“雨课堂”在典型工程材料课程实验教学中的应用探索

通过分析典型工程材料课程传统实验课堂存在的问题,将"雨课堂"应用在典型工程材料课程实验教学中,对传统课堂进行了有效改革,使教学效果得到大大提升。

耀变天体3C 454.3高能光变行为的研究

为研究耀变天体3C 454.3高能光变行为,采用结构函数和离散关联函数法对该源近8年Fermi/LAT伽玛波段流量监测结果进行分析。结构函数分析表明:近8年的高能光变中存在多个特征光变时标,最小特征光变时标6 d;宁静态前后两段不同光变幅度的伽玛光变有类似变化趋势,均有最小特征光变时标6 d;整个光变存在可能周期230 d和350 d,与离散关联函数分析得到的周期223 d和351 d近似一致。根据周期分析理论,推断耀变天体3C 454.3伽玛波段光变存在周期(226±3.5)d和(250±0.5)d。与以前的研究结果对比,耀变体3C 454.3高能光变存在双周期是一个新发现。

BL Lac天体CGRaBS J0141-0928的光变特性分析

欧文斯谷射电天文台(Owens Valley Radio Observatory,OVRO)40 m望远镜的观测数据显示,BL Lac天体CGRaBS J0141-0928在15 GHz射电波段存在剧烈光变。利用LSP(Lomb-Scargle-Periodogram)方法、加权小波Z变换(Weighted Wavelet Z-transform,WWZ)方法和Jurkevich方法分析了CGRaBS J0141-0928的光变周期,结果显示该天体具有约为649天的准周期振荡(Quasi-Periodic OScillation,QPO),置信度为4.4σ,准周期振荡可能由喷流的螺旋运动产生。利用双指数函数拟合其中两个爆发的过程,得到光变时标,进而估算平均多普勒因子为3.8,这表明CGRaBS J0141-0928在射电波段存在显著的聚束效应。利用离散相关函数(Discrete Correlation Function,DCF)方法对射电波段分别与γ射线、光学R波段的光变相关性进行分析发现,光学光变与射电光变有强相关性,且光学光变超前于射电光变(66±40)天。

广西北部湾沉积速率研究

沉积速率是确定沉积环境演变的重要指标,利用沉积速率讨论海岸带沉积环境是海洋环境研究中的重要手段。文中通过^(137)Cs和^(210)Pb双核素法来研究广西北部湾近海口的现代沉积速率,分析沉积速率的变化与人类活动的关系,简单地探讨了这两种核素在不同环境沉积环境中的可靠性。对广西北部湾典型沉积地区进行了仔细调查,采集并测量了南流江口和三娘湾湾内两个柱状沉积物中^(137)Cs和^(210)Pb_(ex)比活度,根据比活度的垂直分布特征,利用^(137)Cs和^(210)Pb_(ex)计年法分析讨论了广西北部湾的现代沉积速率。结果表明,南流江口(NLJ3柱状样)和三娘湾(SN2柱状样)的现代沉积速率分别为1.039±0.15 cm/a和0.458±0.04 cm/a。^(210)Pb法和^(137)Cs法在两个柱样中均体现了较高的一致性。

耀变体的宽波段谱指数分布及其分类作用

耀变体(Blazar)的光谱能量分布(Spectral Energy Distribution,SED)中显示有两个明显的峰,其中低能峰为同步辐射峰。耀变体同步辐射峰的峰值功率与峰值频率存在反相关关系,因此与光谱能量分布峰值有关的多波段复合光谱指数构建的谱指数平面可以作为耀变体的两个亚类(平谱射电类星体(Flat Spectrum Radio Quasar,FSRQ)和蝎虎座BL型天体(BL Lac))的分类器。通过斯特拉斯堡天文台的数据库为费米4期目录(4FGL-DR3)中的耀变体进行了多波段数据的交叉匹配,得到多波段数据样本。在此基础上发现,耀变体的8个宽波段谱指数(α_(rw1),α_(rw2),α_(rw3),αro,αrγ,α_(w1w2),α_(w1w3)和α_(w3x))分布具有双峰结构,且明显区分耀变体的两个亚类。通过机器学习中的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)模型,进一步分析了谱指数平面对耀变体亚类的分类作用,发现大部分谱指数平面分类的准确率在80%以上。

