NIM5驾驭氢钟守时能力分析

时间频率量值源头的独立自主是建设我国综合PNT体系的重要基础。为进一步评估基于我国国家秒长基准的原子时标守时能力,利用改进的有限脉冲响应钟差预测与频率调控方法,对激光冷却铯原子喷泉钟与氢钟的频差实测数据进行后处理,分别产生了自主型时标和溯源型时标。通过国际原子时合作链路将两个时标与协调世界时进行了长期比对实验,结果表明:2021年12月~2022年12月期间,两个时标的时间偏差均优于±4 ns、频率稳定度均优于8×10^(-16)/5 d。

基于最优控制理论的国产光抽运小铯钟频率控制算法

原子钟频率控制是时间保持工作中的关键技术.当前守时工作中的频率控制主要针对国外微波钟采用开环控制算法,但由于国产光抽运小铯钟(下称国产钟)的工作原理和性能不同于国外同类型原子钟,因此该算法不能很好适应国产钟.为了提升我国标准时间的自主性和安全性,本文基于国产钟的噪声特性,在最优控制理论的框架下研究了线性二次高斯控制算法,该算法属于闭环控制算法,从同步时间、频率控制准确度和频率控制稳定度方面研究国产钟性能,最后分析了不同控制间隔对国产钟性能的影响.结果表明随着二次损失函数中约束矩阵W_(R)的增大,同步时间延长,控制准确度降低,控制短期稳定度提高.W_(R)相同情况下,随着控制间隔的增大,同步时间延长,控制准确度降低,控制短期稳定度提高,对于W_(R)=1时,控制间隔为1 h的同步时间为5小时,控制准确度为1.83 ns,1 h的Allan偏差为1.81×10^(-13);控制间隔为8 h的同步时间为28 h,控制准确度为4.48 ns,1 h的Allan偏差为1.48×10^(-13).控制国产光抽运小铯钟的中长期稳定度都得到提高.

不同结构参数对喷头雾化特性的影响规律

针对目前雾化喷嘴存在的雾化压力高、雾化范围小等问题,设计了一种雾化喷头,并分析了该喷头的雾化特性.利用激光粒度测试仪探究压力为0.15~0.30 MPa、出口直径为0.3~0.9 mm等条件下对喷头雾化锥角、速度场和液滴粒径的影响,获取了不同试验条件下流场流动特性的变化规律:在低压力下,雾化锥角受喷头出口直径的影响较大,出口收缩角越大则雾化特性越优良;出口直径为0.9 mm的喷头,喷腔长孔比为1、出口收缩角为75°时更能实现大范围的作业;随着喷雾压力增大,水滴速度最大值也显著增大,但压力对雾化流场整体速度分布趋势的影响不大.水滴直径也随着喷头出口直径增大而增大,且喷头出口直径对水滴直径影响显著,但水滴直径相同时,出口直径越大,水滴速度越小.该结果为雾化喷头在中低压范围内的应用提供了理论参考.

一种改良微网式雾化器的设计与应用

该研究设计了一种改良微网式雾化器。该雾化器整机尺寸小、易携带,兼具超声雾化器的低噪声运行与空气压缩式雾化器的雾化颗粒直径小的特点。该雾化器在设计阶段充分考虑使用中可能出现的问题,通过斜角杯底雾化杯设计、清洁模式设置、微网式喷头采用振动筛网雾化网片等方法,克服了目前市面上微网式雾化器的残留药液量较大、雾化网片易堵塞、产热效应较高、雾化颗粒直径过小的缺点。经用户体验反馈,证明该改良微网式雾化器使用方便,功能完善。

