基于Unity 3D自旋磁矩共振虚拟仿真实验设计与实现

自旋磁矩共振属于磁学专业实验范畴,基于Unity 3D,利用矢量网络分析仪,设计了虚拟仿真实验,用于研究软磁薄膜材料中的电子自旋磁矩随外部交变磁场的动态响应机理,分别从实验原理、物理模型、实验步骤、数据分析等方面进行了论述。该虚拟仿真实验具有强大的数据运算及结果处理功能,不仅能仿真正确的测试过程,而且对很多错误的操作也给出了相应的结果输出。其有效缓解了实验室压力,还可惠及由于缺少设备而无法开展实验的高校。

功能纳米材料用于含铀废水的净化处理

含铀废水的净化是核环境安全和核能可持续发展所关注的重要领域,近年来,开发环境友好的高效净化修复材料成为环境放射化学领域研究的热点。纳米材料因比表面积大、反应活性强、易于功能化等特点,在环境放射性污染治理领域展现出巨大的潜能。本文综述了近年国内外用于含铀废水净化处理的功能纳米材料,包括磁性纳米材料、金属有机骨架材料、纳米零价铁材料、纳米纤维、碳纳米材料、纳米介孔材料和二维层状纳米材料,归纳总结了不同材料的优势和局限性,展望了功能纳米材料用于含铀废水治理的应用前景,以期为我国深入开展放射性污染物的控制治理研究提供参考。

分子动力学模拟钠硼硅酸盐玻璃电子辐照诱导的结构演化效应

钠硼硅酸盐玻璃作为高放射废物玻璃固化体的候选材料之一,已有大量实验对该类玻璃开展了电子或重离子的辐照效应研究.然而,在理论计算与模拟方面的工作却很少,目前主要集中于重离子的辐照效应,对电子的辐照效应的模拟尚未见报道.本文利用分子动力学工具提出一种新的方法,以实现对电子辐照诱导的玻璃结构演化进行模拟.该方法基于实验中玻璃的结构变化特点,即实验中的拉曼结果已经证实:在大剂量的电子辐照后的玻璃中存在分子氧的事实,由于这些分子氧不会与其他粒子发生相互作用,因而可以通过从体系中逐步地移除一定数量氧原子的方式,以达到模拟大剂量电子辐照的情形,进而得到电子辐照后的玻璃的结构信息.模拟结果显示:随着移除氧原子的数量增加,玻璃中的Si—O—Si平均键角逐渐减小;而且玻璃中的小环数量会因氧的逐渐减少而逐渐增加;玻璃中部分[BO4]结构会转变为[BO3]结构,最终这种转变会达到饱和;大量移除氧之后,玻璃中的钠元素也出现明显的相分离.这些模拟辐照的玻璃结构特性能较好地与实验中的硼硅酸盐玻璃电子辐照诱导的结构变化符合.因此,本文提出的方法有望为通过分子动力学模拟硼硅酸盐玻璃的电子辐照效应提供新思路.

Np(Ⅴ)在漳州伊利石上吸附作用的实验及建模研究

通过批吸附实验研究了固液比、pH值、离子强度和Np(Ⅴ)浓度等因素对Np(Ⅴ)在漳州伊利石上吸附作用的影响。结果表明,pH值对吸附的影响明显,而离子强度对吸附无显著影响。基于法国Puyen-Velay伊利石的2SPNE SC/CE模型并不能拟合本研究所得的滴定数据和吸附数据。依照2SPNE SC/CE模型框架,重新构建了Np(Ⅴ)在漳州伊利石上的吸附模型。与2SPNE SC/CE模型相比,本研究所得模型的位点密度小,对应的质子转移和配位反应的平衡常数也不相同。存在这种差异的原因可能是:漳州伊利石的比表面积小于Puy-en-Velay伊利石的比表面积;Puy-en-Velay伊利石较漳州伊利石具有更高比率的同晶置换(更高的Fe2O3和Mg O含量)。研究结果将有助于更准确地预测Np(Ⅴ)在不同产地伊利石上的吸附作用,为我国高放废物处置库的选址提供参考。