耀变体中红外日内光变特征研究

光变是耀变体(Blazars)最基本的观测特征之一,其日内光变(Intra-Day Variability,IDV)的产生仍然是一个存在争议的问题。将4LAC-DR2目录与第5期Roma-BZCAT目录相结合,利用ALLWISE项目的数据研究了不同类别耀变体的中红外日内光变的特征。结果显示:(1)低峰频耀变体(Low Synchrotron Peaked Blazars,LSPs)的日内光变相比于中峰频耀变体(Intermediate Synchrotron Peaked Blazars,ISPs)和高峰频耀变体(High Synchrotron Peaked Blazars,HSPs)展现出更大的光变幅度;(2)平谱射电类星体(Flat Spectrum Radio Quasars,FSRQ)的日内光变相比蝎虎座BL型星体(BL Lacertae objects,BL Lacs)也展现出更大的光变幅度,而且两者的颜色变化都有变亮变蓝的趋势;(3)与非费米(Fermi)探测到的耀变体相比,费米卫星探测到的耀变体的日内光变展现出更小的光变幅度。基于上述结果研究认为,观测到的耀变体中红外波段辐射可能来自于~10-4 pc的空间尺度范围,其日内光变的产生可能与喷流内部的物理过程有关,日内光变的光变幅度可能与光谱能量分布(Spectral Energy Distribution,SED)的同步峰存在紧密联系。

利用TESS探测耀变体PKS 0422+004的天量级准周期振荡

凌日系外行星巡天卫星(Transiting Exoplanet Survey Satellite,TESS)观测到的耀变体PKS 0422+004(α=042446.8421990080,δ=+003606.329375028)的光学波段光变曲线在第32扇区存在约7.4天的准周期振荡(Quasiperiodic Oscillation,QPO)。使用LSP(Lomb-Scargle Periodogram)方法寻找显著性周期,并用加权小波Z变换(Weight Wavelet Z-transform,WWZ)方法进行时频域分析进一步验证。最后,基于施瓦西黑洞(a=0)和极端克尔黑洞(a=0.9982)两种模型,估算了这个耀变体中心黑洞的质量。以7.4天为主周期,得到黑洞质量分别为1.11×10^(9)M_(⊙)(施瓦西黑洞)和7.07×10^(9)M_(⊙)(极端克尔黑洞)。

RGD及NLSY1伽马波段的流量分布及RMS-Flux关系研究

研究了Fermi-LAT第4期目录中的射电星系(Radio galaxy,RDG)以及窄线型赛弗特星系1(Narrow-line Seyfert 1,NLSY1)的γ射线流量分布特征及均方根-流量(RMS-Flux)的线性关系。基于这两类活动星系核的γ射线流量数据处理,用高斯函数和对数正态函数对其流量分布进行了拟合。通过K-S检验(Kolmogorov-Smirnov test)、S-W检验(Shapiro-Wilk test)及约化卡方(Reduced χ^(2))发现,射电星系及窄线型赛弗特星系1的分布都更加符合对数正态分布而非高斯分布,这表明其光变可能具有非线性和乘法性质。此外,还分别对这两类源的两种不同分组的均方根-流量关系进行了线性拟合,发现了均方根-流量有极强的线性相关性且斜率都为正。

