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。

原子力显微镜-扫描电子显微镜共定位表征系统的研发与应用

微纳加工过程中,常有样品需要进行聚焦离子束(FIB)溅射、切割,扫描电子显微镜(SEM)以及原子力显微镜(AFM)表征,而这三类仪器都需要将样品固定在样品台上才可测试,固定不佳会影响表征结果.但固定好的样品在不同仪器之间转移、拆卸、再固定的过程中极易受到破坏.基于以上问题,设计了AFM-SEM-FIB样品共定位系统,可实现样品在此三种仪器之间的无损转移及共定位,避免珍贵样品破坏及目标丢失,以及解决AFM扫描无法控制方向、迅速调整位点等问题.在微纳表征中有优异的表现,系统已被开发成产品并量产销售.

类锂原子激发态能量的双参数微扰法研究

基于双参数微扰法,结合双重微扰方案,对类锂原子低激发态1s^(2)ns(n=3,4,5)的能量进行了计算.所得结果与实验值吻合,相对误差小于0.8%,并发现在这些激发态中电子仍可看作处于特定的圆轨道,呼应了玻尔理论中的定态假设;随着体系激发态变高,内层电子的有效核电荷数基本不变,外层电子的有效核电荷数逐渐降低.这些研究加深了对原子中与电子相关效应的认识.

小尺寸金属纳米线力学行为的原位电镜研究进展

金属纳米线在信息采集、存储以及超灵敏传感器等方面被广泛应用。在实际应用中,金属纳米线常处于应力状态下,对关键器件的性能稳定性有直接影响。原位研究金属纳米线在应力作用下的塑性变形原子机制是确保重要元器件在复杂环境下依旧保持稳定的物理性能输出的实验依据。本文介绍了纳米力学原位实验技术的研究进展和纳米材料力学性能曲线的测量策略;在此基础上,从材料的尺寸效应出发,总结了不同直径尺寸金属纳米线的位错、孪晶、表面原子扩散等变形机制与纳米线力学性能之间的相关性;展望了小尺寸金属纳米线原位纳米力学技术和原位实验研究的发展方向。

电子结构对单原子催化剂电催化性能影响的研究进展

单原子催化剂由于其独特的电子结构和最高的原子利用率,在各种催化体系中具有广阔的应用前景。调节SACs催化剂的电子结构是其进一步发展的关键,可以通过调节电子性质来优化催化剂的吸附能和键能,从而提高催化活性和稳定性。本文通过SACs的电子结构及其相关知识,对SACs在催化中的作用有了全面的了解。由于电催化是一种减少碳排放和利用可再生能源的技术,并且作为解决日益严重的空气污染问题的方法而受到越来越多的关注,因此高性能催化剂的设计至关重要。为此,讨论了各种电子性质,如能带结构、轨道杂化和相关自旋态等。本文讨论了SACs的电子结构对其电化学催化性能的影响,并探讨了其与SACs活性和稳定性的关系。了解催化过程中电子结构的基本原理,可以为今后各种催化反应中催化剂的设计提供合理的指导。

中高Z元素原子、离子的电子碰撞电离与激发截面快速计算方法

中高Z元素的原子数据如碰撞电离和碰撞激发截面在聚变工程、X射线与物质相互作用等工程及研究领域有非常广泛的需求.高能量密度等离子体中存在从基态到激发态的原子和各价态离子,其碰撞电离和碰撞激发截面需要分别计算.本文以73号元素钽(Ta)为例,基于相对论性Dirac-Fock理论和扭曲波模型计算了基态Ta原子到Ta^(72+)离子在入射电子能量范围为1-150 keV的碰撞电离与碰撞激发截面,并与相关实验和理论模型符合较好.通过分析Ta的碰撞电离和碰撞激发截面数据中的规律,给出两种减少计算量的方法:对初态能级进行随机抽样、筛去贡献小的反应道,并对计算量的优化程度和误差做出评估.最终结果可在误差5%内将计算效率提高一个数量级,本文所提方法可推广至其他中高Z元素的计算.