低频磁性吸波体设计与吸波性能

用超声混合法制备了一种片状羰基铁与粘结剂复合的微波吸收材料,根据0.1~18GHz频段材料的电磁参数和传输线理论可知,该复合物在低频段具有良好的吸波特性,然而,计算结果表明其吸收带宽未能全部覆盖S波段。因此,为了实现低频宽带吸波,基于测得的电磁参数,利用仿真软件进行了结构设计,并以此为指导制备了一种台阶状吸波体,在波导中利用短路法测量该样品的吸波性能。结果表明,在整个S波段,微波吸收率均可达到84%以上,相较传统单层吸波体,吸收带宽有效拓宽。此外,提出了一种物理模型并计算了这种台阶状吸波体的能量吸收率,实验结果与计算结果吻合较好。

用于放射性核素吸附分离的有机多孔材料研究进展

在核能的开发利用过程中会不可避免地向环境系统释放放射性核素,对核能发展及环境安全造成压力。放射性污染介质的净化修复是核环境安全和核能可持续发展所关注的重要方面,也是人与自然和谐共生的重要前提。近年来,有机多孔材料由于稳定性好、比表面积大、易于进行结构调控和功能化等优点,作为一类新型吸附材料在环境放射性污染治理领域展现出巨大的潜能。本文介绍近年来有机多孔材料在放射性核素分离领域的研究进展,并从计算机辅助设计和实际应用两方面,讨论有机多孔材料在放射性核素吸附分离方面的机遇与挑战,以期为我国开发高效的放射性污染控制方法和工艺提供参考。

纳米结构氧化镍缓冲层对蓝色有机发光二极管性能的影响（英文）

在阳极和空穴传输层分别引入氧化镍纳米结构缓冲层,制备了蓝色有机发光二极管,对二极管的电学和光学特性进行了测试分析,研究了采用电化学方法制备的氧化镍纳米结构对器件的影响。结果表明,纳米结构氧化镍缓冲层能够有效地提高空穴-电子对的产生和复合效率,它的引入带来了高效的空穴注入及发光层中的载流子平衡,能有效提高有机发光二极管的电致发光特性。氧化镍缓冲层沉积时间为30 s的器件具有最高的亮度和电流效率,分别为42 460 cd/m^2和24 cd/A,该器件的CIEx,y色坐标为(0.212 9,0.325 2)。

硼硅酸盐玻璃浸出前后结构变化的研究

硼硅酸盐玻璃作为最具工业化应用前景的高放射性废物的固化基材,其中的放射性核素主要以浸出方式进入生物圈。本工作采用了MCC-1静态浸泡法对在90℃去离子水中浸泡28 d后的硼硅酸盐玻璃的浸出行为进行了研究。借助电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)以及掠入射X射线衍射(GIXRD)等方法对玻璃的浸出性能及微观结构进行研究。此外,还使用了扫描电镜观测了浸出样品的截面。FTIR、Raman及GIXRD结果表明,浸出后,样品表层中的Si-O-Si结构明显增多,而硼结构单元则消失,表层的微观结构与熔融石英的结构较为相似。此外,在扫描电镜中观察到浸出7 d后的样品表面出现腐蚀层,同时在玻璃基底和腐蚀层中间出现裂隙,由此导致了浸出表面积的增加,从而最终引起浸出7 d时元素归一化标准浸出率的异常增大。

真空磁场热处理温度对不同厚度的Ni88Cu12薄膜畴结构及磁性的影响

利用射频磁控共溅射方法,在Si衬底上制备了Ni88Cu12薄膜,并且研究了膜厚以及真空磁场热处理温度对畴结构和磁性的影响. X射线衍射结果表明热处理后的薄膜晶粒长大,扫描电子显微镜结果发现不同热处理温度下薄膜表现出不同的形貌特征.热处理前后的薄膜面内归一化磁滞回线结果显示,经过热处理的Ni88Cu12薄膜条纹畴形成的临界厚度降低,未热处理的Ni88Cu12薄膜在膜厚为210 nm时出现条纹畴结构,而经过300℃热处理的Ni88Cu12薄膜在膜厚为105 nm就出现了条纹畴结构.高频磁谱的结果表明,随着热处理温度的增加, Ni88Cu12薄膜的共振峰会有小范围的移动.

