基于电阻抗层析成像的高强度聚焦超声温度监测技术

作为一种对正常组织无损伤且不易引起癌细胞转移的非入侵肿瘤治疗手段,高强度聚焦超声(HIFU)治疗过程中焦域的温度监测是实现剂量精准控制的关键.本文基于生物组织的温度-电阻抗的关系,将电阻抗层析成像(EIT)和HIFU治疗相结合,提出了一种利用组织焦平面的表面电压实现电阻抗重构的检测技术.建立了HIFU治疗和EIT综合系统模型,在考虑组织的声吸收条件下,对三维Helmholtz方程在柱坐标下的声场计算进行了二维简化,并引入Pennes生物热传导方程来计算HIFU焦域的声压和温升分布特性;引入生物组织的温度-电阻抗关系,基于麦克斯韦电磁场理论,建立了具有温度分布HIFU焦域的电流和电压计算模型,利用恒流注入的边界条件实现电场计算,获得焦平面的表面电压分布.在数值计算中,利用实验聚焦换能器参数,模拟了在固定声功率下组织焦域的声场和温度场分布,以及中心和偏心聚焦条件下不同治疗时刻的电导率分布;然后通过对称电极的循环电流注入,计算了组织模型焦平面内的电流密度和电势分布,获得了焦平面圆周分布的表面电极电压;进一步采用修正的牛顿-拉夫逊算法,利用32×32的表面电极电压实现了焦平面内电导率分布的重建.结果表明,基于温度-电阻抗关系的EIT电导率重建技术不但能准确定位HIFU焦域中心,还能恢复HIFU治疗中焦域的温度分布,证明了EIT用于HIFU治疗中温度监测的可行性,为其疗效评估和剂量控制提供了一种无创电阻抗测量和成像新方法.

无线传感器网络关键技术及其研究难点

本文在简要介绍无线传感器网络特点的基础上,给出了无线传感器网络的体系结构,在此体系结构下,系统地阐述了无线传感器网络的研究现状,并指出了尚存在的难点和可能的研究方向。

一种基于5G应用的圆极化微带相控阵天线

本文提出一款应用于5G频段,可实现方位面±40°波束扫描的圆极化微带相控阵天线。该相控阵天线单元是由矩形贴片、上下介质板、缝隙耦合馈电结构、金属反射板构成。利用切比雪夫综合法的一分八不等分功分器实现相控阵天线的馈电形式。测试结果表明,阵列天线的驻波比带宽为3.25 GHz~3.69 GHz,端口隔离度大于25 dB,扫描过程中增益最大为21 dB,增益衰落小于3 dB,最大扫描角处轴比为2.89 dB。该天线具有低剖面、高隔离度、高增益以及良好的波束扫描性能等优点。

纳米CMOS器件中热载流子产生缺陷局域分布的表征

本文针对纳米小尺寸CMOS器件,提出了一种根据表面势模型表征热载流子产生电荷陷阱和界面态局域分布的方法。热载流子注入(Hot Carrier Injectione,HCI)应力会在栅氧化层和Si/SiO_(2)界面中产生电荷陷阱和界面态,随着应力时间递增,这些缺陷的增多引起阈值电压等器件参数的漂移,在漏致势垒降低(Drain Induced Barrier Lowering,DIBL)效应下,可以选取表面势最大值处的阈值电压偏移量来表征沟道相应位置处HCI致电荷陷阱和界面态。研究发现,通过测量施加HCI应力前后器件阈值电压偏移量随源/漏极电压的分布,结合表面势模型计算出源/漏极电压随沟道表面势峰值的分布,可以得到HCI致电荷陷阱和界面态沿沟道的局域分布。利用此方法,精确地表征了在32 nm CMOS器件中HCI应力引起的电荷陷阱和界面态沿沟道的分布,并进一步分析了HCI效应的产生机理。

差分型码分多址通信系统及相关技术

提出了一种带有瞬时位相调制技术的高性能差分型码分多址系统 .该系统中的瞬时位相调制技术是当前最新通信技术之一 ,描述了π/4 -DQPSK瞬时位相调制的基本原理并画出了瞬时位相解调级框图 .系统中应用了连续位相的Walsh码作为扩谱码 ,Walsh码的产生方法有较大创新 .这两项最新技术的应用 ,提高了系统性能 。

失效物理分析中的有效工具——可拓学

可拓学是介于数学、物理学和工程学边缘的一门新兴学科 ,近年来发展迅速 .它的理论基础是物元理论和可拓集理论 .将可拓学原理应用于失效分析 ,工程案例的研究表明其方法是有效的 .