单原子修饰原子簇的多配位Cu基催化剂上CO_(2)高选择性电还原CO的研究

随着可再生能源发电成本的持续下降和电催化技术的迅猛发展,人们开始重新审视能源燃料和化学品的生产方式.近年来,H2O和CO_(2)等小分子的电催化转化反应已成为研究热点.特别是,CO_(2)还原反应(CO_(2)RR)作为将CO_(2)电化学还原为高附加值产品的一项变革性的技术,备受关注.在CO_(2)RR的众多产物中,CO具有重要的地位,它可以通过费托合成工艺直接用于合成醇、醛、酮、酸及烃等化工产品.然而,将CO_(2)电催化转化为CO在整体效率方面仍面临诸多挑战.因此,设计并制备高效、经济且耐用的电催化剂已成为CO_(2)RR领域发展的研究重点.本文采用简单的配体辅助负载策略制备了铜单原子修饰的铜原子簇催化剂(Cu SA/ACs).球差校正的高角度环形暗场扫描透射电子显微镜结果表明,铜以单原子和原子簇的形式存在.采用X射线吸收精细结构谱和X射线光电子能谱(XPS)分析了铜原子的电子和配位结构,证明了Cu-N键和Cu-Cu键的存在.电化学性能测试表明,与铜单原子催化剂(Cu SACs)相比,Cu SA/ACs催化剂展现了较好的CO_(2)RR性能,其CO的转化法拉第效率从27.15%提高到98.94%,电流密度是Cu SACs的3.6倍.此外,将该催化剂组装成流动电解池,在600 mA cm-2的高电流密度下,CO选择性达到93.06%,阴极的最高能量效率达61.9%,优于大多数CO_(2)还原制备CO的催化剂.为了明确铜单原子组分引入对铜原子簇性能提升的原因,通过电化学原位红外光谱研究催化剂在服役条件下的表面物种吸附.结果表明,Cu SACs催化剂的单原子活性中心在CO_(2)RR过程中受到H2析出反应的困扰,活性中心表面的吸附物种主要为H2O而不是CO_(2),从而导致CO_(2)还原性能较差;在Cu SA/ACs催化剂表面,其活性中心由单原子和原子簇协同组成,CO_(2)主要吸附在原子簇上,单原子和原子簇协同作用促进了H2O的解离过程,为CO_(2)质子化提供丰富的活性氢,进一步加快CO_(2)RR的反应动力学.密度泛函计算和差分电荷密度分析结果表明,单原子的引入优化了原子簇的局域电子结构,诱导d带中心靠近费米能级,从而优化了*COOH中间体的形成能和CO的脱附过程.综上,本文通过合理的活性位点设计实现了多位点的耦合协同,提升了铜基催化剂对于CO_(2)RR的催化活性,优化了铜基催化剂上CO_(2)到CO的选择性,通过机理研究加深了对铜基催化剂上CO_(2)转化模式的认识,为设计高效催化剂提供新思路.

锐钛矿型TiO_(2)负载Ni单原子用于催化丙烷脱氢

丙烯市场需求日益增长,丙烷脱氢(PDH)被认为是最有前途的丙烯定向生产技术之一.作为PDH商业催化剂,贵金属Pt的高成本和CrO_(x)基催化剂的毒性使它们的发展受到限制.镍基催化剂因具有廉价、环保的特点,在多种催化反应的应用中引起了研究人员的广泛关注.然而,镍在高温烷烃脱氢反应中的应用较少,目前,保持反应中镍(II)物种的稳定存在仍然是镍基PDH催化剂的主要挑战.近来,单原子催化剂(SAC)在烷烃碳氢键活化过程中表现出优异的催化性能,具有较好的丙烯选择性和出色的稳定性.当镍以单个原子的形式分散在载体上时,它更有可能以带正电的状态存在,但金属单原子的稳定存在是具有挑战性的.本文以锐钛矿型的二氧化钛为载体,采用等体积浸渍法分别制备了0.05 wt%载量的单个原子分散的催化剂(Ni SAC,Ni_(1)/A-TiO_(2))和5 wt%载量的纳米颗粒(NP)催化剂(Ni_(NP)/A-TiO_(2)).结合球差电镜、原位漫反射傅里叶变换红外光谱和X射线吸收光谱等表征结果表明,Ni SAC催化剂主要含有单个Ni原子,以Ni(II)价态孤立地分散在载体上,而Ni_(NP)/A-TiO_(2)催化剂中的Ni物种主要以纳米粒子(1±0.2 nm)的形式存在.在580℃的PDH反应中,Ni_(1)/A-TiO_(2)催化剂表现出较好的本征活性和丙烯选择性,而且比相应的Ni NPs催化剂具有更好的抗积炭稳定性,在Ni_(1)/A-TiO_(2)上得到的丙烯产率约为1.96 molC_(3)H_(6)gNi^(-1)h^(-1),超过NiNP/A-TiO_(2)样品(0.03 molC_(3)H_(6)gNi^(-1)h^(-1))的65倍,Ni SAC催化剂的丙烯时空收率(STYC_(3)H_(6))约为0.2 kg h^(-1) kg_(cat)^(-1),与文献报道的大部分非贵金属催化剂STY值相当(0.02-0.3 kg h^(-1) kg_(cat)^(-1)).还原后的TiO_(2)载体因具有丰富的氧空位(OVs)和配位不饱和的Ti^(3+)表现出一定的活性,而Ni SAC得到了更高的丙烷转化率,但Ni单原子的引入并没有增加OVs和Ti^(3+)的浓度,Ni单原子催化剂的活化能低于纯载体,说明两者的活性位不同.此外,在还原条件下,由于Ni NPs与TiO_(2)载体之间的强相互作用,Ni NPs位点被TiO_(x)覆盖层(~2 nm)包裹,从而显示出较差的反应活性.综上所述,本文报道了Ni单原子催化剂在丙烷直接脱氢反应中比相应的Ni NP催化剂表现出更好的反应性能,体现了具有孤立活性位点的单原子催化剂在丙烷脱氢反应中的优势,为今后探究可用于丙烷脱氢反应的单原子催化剂的制备和应用提供参考.