离子辐照导致硼硅酸盐玻璃浸出性能的变化

在高放射性废物深地质处置过程中,放射性核素衰变引起的强辐射场会导致玻璃固化体浸出性能的变化。本工作利用15 MeV Si离子辐照模拟深地质处置强辐射场,采用MCC-1静态浸泡法在pH=9.0的KOH溶液中对硼硅酸盐玻璃分别浸泡1、3、7、14、28 d,结合电感耦合等离子体发射光谱仪、拉曼光谱仪以及扫描电镜研究了辐照前后玻璃样品的浸出行为。结果表明:随着浸出时间推移,玻璃表面会不断地腐蚀脱落;辐照后玻璃样品的浸出率明显高于未辐照玻璃样品的,蚀变层结构与元素组成无明显差异,但厚度明显增大;形成的蚀变层中Na元素和B元素基本耗尽;蚀变层中SiO_(2)网络体结构溶解,生成大量的Si—OH键及硼硅酸盐结构,并出现四配位B单元向三配位B单元的转变。

X射线管焦点尺寸测量方法研究

本文提出了一种焦点尺寸测量方法——锥孔法,其仅需借助射线管上的铅制锥孔,使用平板探测器采集光场图像,然后利用光场边缘射线强度分布可计算得到焦点尺寸。该方法的操作和测试条件简单,实验结果表明,该方法能方便快捷地测量焦点尺寸。

环境水样中Se(Ⅳ)/Se(Ⅵ)的分析方法研究进展

硒是生物体中不可缺少的微量元素,具有双重生物效应.摄入量不足,会引发缺硒性疾病,而摄入量过多,又会引起硒中毒,其在人体中的日均摄入量安全范围为40—400μg·d^(-1).近些年来,由于硒的污染日趋严重,硒在环境水体(包括淡水、海水、工业废水和生活污水)中的形态分布及其含量测定备受关注.本文在对硒的来源、物理化学性质、生物效应及环境行为总结的基础上,重点综述了环境水体中Se(Ⅳ)/Se(Ⅵ)的分离富集和分析测定方法,并就硒的形态分析进行了展望.

基于分析晶体成像投影偏移研究

投影偏移将严重影响基于分析晶体成像系统的信息提取精度和图像质量。从基于分析晶体成像系统的原理出发,建立了光路模型,分析了产生投影偏移的主要原因,计算机模拟研究了投影偏移对折射角信息提取的影响。结果表明,投影偏移主要由分析晶体本征摇摆曲线宽度和折射角所产生。本征摇摆曲线宽度将导致相邻像素之间的射线随分析晶体的摇摆相互偏移,当样品未被射线完全覆盖时,边界像素的摇摆曲线将出现形变,虚像素将出现计数并形成畸形摇摆曲线。折射角引起的投影偏移将使摇摆曲线形状和高度发生改变,随折射角增大,出现像素错位,其影响折射角信息提取的正确性。本征摇摆曲线宽度和折射角共同产生投影偏移并影响折射角信息的提取。

环境土壤样品中痕量^(237)Np和^(241)Am的分析方法研究进展

环境样品中放射性核素的分析测定是环境保护和放射性核素安全评价的关键环节,是研究放射性核素环境行为的有效途径。本文在详细总结超铀元素Np和Am化学性质的基础上,就现有分析流程中样品的预处理、目标元素化学分离纯化、样品源制备及测量等过程中所涉及的主要方法进行了综述,指出了现今分析方法的主要瓶颈,并对土壤样品中痕量^(237)Np和^(241)Am的快速、准确分析进行了展望。

电感特性随磁场变化响应机制及测试系统搭建

研究电感特性随磁场变化的响应机制具有很重要的应用价值及研究意义。该文主要基于原有矢量网络分析仪和探针台,对薄膜电感测试系统增加磁场测试的功能,并编写自动化测试软件,从而测试在不同磁场下制备在YIG片子上的薄膜电感的高频性能随磁场的响应特性。