深度学习视角下试题情境资源的开发--以“摩擦自锁”问题为例

优质的情境化试题是教师进行习题教学的重要素材,但“学生做题,教师评讲”的传统教学方式无法充分发挥情境的育人价值。因此,以深度学习的基本特征为依托,以情境化试题为载体,选取“摩擦自锁”问题中的经典试题为案例,尝试探索高中物理试题中优质情境资源的开发和利用模式,借此实现习题教学向问题解决教学的深层化转变。此工作可供高中物理教师借鉴,为其在全方位促进学生学科核心素养发展方面提供思路。

以自聚焦透镜为例谈技术创新教育

现今知识经济已初见端倪 ,创新教育作为深化课程改革的教育理念和指导思想渗透到教育多元化的方方面面 ,具有较强应用特性的光学中的新技术同样在创新教育中也发挥着不可忽视的作用 .

MATLAB在普通物理教学中的应用

在普通物理教学中,大学生常常接触较多的数学公式,由于他们的知识不完整,对其物理意义理解不深,人们通常借助计算机辅助教学.因此我们尝试在普通物理教学中引入数学软件MATLAB,进行计算机辅助教学,运用MATLAB的可视化技术,绘出随时间和空间变化的物理量或物理现象的图形和图象,帮助大学生理解物理意义.

光致动态可调太赫兹超材料吸收器

设计了一种具有偏振不敏感和广角吸收的光激发可切换单/双波段太赫兹超材料吸收器.通过调制嵌入谐振器中的光敏砷化镓的电导率实现功能切换,并提取不同砷化镓电导率下的表面电流,对超材料吸收器的吸收机理进行了物理解释.结果表明,该吸收器可以实现从0.568和1.442 THz的双波段吸收(吸收率为99.08%和99.56%)到0.731 THz的单波段吸收(吸收率为95.43%)的切换.该器件强度调制深度为61.4%,频率调谐带宽为60.6%,可制作太赫兹频段的强度调制器和频率选择吸收器.此外,所提出的吸收器对横电(TE)和横磁(TM)偏振波都具有与偏振无关的广角吸收.可调谐超材料吸收器的实现为成熟的半导体技术以及有源太赫兹调制器和开关的潜在应用提供了机会.

粒子与集体行为

布洛赫电子的运动受到贝里曲率的影响,已是人们熟知的量子几何效应。凝聚态系统中的各种集体行为,以及它们与电子系统的耦合,为量子几何现象的探索提供了更加广阔的舞台。针对几种典型的对称破缺状态,文章就下列方向中的有关研究和应用作出简略回顾和展望,包括晶格振动与声子、磁化动力学与自旋波、玻色凝聚体与量子涡旋、超导序参量与准粒子以及晶格形变与人工引力。

简论“合作探究”教学模式在初中物理教学中的应用

新物理课程标准把培养学生的科学探究能力作为一项重要内容明确提出来,强调"物理课程应改变过分强调知识传承的倾向,让学生经历科学探究过程,学习科学研究方法,培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识"[1].合作探究教学模式在国外一些学校已得到广泛的应用.然而。

全光波长转换技术在混合WDM/OTDM网络节点中的应用与实验进展

简单分析了未来全光通信网中光波分复用(WDM)和光时分复用(OTDM)技术组合使用的必要性,讨论了各种全光波长转换技术在混合的WDM/OTDM网络结点中的应用,并结合实验进展介绍了各种转换技术的原理和特性。

初中物理“小组合作学习”的误区及应对策略

合作学习是20世纪70年代初兴起于美国,并在20世纪70年代中期至80年代中期取得实质性进展的一种"旨在促进学生在异质小组中互动合作,达到共同的学习目标,并以小组的总体成绩为奖励依据的教学策略体系"[1].课堂教学中的小组合作学习是进行研究性学习的基本形式之一,新课程标准明确指出:"物理课程应以提高全体学生的科学素质为主要目标,物理课的大多数科学探究都不宜以个人为单位进行,应分组进行."[2]小组合作学习对于我们更新教学观念,培养学生的科学素养,实施新的课程标准具有重要的意义,它正被越来越多的教师接纳并应用到实际教学中.但由于有些教师对小组合作学习缺乏了解,在实施小组合作学习过程中存在着有悖于小组合作学习宗旨和原则的现象,导致教学目标不明,教学效率低下,严重阻碍了学生的健康发展.因此在应用小组合作的形式进行物理教学时应准确把握合作学习的基本精神和实质,走山小组合作学习的误区.

