MU-MISO)反向散射通信系统鲁棒资源分配算法,以提高系统传输鲁棒性与信息安全性。首先,考虑基站最大功率、时间分配、信道不确定性、能量收集和保密率等约束,建立一个MU-MISO的反向散射通信系统鲁棒资源分配问题。其次,基于非线性能量收集模型和有界球形信道不确定性模型,利用变量松弛法和S过程将原NP-hard问题转化为确定性问题,随后利用连续凸近似、半正定松弛与块坐标下降法将其转化为凸优化问题求解。仿真结果表明,与传统非鲁棒算法对比,所提算法具有较高的系统容量和较低的中断概率。

横向沙丘表面与上方矩形截面柱复合电磁散射的FDTD研究

分别使用指数型分布和高斯型分布表示沙漠表面的高度起伏状况,采用蒙特卡罗方法模拟横向沙丘表面和沙丘与沙丘间平坦沙漠表面,运用Herkelrath提出的土壤湿度与介电常数的通用式计算沙土的介电常数,选用FDTD数值计算方法分析高度起伏均方根、入射角度、目标长度、目标宽度、目标高度、横向沙丘的高度和横向沙丘迎风坡坡底到坡顶的水平距离的变化对散射系数的影响,得到横向沙丘表面与上方目标的复合电磁散射特性。分析了粗糙面为指数型分布和高斯型分布时散射系数的角分布曲线的不同之处。

计算散射光谱术赋能早癌检测研究进展(特邀)

散射光谱术(Light Scattering Spectroscopy,LSS)是一种无创的光学检测方法,能够在细胞和亚细胞层面识别并表征早期癌变及其他人体组织变化。LSS技术通过捕获上皮细胞的单次散射光,并应用Mie散射理论推断细胞核的形状、尺寸和折射率等关键参数,从而利用这些信息进行疾病诊断。然而,将LSS技术应用于人体组织时,如何有效消除底层组织引起的漫散射光对单次散射光的干扰,仍是一个技术挑战。为应对这一挑战,研究者引入了空间门控和偏振门控等先进技术,通过利用光子的特定属性变化,实现单次散射光与背景漫散射光的有效区分和分离。经过20年的技术演进,基于这些门控技术的新型LSS系统不断涌现,并在早期癌症检测领域取得了显著成果。这些成果不仅凸显了LSS技术在早期癌症检测中的巨大潜力,还强调了其进一步研究和推广的必要性。综述全面回顾了LSS技术在早期癌症检测中的原理、单次散射光的捕获方法和系统设计,深入探讨了其历史发展、当前研究状态及最新进展。文章还讨论了LSS技术目前面临的一些关键挑战,并展望了未来的研究方向。该综述不仅使读者可以快速了解该领域的研究现状和发展趋势,也为LSS技术的进一步应用和推广提供了坚实的理论支持。

体散射函数及衰减系数快速剖面仪的研发及应用

水体体散射函数(volume scattering function, VSF,β(θ,λ))、吸收系数a(λ)及衰减系数c(λ)是海水固有光学特性的基础性参数,基于上述参数可以进一步推算得到水体所有特征性光学特性参数,进而为海洋初级生产力、全球碳循环等基础和前端领域研究以及水色遥感、水环境监测及灾害预警、水下光场分布、目标追踪、光伏发电等军民融合领域的应用和发展提供重要的数据支撑。受限于体散射函数的强方向性,其测量技术难度大且发展不成熟。文章以高角度分辨率多角度体散射函数及衰减系数高频剖面测量为目标,研发了可同步获取17个角度体散射函数、水体衰减系数、剖面深度及温度信息的快速剖面测量仪(volume scattering and attenuation meter,VSAM),其测量频率最高可达20Hz,体散射函数测量角度范围为10°~170°,角度分辨率10°,剖面最大工作深度200m。利用VSAM对三亚湾和崖州湾水体光学特性分布进行剖面调查研究:整体上,崖州湾和三亚湾水体体散射函数及衰减系数均存在较大的水平、垂直及角度(体散射函数)变化特征;同一水层,自西向东衰减及体散射函数呈递减趋势;同一站位,衰减及体散射函数随剖面深度呈递增趋势;前向10°体散射函数最大,后向120°体散射函数最小,前后向体散射函数相差2个数量级甚至更高。结合同期获取的水体浊度和叶绿素浓度剖面调查结果发现,浊度是崖州湾水体体散射函数及衰减系数显著高于三亚湾的主导贡献者,且上述海域水体浊度与颗粒物散射βp(90°, 650)及衰减cp(6 50)具有很好的线性相关性。VSAM测得的衰减系数及后向体散射函数分别与Viper(Trios公司,德国)及ECO-VSF3 (Seabird公司,美国)测量结果在剖面分布上具有较好的一致性。