冷镱原子光钟绝对频率测量及相关跃迁研究的进展

光学原子钟的稳定度和不确定度都已全面进入小数10-18量级,是目前最精密的时间频率测量工具之一。光学原子钟已在精密测量和基础物理研究等尖端科研领域展现出潜力,并有望重新定义时间单位“秒”。镱原子光钟因其独特的能级优势而成为了目前世界上发展最成熟、研究最广泛的光钟之一。镱原子钟跃迁的绝对频率测量和镱原子相关跃迁光谱的精密测量具有重要意义。综述了冷镱原子光钟的钟跃迁6s 21 S 0-6s6p 3P 0能级绝对频率测量的国内外进展,并介绍以7.3×10^(-16)的不确定度测量镱原子钟跃迁绝对频率的实验,测量值为518295836590863.30±0.38 Hz。综述了利用已完成绝对频率测量的镱原子光钟为基准,对镱原子的649,770和1389 nm抽运光的对应跃迁绝对频率进行精密测量的结果。

First-Order Quantum Phase Transition for Dicke Model Induced by Atom-Atom Interaction

In this article, we use the spin coherent state transformation and the ground state variational method to theoretically calculate the ground function. In order to consider the influence of the atom-atom interaction on the extended Dicke model's ground state properties, the mean photon number, the scaled atomic population and the average ground energy are displayed. Using the self-consistent field theory to solve the atom-atom interaction, we discover the system undergoes a first-order quantum phase transition from the normal phase to the superradiant phase, but a famous Dicke-type second-order quantum phase transition without the atom-atom interaction. Meanwhile, the atom-atom interaction makes the phase transition point shift to the lower atom-photon collective coupling strength.

基于磁电耦合作用下雾化效率影响参数研究

针对高压静电雾化的作用原理,以提升静电雾化的雾化效率为最终目标,加入了磁场,以磁电耦合的方式来达到提高雾化效率的目的。以磁场加电场为主要研究对象,以喷针在磁场与电场中的液滴变化形态以及粒径密度为参考,通过有限元软件对磁场与电场进行数值模拟,观察液滴在微观状态下的运动模式,进行电场与磁场的调整。自行设计和构建了实验装置,通过对不同参数状态下的液滴进行分析,以净化实验腔室内CO的浓度作为评判指标,从而验证磁电耦合作用及改进后机械装置的可行性,实验表明,磁电耦合装置的设计增加了静电雾化的整体雾化效率,在同等条件下,其净化CO浓度降低了11%,雾化颗粒的分布密度也提高了5%左右。

太赫兹里德堡态下阻塞效应的调控研究

里德堡原子具有很大的极化率和跃迁偶极矩,因此它对外界电磁场非常敏感,结合量子干涉效应可实现太赫兹场的高灵敏度探测。采用外加电场的方式来调谐太赫兹里德堡激发态能级至Förster共振,转变了原子间相互作用的方式,进而改变了阻塞区域的大小。通过对比范德瓦耳斯和偶极–偶极2种作用方式下的主量子数以及共振激光拉比频率的变化对阻塞区域的影响,发现Förster共振电场调谐下的偶极–偶极相互作用导致的阻塞效应更强,造成的阻塞区域半径可以是范德瓦耳斯相互作用下的2~3倍。根据这一特点,可利用外电场调控里德堡原子间相互作用来增强阻塞效应,这对太赫兹里德堡跃迁中高质量单光子的制备以及原子检测准确度的提高具有参考意义。

某双油路离心式喷嘴雾化性能分析

燃油喷嘴的雾化对于解决航空发动机燃烧室问题是至关重要的,为探究某双油路离心式喷嘴的雾化性能,运用两相界面追踪流体体积(Volume of Fluid,简称VOF)方法对该喷嘴的内外部流场进行数值仿真。以双油路离心喷嘴的雾化锥角、质量流率以及液膜厚度作为雾化性能指标,分别模拟出主油路单独供油、副油路单独供油以及主副油路同时供油三种不同工作模式在不同压差条件下喷嘴燃油流动的稳态情况,获得双油路离心喷嘴的雾化性能指标并对其影响规律进行研究。结果显示:数值仿真能较好地模拟出喷嘴的雾化特性,随着压差增大,扩口式主油路单独工作时的雾化锥角减小,平口式副油路单独工作时的雾化锥角增大。当主、副油路同时工作时,雾化锥角随压差的增大而增大且始终处于单路单独工作时的雾化锥角之间;质量流率随着压差的增大而增大且增幅逐渐减缓;液膜厚度在低压区随压差的增大而迅速减小,随后趋于稳定。