双能量CT电子云密度和有效原子序数在甲状腺良恶性结节鉴别诊断中的价值

目的探讨双能量CT电子云密度(Rho)及有效原子序数(Z)在甲状腺良恶性结节鉴别诊断中的价值。方法回顾性分析2023年3月至12月在中山大学附属第三医院岭南医院经病理证实的68例甲状腺结节患者影像资料。68例中,良性结节31例、恶性结节37例,均于术前1周内接受颈部CT平扫联合增强双能量扫描。利用后处理工作站重建动脉期、静脉期Rho及Z图并测量其数值,比较甲状腺良性与恶性结节的Rho值及Z值,分析差异有统计学意义的双能量参数,利用受试者操作特征(ROC)曲线分析其在甲状腺结节良性与恶性中的鉴别诊断效能。结果动静脉期Z值和静脉期Rho值在甲状腺良性与恶性结节间比较差异均无统计学意义(P均>0.05),动脉期Rho值在甲状腺良性与恶性结节间比较差异有统计学意义(P<0.05),甲状腺恶性结节的动脉期Rho值高于良性结节,其ROC曲线下面积为0.711(95%CI 0.586~0.836),灵敏度为73.0%,特异度为64.5%。当动脉期Rho值为38.60 Hu时,其鉴别诊断效能最高。结论双能量CT动脉期Rho值对甲状腺良恶性结节的鉴别诊断有一定价值。

簇-金属氧化物助剂电子相互作用调控的Ru原子簇催化剂用于温和条件下合成氨反应

氨是重要的化肥原料,也是颇具潜力的氢能源载体,对于可再生能源的储存、运输和终端利用至关重要.然而,传统Haber-Bosch工艺合成氨的反应条件苛刻,需要高温高压条件,并消耗大量化石能源及排放大量二氧化碳.可再生能源电解水制氢耦合温和合成氨新技术(eHB),不仅能实现可再生能源电力的“消纳和调峰”,而且可进行低成本、跨地域长距离存储运输,并可将“绿氨”与氢能产业相结合.然而,现有的高温高压合成氨催化剂与eHB工艺相不匹配,因此,迫切需要开发温和条件下高效合成氨催化剂技术,以实现可再生能源电力电解制氢体系和合成氨技术互补融合.目前,虽然助剂对于Ru基纳米簇(≥1 nm)合成氨催化剂的影响规律已得到了广泛研究,但它们对于Ru原子簇催化剂的作用机制尚不清楚,需要进一步揭示.本文考察了Ba及Ce助剂对Ru原子簇催化剂的影响规律,并分析了其作用机制.首先,通过简单的浸渍法将Ba和/或Ce物种掺杂到Ru原子簇催化剂(2 wt%Ru ACCs),制得Ba/Ce/2 wt%Ru ACCs催化剂;然后,通过一系列实验考察了这些催化剂的合成氨性能,并利用多种表征手段对其进行了深入分析.合成氨性能测试结果表明,添加Ba和Ce助剂后,2 wt%Ru ACCs催化剂的合成氨速率明显提高,在400℃和1 MPa下,Ba/Ce/2 wt%Ru ACCs催化剂的合成氨反应速率达到56.2 mmolNH_(3) gcat^(-1) h^(-1),是2 wt%Ru ACCs的7.5倍,且催化剂表现出较好的稳定性,在稳定运行140 h后活性未见明显降低.球差校正电子显微镜和X射线吸收精细结构谱结果表明,负载Ba和/或Ce后,Ru以Ru_(3)原子簇形式存在.X射线吸收近边结构谱和X射线光电子能谱结果表明,Ru与Ba及Ce物种之间存在较强的簇-金属氧化物助剂电子相互作用,可促进电子转移到Ru物种,形成富电子状态的Ru,进而促使电子转移到N_(2)的p*反键轨道,提高温和条件下合成氨反应速率.利用25%N_(2)+75%D_(2)气氛下的原位红外光谱研究催化剂的合成氨反应机理,结果表明,在Ba/Ce/2 wt%Ru ACCs催化剂表面同时检测到N_(2)D_(2)物种和N_(2)D_(x)物种的振动吸收峰,说明添加Ba和/或Ce物种没有改变Ru原子簇催化剂活化N_(2)的方式,N_(2)仍是通过加氢的路径合成氨.综上,本文考察了助剂对Ru原子簇的影响规律,揭示了其作用机制,为设计高效的温和条件合成氨催化剂提供参考.