多次散射中心横向位置属性及图像表征

多次散射结构是不可忽视的重要散射来源,其等效视在散射中心往往偏离目标区域,目前的解译和识别方法不具备对SAR图像中的多次散射中心现象进行散射机理和散射结构溯源的能力。为深入挖掘多次散射中心位置的本质,本文以散射中心的理论为基础,正向建立了具有明确物理含义的散射中心模型,揭示了多次散射中心横向位置与复杂多次射线路径的联系,解释了多普勒频率的形成机制,并探讨了其在雷达目标识别中的应用。首先,本文从电磁散射物理过程出发,推导了任意阶次射线场的解析表达式;其次,结合正向物理推导获取的雷达回波信号表达式与逆傅里叶变换,表征了目标在单站雷达上的图像特征,实现了散射中心三维空间位置在单站雷达图像中的直接映射;最后,通过仿真,构建了多次散射射线光程、回波信号相位表征、雷达图像散射中心位置三者之间的物理关联。

超材料天线罩雷达散射截面特性分析

以超材料为代表的新技术迅速崛起,大大推进了天线罩的技术进步,与往常天线罩不同的是,超材料天线罩改进了天线系统的散射特性。多年来,人们注重于天线罩的传输特性而忽略了散射特性研究,一方面原因是控制天线罩的散射性能的需求不甚迫切,另一方面原因则是准确分析耗时费力,难度很大,特别是电大尺寸的天线罩的散射特性几乎无法精确计算。虽然高频光学近似在分析天线罩传输特性方面,精度较高,基本满足设计需求,但是在分析天线罩散射特性方面,偏差较大,很难满足设计需求。针对超材料天线罩雷达散射特性分析需求,文中首先分析比较了不同方法对于介质天线罩雷达散射截面(RCS)的计算结果的差别,分析了产生的原因,采用特征模型结合全波分析方法,计算了超材料天线罩散射特性,并与测试结果进行了比较,仿真和试验结果的包络符合较好,验证了在天线罩中采取吸收措施能明显降低其RCS,可供超材料天线罩设计师参考。

分布式散射体相位估计奇异值分解法

常规的分布式散射体(DS)相位估计方法需要生成全组合干涉对以构建样本协方差矩阵(SCM),然后根据SCM的统计特性估计DS相位,这一过程不但计算耗时,而且占据大量存储空间。本文提出了一种基于奇异值分解技术的DS相位快速估计方法(SVDI)。该方法分析的对象是单主影像干涉对组成的干涉相位矩阵而非全组合干涉对组成的SCM,因而可以有效提高计算效率、节省存储空间。并且,理论上证明了在一定条件下SVDI的结果与常规的特征值分解方法(EVD)是一致的。模拟数据和真实SAR数据的结果表明,SVDI算法有更高的计算效率,并且其相位估计精度以及形变解算精度与常规算法是一致的。

面向海流反演的多普勒散射计天线转速优化方法

本文针对多普勒散射计天线转速过快或者过慢导致海流反演精度较低甚至无法进行海流反演的问题,提出了一种面向海流反演的天线转速优化方法。该方法以研究区域内被天线波束覆盖3次或者4次的目标海面数量为目标函数,以顺轨与交轨方向的波束足印连续性、空间分辨率要求作为约束条件,结合天线转速与天线扫描损耗的关系,建立了非线性约束下的多普勒散射计天线转速优化模型,利用优化得到的天线转速计算得到每个目标海面的观测方位向组合。利用海洋表面流实时分析数据,采用基于观测方位向优选的矢量流合成方法进行了海流反演实验。结果表明,在天线转速为20 r·min^(-1)时,不同研究区域内被雷达内、外波束足印覆盖到3次或者4次的目标海面数量占总目标海面数量的80%以上,反演得到的流速、流向标准差小于0.1 m·s^(-1)、20°,满足海洋工程应用对海流观测的精度需求。

基于二维散射变换的湖相碳酸盐岩储层厚度预测方法研究

济阳坳陷沙四段湖相碳酸盐岩受湖盆内沉积环境和构造运动等因素控制,储层厚度变化大,非均质性强,油气开发难度大.为了准确预测湖相碳酸盐岩储层的厚度,本文提出一种基于二维散射变换和随机森林的储层厚度预测方法.首先,引入二维散射变换提取地震时频属性,该变换是在二维小波变换的基础上,通过迭代小波分解和非线性操作来实现的.与传统的二维小波变换对比,散射变换提取的时频属性具有局部形变稳定性以及对噪声鲁棒性的优点,有助于提高储层厚度预测的准确率.在此基础上,在有限测井数据的条件下,利用随机森林算法建立多尺度时频属性与测井解释厚度之间的非线性关系,实现湖相碳酸盐岩储层预测.模型数据的预测结果表明,与基于传统地震振幅属性的厚度预测和基于二维小波变换的储层厚度预测对比,本文所提的厚度预测方法具有最优的性能.叠后三维地震数据的预测结果表明,与基于传统地震振幅属性的厚度预测和基于二维小波变换的储层厚度预测对比,本文所提方法的厚度预测结果与实际钻井数据误差更小,提高了储层厚度预测的精度,清晰刻画了灰礁、灰滩与灰泥等三种沉积亚相的空间展布,有利于后续井位部署和优化.