3种脱硫喷嘴雾化特性对比试验

为了解不同类型脱硫喷嘴的雾化特性,选取螺旋喷嘴、实心锥喷嘴和空心锥喷嘴作为研究对象,用清水作为试验工质,结合激光粒度分析仪研究这3种脱硫喷嘴在不同供水压力下的射程、流量、雾化角、雾滴粒径等性能参数的变化规律.试验结果表明:(1)喷嘴的雾滴粒径与供水压力呈现负相关,流量、射程、雾化角与供水压力均呈正相关.(2)螺旋喷嘴的流量变化最大,其流量系数为0.495;实心锥喷嘴在供水压力逐渐增加的情况下流量变化不明显.(3)在0.2 MPa的初始供水压力下,螺旋喷嘴的雾化角就远大于实心锥喷嘴和空心锥喷嘴的雾化角,达到148.6°;在相同供水压力下,螺旋喷嘴的射程较其他2种喷嘴的射程小.(4)3种喷嘴的雾滴粒径在0.2 MPa的初始供水压力下均较大,雾化效果不佳;随着供水压力的增加,雾滴体积频率的最大值呈现往粒径减小的方向移动的规律.综合雾化特性的结果,螺旋喷嘴的雾化性能较好,比较适合用于实际生产过程中.

气田高含盐采出水旋转雾化影响因素数值模拟

雾化后的液滴粒径越集中,越容易控制雾化过程,调节雾化参数可达到降低气田采出水系统的运行成本,提升处理效果的目的。采用耦合气液两相湍流理论、离散相模型和TAB(Taylor Analogy Breakup)模型,建立了基于拉格朗日方法的旋转雾化模型,对气田高含盐采出水雾化过程进行了数值模拟研究,复现了不同时刻液滴破碎过程,得到连续相空气、离散相液滴的速度矢量分布。分析旋转雾化转速、转盘直径、进液量的影响作用规律。研究结果表明,转速越快、转盘直径越大、进液量越少,雾化效果越好。研究结果可为旋转雾化器的结构工艺参数优化提供理论参考。

某工程泄水建筑物泄洪雾化范围计算分析

为了减少泄洪雾化带来的工程影响和损失,笔者结合工程实例,根据理论公式对表孔溢洪洞、泄洪冲沙洞在不同水位下的雾化范围进行估算,并依据估算结果提出针对性工程设计建议。结果表明:表孔溢洪洞在校核洪水位下雾化影响范围最大;该工程的厂区虽位于强暴雨区横向影响范围以外,但处于雾流降雨区范围之内,设计时需考虑雾化对厂区电气设备带来的不利影响;出口边坡局部位于强暴雨区和雾流降雨区范围内,需对边坡进行加固处理并采取表面防护措施,确保边坡运行安全稳定。计算成果可为工程布置、设计提供理论支撑。

原子热运动对电场量子测量的影响及修正方法

基于里德堡原子电磁诱导透明(EIT)效应的电场量子测量方法,能够突破传统基于电学原理、光学原理测量法在测量精度和灵敏度上的极限,并且具有自校准性。采用热里德堡原子进行测量具有工程应用的便捷性,但是原子热运动形成的多普勒效应会导致EIT谱峰发生频移和形变,混淆电场对原子的相干效应,从而影响电场测量精度。基于激光、电场与原子的作用机理,以及原子热力学,该文提出通过调整探测光和耦合光频率,修正原子热运动对电场量子测量影响的方法。首先,假设里德堡原子静止不动,建立和求解密度矩阵方程,描述双光子阶梯型三能级系统的EIT光谱;然后,引入温度与原子运动数学关系,将温度造成的原子热运动多普勒影响量化为探测光和耦合光频率失谐量,通过修正探测光和耦合光的频率来抵消该影响。仿真实验表明,该文提出的修正方法效果良好,该研究有利于推进基于里德堡原子电场量子测量的实用化进程。

家居香氛机的市场及性能综述

概括了中国家居香氛机的市场现状,目前香氛机的市场规模不大,但市场生机勃勃、快速增长。介绍了市场上的两种主要香氛机机型-超声波雾化香氛机、临界加热雾化香氛机的工作原理,重点介绍了智能调香机的各个功能。列举了水基和溶剂基香氛液的基本组成。总结了香氛液的香型类别,阐述了香氛的附加功能,香氛具有除异味、舒缓、放松、助眠等功效。