电热合金成分对陶瓷雾化芯性能的影响

为研究电热合金组分对电子烟雾化器性能的影响,通过采用含有不同镍铬铁元素比例的导电浆料进行厚膜烧结工艺,制备了一系列陶瓷加热雾化器,并对其加热温度、雾化寿命和总颗粒物(TPM)进行了检测分析。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、高速温度采集器和电子烟吸烟机评估了电极成分和表面形态对雾化器性能的影响机制。研究结果表明:(1)在相同功率输出条件下,增加电极中的镍和铬含量,减少铁含量,将提高雾化器的加热温度、疲劳寿命,同时能减小雾化器随着吸烟次数增加而引起的TPM波动;(2)印刷烧结合金电极中镍铬铁元素的含量变化对电极电阻率变化影响不大,电极印刷厚度对电阻值有更为显著影响;(3)合金电极表面制备形成致密熔融金属状态,能够提高电极的传热效率并增加电极表面温度,产生更高的雾化效率。

用经典力学计算氢原子和电子偶素基态能量

笔者对云南大学陈景教授的用经典力学计算氢分子键长、键能及力常数的理论模型进行推广,采用经典力学的方法,分别计算了氢原子和电子偶素的基态能量,得到的理论计算值分别为13.6 eV和6.8 eV,理论计算值与实验值一致。理论模型直观,计算方法简单且计算结果精确,同时未添加任何人为性的参数。

10种有机酸对电子烟中陶瓷雾化芯的重金属迁移影响

为研究10种有机酸对电子烟中陶瓷雾化芯的重金属迁移影响,配制不同含量有机酸的电子烟烟液,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对陶瓷雾化芯在加速老化条件下迁移至烟液及气溶胶中的金属元素进行测定,评估重金属在该陶瓷芯中的雾化效率及有机酸的影响。结果表明:烟液、气溶胶方法中各元素的检出限分别均<10µg/kg、≤0.055µg/100口;不同类型和含量的有机酸对重金属的迁移影响不一,柠檬酸、乳酸、苹果酸、乙酸对金属元素的迁移影响相对较大。各元素在气溶胶中的雾化效率为21.2%~45.9%。与未添加有机酸的空白对照组相比,柠檬酸、乳酸、乙酸、苯甲酸、苹果酸对气溶胶中Ni含量提升有显著影响(P<0.05),柠檬酸对气溶胶中Cu含量提升有显著影响,5种酸对其他元素无显著性差异(P>0.05)。该方法准确可靠,适用于评估电子烟烟液及气溶胶中有机酸对陶瓷芯的重金属迁移影响。

同步辐射在原子分子物理研究中的应用

同步辐射是电子以接近光速做圆周运动或蛇行运动时,沿着运动轨道的切线方向发出的电磁辐射,或称为光。这种辐射覆盖了从红外线到硬X射线的宽幅波段,并且具有亮度高、相干性好等优点。特别是在软X射线和硬X射线波段,同步辐射光源是唯一兼具高亮度和波长可调谐的光源,为研究原子分子与光子的相互作用过程提供了高度精细的实验利器,并由此打开解析微观世界新的大门。文章从同步辐射的产生过程剖析其关键要素,并综述了同步辐射在原子分子物理研究中的最新进展。

光电关联显微镜技术快速定位样品台的设计及应用

光电关联显微镜技术结合了光学显微镜与电子显微分析技术,可获得样品同一位置的光学图像和高分辨电子图像,以实现更全面准确的样品表征,因而被广泛应用于材料科学、光学工程等学科.相较于传统非联用技术,光电关联显微镜技术可快速获取同一区域样品对应的光学图像、电子图像以及光谱信息等样品特征.为此,通过微纳加工技术制备了带有快速定位功能的光电关联显微镜样品台,结合能谱定位系统实现特定区域样品快速定位、跨尺度多维度表征,对相关科研工作具有重要意义.

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。

原子制造过程的可视化与原位检测

原子制造是指将能量直接作用于原子,对原子进行精准可控去除、增加等操作,从而调控材料结构和性质的技术。为实现原子制造的精准性和可控性,跨尺度的实时观察与检测势在必行。原位透射电子显微技术不仅能在原子尺度下实时研究纳米材料结构与性质之间的关系,而且可以构建原子级器件并实现其性能的原位检测。简要综述了原位透射电子显微技术在纳米/原子精度的加工、器件构建及原位检测方面取得的重要进展,提出了当前原位透射电子显微技术在原子制造过程的可视化与原位检测领域面临的挑战和未来的发展方向。