基于体弹跳射线法的等离子体目标散射建模技术研究

针对非均匀等离子体包裹目标的电磁散射问题,提出了一种基于体射弹射线法的建模技术,重点研究电磁波在介质体中的传播特性及散射分析方法。针对在介质体中透射与反射射线数据量激增的问题,提出了基于迭代追踪加速技术以此提高体介质散射中透射反射射线的追踪效率。仿真实例表明,与传统弹跳射线法相比,体弹跳射线法能更快速准确地计算出等离子体目标的散射特性。采用所提出的技术研究了等离子体鞘套对阿波罗号返回舱雷达散射截面积的影响,验证了等离子体对目标雷达散射截面积有一定缩减作用。

HR3C奥氏体耐热钢晶界蠕变损伤的电子背散射衍射分析

对不同条件下的HR3C奥氏体耐热钢蠕变试样进行性能测试和微观结构观察,研究奥氏体耐热不锈钢蠕变沿晶破坏行为和损伤特征。电子背散射衍射(EBSD)分析结果表明,不同蠕变速度下材料的晶粒尺寸基本不变,未产生择优取向,但高蠕变速度条件下部分孪晶界演变成一般晶界,而低蠕变速度下原始孪晶结构基本保持不变。EBSD分析结果清楚地反映了微观蠕变应变的不均匀性。沿晶微裂纹和蠕变空洞的产生和扩展是最显著的损伤特征,这些损伤现象与不同蠕变速度下的蠕变机制及晶界性质密切相关。

凝胶渗透色谱-光散射联用表征聚合物摩尔质量的实验教学改革

凝胶渗透色谱-光散射(gel permeation chromatography-light scatting,GPC-LS)联用是目前最常用的表征聚合物摩尔质量的方法之一,具有灵敏度高、结果准确等特点,在科学研究与生产实践中得到了广泛应用。“凝胶渗透色谱-光散射联用表征聚合物摩尔质量”是《高分子物理实验》课程中一个重要的教学内容。然而,目前的GPC-LS实验教学内容简单,缺乏深度。本文在该实验项目原有内容的基础上进行扩充,重新设计出多套实验项目:(1)选取商品化的聚苯乙烯为实验样品,利用GPC-LS对其摩尔质量、摩尔质量分布以及回转半径等分子结构参数进行表征;(2)选取两种分子结构参数接近的聚丙烯腈样品,借助质量微分分布曲线揭示这两种样品在摩尔质量分布中的细微差别;(3)选取一系列不同摩尔质量的聚乙二醇为实验样品,通过比较其色谱图分析摩尔质量的高低对色谱峰的影响;(4)选取3种不同的聚合物(聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚β-环糊精)样品,借助构象图对其分子链的构象进行分析。此外,本文对实验教学方法进行了改革,将被动学习转变为主动学习,提高了学生的自主学习能力。通过本实验项目的教学改革探索,使学生能更加全面地理解凝胶渗透色谱-光散射联用的原理及应用,开拓了学生的知识视野,激发了学生的学习热情,提升了实验教学效果。

双重孔隙流体饱和介质弹性波散射二维IBIEM模拟

基于平面波势函数,采用间接边界积分方程法(indirect boundary integral equation method, IBIEM)研究了双孔隙流体饱和介质中弹性波入射下二维孔洞的散射特性。推导得到了双孔隙介质中全空间二维线源动力格林函数,并给出了各散射波的位移场和应力场。在数值精度验证的基础上,以双孔隙二维饱和全空间中孔洞为例,解决了平面P、SV波入射下的地震波散射问题。数值结果表明:双重孔隙介质中的位移幅值、环向应力幅值、孔隙压力变化规律与不同入射波形,入射频率,孔隙率和边界排水条件密切相关,位移幅值在低频(无量纲频率η≤2)入射时出现峰值。环向应力幅值与干土条件相比更为复杂,基质孔压与裂缝孔压的存在增大了双重孔隙饱和介质的能量效应,总体震动趋势大于干土条件,环向应力放大可达62%。

无线光通信中雨滴末速度对散射光频谱的影响研究

为了探究大气扰动对无线光通信(WOC)系统性能的影响,采用了Mie散射模型深入分析了雨中散射光的衰减情况。求解了雨滴末速度起伏的相关函数,随后应用维纳-辛钦定理计算出散射光的功率谱,并创造性地提出了将Marshall-Palmer分布与多种雨滴末速度模型相结合的方法,以此揭示雨滴末速度对散射光频谱的具体影响。仿真结果表明:在相同的雨滴末速度分布条件下,随着降雨率的增加,4种雨滴末速度模型的散射光频谱的衰减也随之增大,但频谱的形状基本保持不变;532 nm波长的信号光衰减约比1550 nm波长的信号光大1 dB。