SiO2纳米球的粒径均一性研究及其在硅光学共振纳米柱阵列中的应用

近年来,半导体纳米结构材料的光学共振效应作为一种重要的光调控手段被广泛应用于各类光电子器件。本文用改进的两步Stober法制备了粒径在270~330 nm之间的单分散二氧化硅纳米球,通过优化工艺参数有效改善了纳米球的粒径均一性。采用恒温加热蒸发引诱自组装方法将纳米球在硅半导体上自组装成单层膜作为掩膜,采用感应耦合等离子体技术刻蚀制备了硅纳米柱阵列并测试了其光反射谱。光谱结果表明直径在300~325 nm之间的硅纳米柱阵列可以激发四极子Mie光学共振,其在可见光波段的最低反射率低于5%,具有良好的光调控性能。

基于双参数模型核脉冲信号数字高斯成形技术

阐述了一种基于脉宽和幅度双参数的新型核脉冲信号数字高斯成形模型的研究方法。以Sallen-Key滤波器(以下简称S-K滤波器)为基础,运用基尔霍夫电流定律建立输入信号Vi和输出信号Vo之间的数学关系方程。方程解算过程中,引入脉宽和幅度双因子进行参数替代,并运用数值微分算法迭代得到一个核脉冲信号数字高斯成形的数值递推模型。通过标准指数衰减信号和实际核信号仿真验证了该模型的正确性,也进行了成形参数的确定。最后,实测55Fe核素标准谱线的结果显示在能量色散X荧光分析系统中应用数字高斯成形技术,提升了系统能量分辨率和计数通过率等性能指标,收到了良好效果。

湖北地区地表水中总α、总β放射性分布特征研究

采集湖北地区的22个地表水水样,采用蒸发法,测量水样中总α、总β放射性水平,并依据相关标准,对测量数据进行了分析研究。研究结果表明,枯水期水样,总α、总β放射性水平分别为(0.008±0.007)^(0.058±0.009)Bq/L、(0.017±0.003)^(0.312±0.024)Bq/L;丰水期水样,总α、总β放射性水平分别为(0.011±0.006)^(0.037±0.016)Bq/L、(0.103±0.027)^(0.389±0.082)Bq/L。成人饮用监测水样所致年有效剂量在0.006~0.022 m Sv/a,远低于世界卫生组织推荐值0.1 m Sv/a;工作区地区地表水在枯水期和丰水期的放射性水平均未超过国家生活饮用水卫生标准限值。所测地表水不用采取任何降低其中放射性污染物的措施就可作为饮用水水源。

氧等离子体处理对GaAs表面单层自组装SiO2纳米球薄膜的影响

二维纳米阵列结构因其重要的光学性能被广泛应用于各类光电子器件。本文对自组装单层SiO2纳米球掩模刻蚀法制备GaAs纳米柱二维阵列结构的关键工艺技术进行了研究。采用旋涂法在GaAs表面制备自组装单层SiO2纳米球,重点研究了GaAs表面氧等离子体亲水处理工艺对纳米球排列特性的影响,获得最佳工艺条件为功率配比100 W+80 W、腔室压力4 Pa、氧气流量20 mL/min、处理时间1200 s,并最终得到排列紧密的大面积单层纳米球薄膜。以单层纳米球为掩模,采用感应耦合等离子体刻蚀技术在GaAs表面制备了纳米柱阵列并测试了其表面光反射谱。测试结果表明,GaAs纳米柱阵列在特定波段的反射率降低至5%,远低于表面无纳米结构的薄膜材料表面高达40%的光反射。分析表明纳米柱可以激发米氏散射共振效应,从而有效降低反射率并提升光吸收。

瞬发裂变中子测井中水层厚度影响的研究

由于我国对铀矿的需求日益增大,所以要增加对铀矿资源的勘查及开采的力度。我国常用的测量方法主要是γ测井,但存在铀镭平衡系数的影响,γ强度测量法实质上是探测铀的衰变产物的γ强度,通过它间接测量铀的含量。只有当铀镭处于平衡状态时才是准确的,如果碰到放射性不平衡的地区,这种方法就不宜使用,所以就推动了可以直接测量铀的瞬发裂变中子测井的发展。对瞬发裂变中子测井进行了详细的解释,并对瞬发裂变中子测井实际测量中水层的影响做出了分析。