先进表征技术在锆合金显微组织研究中的应用进展

锆合金具有良好的核性能、力学性能和加工性能,是一种重要的结构材料,在核工业、航空航天和医疗设备等领域中应用前景广泛。深入了解锆合金显微组织对于掌握其性能和性质至关重要,其显微组织(如第二相、氧化膜、氢化物等)在加工和服役过程中的演变规律及对性能影响正得到材料科学、核工程领域研究者的广泛关注。先进表征技术,如电子显微分析技术、电子探针显微技术、原位表征技术及原子探针分析技术等已被应用于锆合金显微组织研究。电子显微分析技术,可对锆合金包壳的第二相、氢化物和氧化膜的显微组织特征进行表征,为锆合金包壳材料性能的优化改进提供支持。电子探针显微技术(EPMA)是高分辨率显微技术,可对锆合金的微观结构及表面特征进行分析。原位表征技术,包括透射电子显微镜原位辐照技术、原位电化学阻抗谱技术、原位拉伸实验和原位拉曼光谱。透射电子显微镜原位辐照技术,可用于研究锆合金在辐照条件下的行为及辐照引起的微观结构变化;原位电化学阻抗谱技术,可用于研究锆合金在腐蚀过程中的阻抗模量及氧化膜厚度的变化;原位拉伸实验,可实时观察锆合金的变形行为;原位拉曼光谱,可用于检测锆合金成分及结构的变化。原子探针分析技术,可对锆合金中元素偏聚现象、氧化过程、氢的分布及纳米尺度下原子分布情况的表征。综述了先进表征技术在锆合金微观组织研究中的应用进展及存在的问题,展望了锆合金显微组织的未来研究方向。本研究为深入了解锆合金的微观结构提供了参考,深化了对锆合金组织结构及性能的认识。

冯·诺依曼,计算机和力学

电子计算机是20世纪最先进的科学技术发明之一,是力学计算的主要工具。介绍了冯·诺依曼与世界第一台电子计算机的故事。

The Strange Relationship between the Momentum of a Photon Emitted from an Electron and the Momentum Acquired by the Electron

In quantum mechanics, the energy of a hydrogen atom is minimized when the principal quantum number n is 1. However, the author has previously pointed out that the hydrogen atom has a state where n=0. An electron in the state where n=0has zero rest mass energy. However, a hydrogen atom has an energy level even lower than the n=0state. This is hard to accept from the standpoint of common sense. Thus, the author has previously pointed out that an electron at the energy level where n=0has zero energy because the positive energy mec2and negative energy −mec2cancel each other out. This paper elucidates the strange relationship between the momentum of a photon emitted when a hydrogen atom is formed by an electron with such characteristics, and the momentum acquired by the electron.

原子分辨的材料力学行为实验系统与晶界塑性原子机制

原子分辨的材料力学性能实验方法具有原子分辨功能,可实现外力作用下材料的组织结构与缺陷相互作用,以及微观结构在时间-空间演化过程的观测。受制约于高空间分辨电子光学系统的要求,透射电子显微镜的物镜极靴空间极小,原子分辨的原位力学实验系统在国际领域长期没有突破,基本属于空白。本文综述了研究小组近二十年来围绕原子分辨材料力学行为的研究工作,包括研发原子分辨的材料力学行为实验系统,在实验系统基础上发展的实验方法及开展的相关科学研究。科学研究主要在多晶金属中的晶界塑性原子机制方面取得的较系统的工作,包括发现晶粒转动位错攀移机制、晶界滑移机制、晶界位错攀移与阶错(disconnection)反应机制、晶界位错锁形核与解锁机制、晶界迁移与扩散机制、晶界发射偏位错形核孪晶机制、孪晶界位错塞积与位错交滑移机制等。上述实验系统和相关科学仪器研发上取得的进展为原子尺度动态观测材料弹塑性力学行为和界面弹塑性机制的研究提供了方法学基础。晶界塑性原子机制的科学发现有助于发展先进结构材料体系。

碱对部分水解聚丙烯酰胺分子聚集形态的转变影响

阐明碱对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)分子形貌的影响规律对其在提高原油采收率中的应用具有重要意义。使用激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)、原子力显微镜(AFM)与冷冻刻蚀透射电镜(Cryo-TEM)三种技术联用的新方法观察了碱对聚丙烯酰胺溶液宏观黏度与微观分子形态的影响规律。结果表明,碱对聚丙烯酰胺溶液宏观黏度影响较大,反映到分子微观形态中,表现为随着碱含量的增多,LSCM观察到聚丙烯酰胺分子链由初始舒展的线性状态向蜷缩状态发生转变;AFM观察到单个分子由分散细棒状形态向颗粒聚集态转化;Cryo-TEM观察到分子膜状由线性舒展状态同样向颗粒聚集态转化。