高考评价体系下新高考、新教材融合的研究

高考评价体系中提出“以情境承载考查内容,实现考查要求”,新高考试题情境化、综合化特点愈发鲜明,对学生能力迁移和知识迁移要求进一步提升。因此,针对新高考与新教材之间有哪些联系,对今后的教学又有什么启示,对江苏省2021年新高考适应性试题和2021、2022、2023年高考真题进行剖析,分析其与教材情境、例题的紧密联系,体悟教材在教学中的重要价值。

基于共振原理的节油器设计及应用

该文设计了一款基于共振原理的节油器,该产品为物流企业、运输车队、个体车主量身定制,是一款高效节油的外挂型节能设备。针对如何提高发动机的热效率和减少燃料损失,该文基于波能和共振原理提出了一种脉冲技术和自矢量复位技术,旨在提高燃烧效率。经主流品牌车辆测试,其节油效率结果显示,在1500~3500 km的测试区间,各品牌车辆的燃油效率均得到有效提升(6.15%~11.16%),最高可达11.16%,每100 km的节油量最高为3.29 L。与此同时,基于设计原理的理论分析可知,在一定的适应周期后,节油效率会逐步提高,最终达到稳定最佳值。

失效物理学中多因素试验设计

失效物理试验有许多种 ,它们各有其特定用途 .可接受度试验 ,极限载荷试验 ,寿命试验 ,加速试验等都是常用的试验 .与失效相关的一系列因素往往需要通过试验进行分析 ,并找出控制因素 .方差分析和因素试验是进行失效物理试验设计的有用工具 ,本文将对它们作扼要阐述 ,并给出应用实例 .

基于光电混合细分的激光自混合干涉测量技术

为了提高激光自混合干涉仪在大量程运动距离测量中实时测量的分辨率,采用光学细分与电子细分相结合的方法,大幅减轻了在条纹计数法中对信号进行大量电子细分的软硬件压力,节省了硬件成本,降低了测量系统的复杂程度,满足了大量程运动距离实时测量的精度要求。使用PI公司高分辨率商用导轨标定了运动距离测量的实验结果,分析误差来源,得出了实际测量精度。结果表明:在百毫米大尺度运动距离的测量中精度能够达到μm级。

基于3D打印技术的新型宽阻带电磁带隙封装屏蔽盒

设计了一种基于3D打印技术的倒置蘑菇型电磁带隙（electromagnetic band-gap,EBG）封装屏蔽盒.该封装屏蔽盒能够有效抑制4.7～12.6GHz频率范围内的腔体噪声,与传统的金属柱型EBG封装屏蔽盒相比,所设计的倒置蘑菇型EBG的周期单元尺寸缩小了81%（0.216λ0×0.216λ0×0.187λ0,λ0 为自由空间中阻带中心频率所对应的波长）,其相对阻带带宽可展宽至91.3%.通过等效电路建模分析了倒置蘑菇型EBG的阻带下截止频率,并在此基础上提出了倒置雨伞型EBG结构,使得EBG结构周期单元的电尺寸进一步缩小了38.3%.最后,利用3D打印技术加工制造了所设计的倒置蘑菇型和倒置雨伞型EBG结构,并将具有2个直角拐角的简单微带线放置其中进行插入损耗测量.实验结果表明,在阻带频率范围内,所设计的EBG封装屏蔽盒的腔体噪声得到了有效抑制.

半导体激光自混合干涉加速度计测试技术研究

提出了一种基于激光自混合干涉的加速度计测试技术。自混合干涉系统的外腔反射靶面和待测加速度计均固定于一个激振器振动端。根据不同的振动频率,分别采用条纹计数法或贝塞尔零值法从自混合干涉信号中解调加速度信息。对商用加速度计多组测试结果表明,利用该装置测得的加速度计灵敏度在同一频率下保持相对恒定的值,其灵敏度最大波动范围不超过0.02mv/（m/s^2）。该测试系统具有结构简单紧凑,成本低等特点,在工业上有一定的应用前景。