数字化γ能谱测量系统中的脉冲基线估计与扣除方法

在γ能谱测量系统中,基线的估计与扣除一直是脉冲幅度测量处理过程中的一个重要环节。随着γ能谱测量系统的数字化,基线的估计与扣除方法也需要作相应的改进。目前相对复杂的算法只能是先对输入射线脉冲经数字化采样后,再在计算机上编程实现,不适用于以现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)等为核心的数字化系统。部分可以在FPGA上实现的算法,在估计基线时没有充分考虑正常核脉冲信号对基线的影响,精度和实时性相对不足。为解决这一问题,本文提出了一种可在FPGA上实现的脉冲基线估计与扣除方法。该方法通过对采样得到的原始脉冲信号进行去异常滑动平均滤波法,进而求得原始输入脉冲的直流基线,并对该基线进行扣除。而脉冲基线的扣除,必将降低仪器后续处理的复杂度。经实验验证:此方法算法简单、精度好、灵敏度高、可在FPGA上编程实现、可以抑制低频干扰和温度漂移等因素对基线的影响,能够在一定程度上提高能量分辨率,抑制谱线漂移。该方法不仅可以用于数字化γ能谱测量系统,也可以应用于测量其他类型射线(如X射线)的数字化谱仪。

铀矿测井中驱动中子管离子源高压脉冲电源设计

脉冲中子测井是进行铀矿勘探的重要方法,常采用控制中子管离子源启/停的方式实现脉冲中子源的输出,其边沿特性取决于离子源的高压电源性能。论文针对铀矿脉冲中子测井的特点,设计了驱动中子管离子源的专用高压脉冲电源。通过数字化芯片CPLD控制高压MOS管,实现脉冲频率与占空比可调、特别是脉冲下降沿时间极短的高压脉冲电源(仅为0.2μs),确保中子管输出的脉冲中子源能够实现锐截止,满足铀矿脉冲中子测井行业中进行瞬发裂变中子测井时的特殊要求。

核脉冲信号数字梯形成形方法

介绍了一种核脉冲信号的数字梯形成形算法。利用函数卷积法实现了梯形成形的递推算法。该算法是核信号滤波成形的常用方法,它的实现提高了系统的时间和能量分辨力。利用Matlab7.0软件,完成了对理想核脉冲信号和实际探测器输出信号的计算机模拟仿真与分析。该算法可以根据实时信号改变参数配置,优化滤波器并显示成形结果。

PET核孔膜制备纳米钯及其形貌观测

采用径迹蚀刻的聚酯（PET）膜制作核孔膜模板,辅助电化学沉积法制备了纳米钯。利用扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线光谱仪（EDX）对纳米钯的形貌和成分进行了表征。结果显示,在沉积电位为-0.65V时,此法制备的纳米钯颗粒均匀,且呈阵列分布,长径比分布范围为5-70。

CDEX-10中PMT的测试装置和DAQ系统设计

中国暗物质实验CDEX-10探测器的光电倍增管(PMT)工作在87.3K的液氩中,PMT使用前必须要获取低温环境下的性能参数。实验基于快速模数转换器(FADC)V1729a和VS2008平台设计了PMT测试实验的数据获取(DAQ)系统。并采用root软件包建立了数据处理系统,探索了减小系统误差的数据处理方法,完成了PMT常温和低温下的单光电子、暗计数、增益线性等测试实验。

小型电子感应加速器主控系统研制与成像测试

为实现小型电子感应加速器的国产化,研制了一台加速器主控系统,包括励磁电源电路、电子注入电路、电子俘获电路、电子偏转电路。励磁电源电路采用励磁绕组与电容组构成的电感电容并联(Inductor-capacitor parallel,LC)谐振电路,励磁绕组在机头磁极气隙处产生符合电子稳定加速的磁场;电子注入电路利用热阴极电子枪提供电子源并将电子初步加速引入到加速腔里面;电子俘获电路产生一个脉冲辅助磁场辅助电子俘获;电子偏转电路利用脉冲磁场瞬间提高中心磁通量使电子束从平衡轨道偏转到靶上发生韧致辐射产生X射线。联合加速器机头测试,产生的X射线穿透力达到276 mm,空气丝分辨2 mm,空间分辨率3 mm,反差灵敏度符合成像要求,可满足一定类别的辐射型货物与车辆检查系统。

脉冲中子-裂变中子探测铀黄饼的MCNP模拟

利用MCNP程序模拟研究脉冲中子-裂变中子探测铀黄饼,采用脉冲式中子源,利用氦三管中子探测器记录裂变中子,得到铀黄饼中的铀含量信息。通过对14 MeV脉冲中子源和产生的裂变中子在不同铀含量模型中的输运计算,分析了裂变中子与铀含量的关系。结果表明:利用裂变超热中子衰减时间谱,可以确定铀黄饼中的铀含量;通过对热中子衰减时间谱进行校正,可以提高铀黄饼中铀含量计算结果的准确度。