耀变体PKS 1424-41的多波段光变特性研究

光变是耀变体(Blazar)的重要观测特征。为了研究耀变体的多波段光变特征,收集了Fermi(LAT),中小型口径研究望远镜系统(Small and Moderate Aperture Research Telescope System,SMARTS),SWIFT(XRT)和亚毫米波阵列(Submillimeter Array,SMA)发布的PKS 1424-41在γ波段(0.1~100 GeV)、光学R波段、近红外K波段、X波段和射电波段的流量或星等值。用离散相关函数(Discrete Correlation Function,DCF)对各个波段光变曲线间进行相关性分析,结果表明,γ波段、X波段、光学R波段、近红外K波段和射电波段彼此间存在强相关性,各波段之间存在时间延迟。该结果支持同步辐射模型。利用LSP(Lomb-Scargle Periodogram)方法分析了PKS 1424-41的γ波段在一个爆发时间段(MJD 56100-56500)的光变曲线准周期振荡(Quasi-Periodic Oscillations,QPO),发现它在这个时间段具有~75天和~50天两个准周期振荡,比值为3∶2。喷流自身的螺旋结构及在其中运动的高能等离子体团块的辐射,可能是这类月量级准周期振荡的起源。

TeV耀变体在光学和γ射线波段的相关性研究

多波段相关性分析对研究耀变体(Blazar)的物理模型和辐射机制具有重要意义。为了研究TeV耀变体的物理模型,依据4FGL-DR3目录中78个TeV耀变体的对应体的名称及坐标,对他们的γ射线波段数据和光学波段数据进行了搜索和整理,发现同时具有光学波段和γ射线波段数据的TeV耀变体共56个。利用离散相关函数计算每个耀变体光学和γ射线的相关性,计算结果显示,有20个源表现出弱的γ射线-光学相关性,有30个源表现出强的γ射线-光学相关性,有6个源没有表现出相关性。在表现出强相关性的源中,光学波段和γ射线波段间还表现出不同程度的时间延迟。这些结果支持了TeV耀变体高能光子主要来自轻子模型的同步自康普顿辐射。但是同时还发现不管是光学波段还是γ射线波段,均存在一些“孤峰”,这些“孤峰”可能暗示了低能光子的来源不是唯一的。

考虑延迟效应的交通流宏观流体力学模型

【目的】研究延迟效应的高阶宏观流体力学模型及其对交通流密度波产生的影响。【方法】通过宏观转化法将微观量转换成宏观量,推导出关于延迟效应的高阶动力学模型。同时结合交通流的守恒连续性方程,对新的动力学模型进行线性分析和非线性分析。用迎风格式数值模拟研究在不同延迟时间和密度下的交通流的成簇效应和系统的稳定性。【结果】推导出的模型具有各向异性的特性。在线性稳定性分析和非线性分析中分别推导出在微扰的条件下交通流的稳定性条件和描述密度波的KdV-Burgers方程,并求得密度波解。数值模拟结果表明考虑了延迟效应的模型系统不稳定状态范围在缩小。【结论】考虑了延迟效应的宏观流体力学模型,交通流成簇效应减弱。这表明交通流的拥堵得到抑制,有利于系统稳定。

嫦娥三号月基光学望远镜图像中的宇宙线识别

宇宙线事件是CCD和CMOS空间探测图像中普遍存在的现象,对目标的识别和提取造成了干扰。对于空间天文观测图像,提出了一种基于天文位置定标的识别算法,并在230帧嫦娥三号月基光学望远镜的CCD图像中,共检测到29731例宇宙线事件。与传统的拉普拉斯算法相比,本算法检测到的宇宙线事件总数多11.14%,多出的部分主要是形态与星像类似的宇宙线事件;在拉普拉斯算法检测到的样本中,98.07%可被本算法检测到;对本算法没有检测到的1.93%样本进行了检查,发现其中48.64%为恒星星像,是错误识别。分析统计了宇宙线事件在月基光学望远镜CCD靶面上的电子沉积分布,和哈勃太空望远镜的两个CCD探测器的结果对比,发现两者形态类似,但前者的峰值略高;进一步分析了宇宙线事件入射角度在CCD靶面上的二维分布,发现在两个方向上有明显超出,可以理解为探测器在嫦娥三号着陆器内部等效铝厚度较小。最后,本文提取出所有识别出的宇宙线事件的形态,建立了“CCD探测器宇宙线实体样本库”,可为空间天文望远镜图像仿真系统提供依据。