基于DoE实验设计的硝酸铈溶液雾化特性研究

为满足喷雾热分解法制备氧化铈颗粒需求,使用两相流空气辅助雾化喷嘴,对不同浓度的硝酸铈溶液雾化特性进行了实验研究,并使用响应曲面法对硝酸铈溶液喷雾的雾化颗粒度SMD实验数据进行了定量分析,得到了雾化颗粒度SMD与溶液物理性质及雾化环境参数之间的定量关系。本实验中溶液质量浓度为0.334~0.462、溶液体积流量为0.05 m^(3)/h和0.12 m^(3)/h、雾化空气压力为0.2~0.5 MPa。根据对获得的定量关系式分析可知,对硝酸铈溶液雾化颗粒度SMD影响最显著的因素是溶液浓度,其次是雾化空气压力,溶液体积流量对雾化颗粒度SMD的影响较小;雾化颗粒度均随雾化空气压力的升高而减小,雾化空气压力对粘性较小溶液的影响更加显著。

新型Bell型拉瓦尔管雾化喷头及其性能研究

为解决煤矿开采过程中所产生的高浓度粉尘污染问题,提出了一种新型Bell型拉瓦尔管雾化降尘技术,并设计了相应喷头。建立喷雾除尘实验平台,利用拉瓦尔管气流加速原理和液滴破碎原理,测定喷雾压力和喷雾距离对喷雾质量的影响,确定其最佳气压和最佳距离,得到了液滴在不同气压、喷雾距离的变化规律,最后研究了不同种类喷头的雾化效果并进行对比。研究结果表明,随着气压的逐步增加,喷雾D_(10)、D_(50)、D_(90)、D_(SMD)、D_(VAD)逐步减小,雾化效果与之呈正比,最佳气压为0.5 MPa;随着喷雾距离逐步增加,喷雾D_(10)、D_(50)、D_(90)、D_(SMD)、D_(VAD)逐步增加,雾化效果整体呈下降趋势,最佳范围在15~100 cm;新型Bell型拉瓦尔管雾化喷头雾化效果均优于高压喷头和超声波雾化喷头,选新型Bell型拉瓦尔管雾化喷头作为最佳喷头。

基于国际原子能机构277和381报告对直线加速器双模式光子线和电子线输出量校准研究

目的:基于国际原子能机构(IAEA)TRS 277和TRS 381《高能电子束和光子束中使用平行电离室的国际剂量测定操作规范》报告,校准加速器配置的不同档能量射线水中的吸收剂量,确保临床放疗中直线加速器输出剂量的精确性。方法:采用Elekta Infinity直线加速器,光子线能量6 MV分别为均整(FF)模式和非均整(FFF)模式;电子线能量分别为4、6、8、10、12和15 MeV。根据IAEATRS277和TRS381报告,使用PTW剂量仪、PTW30013指型电离室和PTW34001平行板电离室分别进行光子线和电子线水中输出剂量的校准,对各步骤的误差进行分析,对比采用不同标准对直线加速器的输出量水中校准的准确性。结果:6 MV的FF模式和FFF模式光子线在水中最大剂量点处的输出量分别为1.003和1.008 cGy/MU;4、6、8、10、12和15 MeV的电子线每档能量在水中最大剂量点处的输出量分别为1.003、1.002、0.998、0.999、1.000和1.003 cGy/MU。每档能量的射线在水中最大剂量点处的输出量校准为1 MU对应1 cCy,误差<1%。结论:根据IAEA TRS277号和TRS381号报告对直线加速器的输出剂量在水中进行校准,可以保证直线加速器的输出剂量的准确性。

液体表面张力对超声雾化特性的影响分析

为进一步提升超声雾化技术的效果,利用自主研发的喷雾雾化效果测试装置,系统研究了液体表面张力对喷雾粒径与雾滴数密度的影响规律。研究结果表明:随着表面活性剂溶液质量分数增加,液体表面张力先降低、后趋于稳定,其中,非离子型表面活性剂3对溶液表面张力的降低效果最显著;随着表面活性剂3溶液质量分数的增大,液体雾化粒径先减小,在表面活性剂3质量分数增至0.015%后雾化粒径呈上升趋势;随着表面活性剂3溶液质量分数的增大,雾滴数密度呈先增大后减小的变化规律。该研究对提升超声雾化效果,增强其在粉尘控制、防灭火等领域的应用具有重要意义。