环境土壤样品中^(99)Tc的分析方法研究进展

随着核能的开发及核医学诊断的发展,^(99)Tc的研究日益受到重视。^(99)Tc具有半衰期长、裂变产额高和迁移性强等特点,在核废物的地质处置、环境安全评价及生物效应方面倍受关注,准确测定环境土壤样品中^(99)Tc的含量显得至关重要。本文在文献调研的基础上较详细总结了Tc的化学性质,并对^(99)Tc分析流程中样品的预处理、化学分离纯化、制源及测量等过程中涉及的主要方法进行了综述,指出了现今分析方法中存在的主要瓶颈,并对环境样品中^(99)Tc的分析做了展望。

Cs(Ⅰ)在桃花江水底沉积物上的吸附模型

通过批式吸附实验研究了接触时间、固液比、溶液pH值、离子强度、温度、Cs(Ⅰ)浓度和沉积物组分等对Cs(Ⅰ)在桃花江水底沉积物上吸附作用的影响。结果表明,样品中黏土组分含量和溶液离子强度对Cs(Ⅰ)吸附影响显著,而溶液pH值和温度对Cs(Ⅰ)吸附几乎无影响,说明Cs(Ⅰ)的吸附机理为黏土上的阳离子交换作用;Cs(Ⅰ)在桃花江水底沉积物上的解吸具有滞后性,解吸速率明显小于吸附速率。利用磨损边缘-基面位点概念模型的框架,构建了Cs(Ⅰ)在桃花江水底沉积物上的吸附模型。研究所得结果有助于精确预测Cs(Ⅰ)在桃花江水底沉积物上的吸附作用,为桃花江核电厂的周围水体质量评价、废水排放标准建立和核事故应急处理提供了基础数据和参考模型。

磁斯格明子的微磁学研究进展和应用

磁斯格明子作为一种具有拓扑保护性质的准粒子受到了磁学与磁性材料领域科学家的广泛关注.本文对磁斯格明子的拓扑性质进行了概述,回顾了磁斯格明子的存在条件以及运输特性,综述了近年来利用微磁学模拟研究的磁斯格明子激发、操控、微波磁场响应以及基于磁斯格明子的器件设计,主要包括赛道存储器、自旋纳米振荡器、晶体管和逻辑门.通过本文的综述,希望为磁斯格明子在未来信息领域的应用提供参考.

环境胶体与放射性核素相互作用研究进展

环境胶体在自然界广泛存在,由于具有很强的反应性和迁移性,环境胶体可作为放射性核素在环境中传输的载体,在放射性核素迁移过程中扮演重要的角色.环境胶体与放射性核素的相互作用对核环境安全和核应急意义重大.近年来,相关问题受到越来越多的关注,成为环境放射化学领域研究的热点.本文针对放射性废物处置环境中的典型胶体,综述了环境胶体与放射性核素相互作用的研究进展,探讨了环境胶体的来源、稳定性和迁移性,介绍了开展胶体相关研究的常见方法,分析了环境胶体对放射性核素环境迁移行为的影响,以期为全面、深入地认识环境胶体和放射性核素的地球化学行为提供参考.

低能Cu13团簇沉积薄膜的分子动力学模拟研究

利用分子动力学模拟方法对Cu13团簇在Fe(001)表面上沉积薄膜进行了研究,分析了不同沉积条件对薄膜生长模式的影响,对比分析了不同沉积条件下表面粗糙度、缺陷分布和外延度等薄膜性质的差异。Cu13团簇的初始沉积能量范围为0.1~10.0 eV/atom,沉积率为1.0 clusters/ps,衬底温度分别为300,700和1 000 K。模拟结果表明:团簇初始沉积能量主要影响薄膜生长模式,当初始沉积能量为7.5 eV/atom的Cu13团簇沉积到温度为300 K的Fe(001)表面时,可形成表面光滑、内部缺陷少和较好外延度的高质量Cu薄膜。