多通道能谱仪通道切换电路设计

多通道能谱仪是实现多点能谱分析的重要仪器,为解决通用多通道能谱仪输入通道之间不能相互切换的问题,设计了通道切换电路。通过低内阻、高带宽的开关阵列芯片控制能谱仪各输人通道和多道脉冲幅度分析仪之间的核脉冲信号传输,实现通道切换,确保了信号不失真,信号幅度衰减少,对能谱仪的分辨率影响小,利用485总线实现远程控制切换,电路可长时间稳定工作,满足多通道能谱仪通道切换的特殊要求。

FPGA-ARM数字γ能谱仪设计

介绍了基于FPGA与ARM的数字γ能谱仪软硬件系统设计及实现.硬件设计方面采用信号调理电路、外置模数转换电路、FPGA和ARM电路,其中外置ADC芯片可实现最高达65 MHz的采样速率,软件方面在FPGA中实现核脉冲数字信号处理,ARM实现与FPGA和上位机的数据传输及控制.实验结果表明:本方案研制的γ能谱仪,仪器性能达到要求,已应用于铀矿测井的γ能谱测量.

利用Origin软件对氡室补氡数据进行拟合分析

应用Origin软件对AlphaGUARD测氡仪的氡室补氡数据进行分析。在推导了氡室补氡模型的基础上,采用自定义函数的方式进行曲线拟合,并对拟合结果和误差进行了详细说明。该数据拟合方法操作简单,精确度高,有一定的实用价值。

液氩探测系统的设计与信号分析

中国暗物质实验组将对暗物质(弱相互作用粒子)进行直接探测,其中CDEX-10的项目中将利用低阈值高纯锗作为主探测器,液氩作为反符合系统并且为高纯锗提供低温环境。液氩探测系统的性能研究和信号分析,是液氩反符合系统的关键技术。该项目通过搭建小型的液氩信号采集实验装置、建立数据采集和数据分析系统,完成了整个系统的调试和液氩中宇宙线的信号分析;得到了液氩中信号的波形特性以及甄别因子;为暗物质中液氩纯度的研究和TPB镀膜的研究奠定了基础。

基于反射地震方法勘探深处汶川地震发震断裂科钻4号孔(WFSD-4)精确定位

通过深钻资料直接获取发震断层信息,有助于理解地震发生机理以及地震引起的深部结构和物质成分的改变。然而,如何确保钻探孔位位于最有利于穿过地震断层的位置,需要地球物理资料进行约束。为了探查龙门山断裂带北段的地壳深部结构,获取汶川地震的发震断裂特征,拟在北川-映秀断裂北段实施一口科学钻探(钻孔编号为WFSD-4)。钻孔选址要求钻穿北川-映秀断裂,同时尽可能多地穿透与地震断层滑动相关的地质体和目的层。基于该钻孔的科学目标,开展了针对断裂带深部结构的高精度地震探测工作,在垂直于断裂带的方向布设了两条高精度深反射地震测线。在数据采集和处理的过程中分别采取了针对断裂带特征的采集方案和特殊处理方法。最终,根据获得的剖面解译结果,确定了WFSD-4井的地表位置和钻深路线。通过与实际钻探结果进行对比,证明了反射地震方法应用于汶川地震断裂带科学深钻选址的可行性,为进一步研究断裂带深部结构奠定了基础。

长距离高速测井通信系统设计

为避免很多测井系统需使用多芯电缆才能实现通信的问题,设计了一套基于直流电力线载波的长距离高速测井通信系统.该系统采用DSP微处理器,用500 kHz方波作载波,以2ASK调制方式调制,电路简单,性能良好,波特率高达57600 bps,只需使用单芯屏蔽电缆即可完成长距离的大数据量信号通信,非常适合对测井系统体积重量有限制,需要传输大量数据的测井场合.

连续式水氡测量装置测量结果的不确定度评定与优化

依据连续式水氡测量装置的测量数据及相关参数,分析和评定了水氡放射性测量中水氡浓度测量结果的不确定度。研究结果表明,在水氡浓度约为7 227 Bq/m^3时,水氡测量结果的不确定度为6.8%(k=2)。根据测量不确定度评定结果提出相应的优化方案,可使得测量不确定度降为5.0%。

铀矿岩芯放射性核素^(238)U的γ能谱分析

本文利用CANBERRA公司提供的Falcon便携式HPGeγ谱仪,在室内采用相对测量方法对岩芯(主要是核素238U)进行放射性核素分析,实验中所用标准物质为国家二级铀矿标准物质。实验中对五个已知238U含量样品进行了测量,已知样品中放射性物质238U的含量由"东华理工大学分析测试研究中心"提供。对五个已知含量样品进行能谱分析得到的238U结果与化学分析存在一定的误差。实验说明,在分析岩芯样品中238U含量时,γ能谱方法与化学方法相比,可以较准确测出其放射性核素的含量,并且具有制样过程简单、没有引入杂质、分析时间少等优点。