对次近邻单向耦合振子的同步研究

【目的】在Kuramoto局域耦合振子平均场模型基础上,探讨在非对称耦合作用下一维闭合环上次近邻Kuramoto相振子的同步动力学行为。【方法】在最近邻单向耦合振子的动力学模型的基础上,建立次近邻单向耦合振子的动力学模型来研究少数耦合极限环系统的行为;通过数值模拟,得出平均频率、系统序参量与耦合强度的关系;通过理论分析少体系统的动力学稳定性。【结果】通过比较文献,证明次近邻单向耦合振子对同步存在影响。当在少数耦合极限环系统下(N≤6),耦合强度大于一定阈值时,所有振子都被同步到平均频率上,序参量随耦合强度的增加而趋于1,而在振子较多(N>6)时,在系统同步区域的序参量会出现多定态分支。【结论】一维闭合环上考虑次近邻耦合振子在非对称耦合作用下同步区域呈现多同步定态。非零稳态出现分支现象与耦合振子系统大小有关。

深亚微米GGNMOS器件ESD鲁棒性的优化与模拟

基于单指条栅接地N型场效应晶体管(GGNMOS)在静电放电(ESD)时的物理级建模方法,仿真分析了版图参数和工艺参数对器件ESD鲁棒性的影响。提出了一种可提高器件ESD保护性能的优化设计,即硅化扩散工艺下带有N阱的多指条GGNMOS结构。对单指条器件模型进行修正,得到的多指条模型能预估不同工艺条件下所需的N阱长度,以满足开启电压Vt1小于热击穿电压Vt2的设计规则。由仿真结果可知,对于一个0.35μm工艺下的10指条GGNMOS,通过减小栅极长度(L)、提高衬底掺杂浓度(N_(BC))和漏极掺杂浓度(N_E),以及从修正模型中得到合适的N阱长度,均可以增强器件的ESD鲁棒性。

面向GWAC系统的流星候选体识别算法

地基广角相机阵的超大视场每天可观测数百个流星体,有效识别这些流星体可以为流星的科学研究提供重要的科学数据。针对地基广角相机阵这一类超大视场测光巡天系统在流星识别时遇到的不能有效区分流星与其他移动目标的问题,设计和实现了一个流星候选体识别算法,该算法主要包含流星轨迹识别和光变曲线形态分析两部分。识别算法对Mini-GWAC约两个月的图像进行处理,提取10.9万个移动目标轨迹,其中90%以上属于非流星目标。分析午夜时间段内流星目标高斯拟合曲线的α参数,发现大部分单峰流星目标的光变曲线波峰随图像像素位置呈慢速变化趋势。综合流星的单帧特性、光变曲线的单峰结构特征和光变曲线的慢速变化特性进行过滤,最终得到4.1%的高精度流星候选体。经过人工检查确认,4.1%的流星候选体中有85%~87.3%的目标符合流星的形态及亮度特征。

对2015年9月28日月全食期间月基光学望远镜图像中宇宙线事件的分析研究

2015年9月28日月基光学望远镜(Lunar-based Ultraviolet Telescope,LUT)在任务期间经历了唯一一次完整的月全食过程,为研究地球对太阳光的几何遮挡是否会对月面辐射环境产生影响提供了难得机遇。首先,利用月食期间连续长达2 h 27 min的电荷耦合器件(Charge-Coupled Device,CCD)天文观测图像,统计分析了月食期间的宇宙线事件计数,发现月食期间宇宙线计数不存在明显变化,在30 s曝光时间内,宇宙线事件平均计数为129.27(±15.78);其次,分析了8月、10~12月采集的CCD暗场图像中的宇宙线事件计数,分别为119.92(±6.37)次、117.00(±10.90)次、118.61(±8.94)次和123.90(±8.92)次,在1σ误差范围内,与月食期间的宇宙线事件计数一致,说明地球对太阳光的几何遮挡对月面辐射环境没有产生明显影响。最后对以上结果进行了分析讨论。

伽马射线暴X射线余辉中星风—星际介质转变的行为

伽马射线暴(GRB)暴周环境是研究伽马暴物理的重要手段。其余辉的斜率“由陡变平”的行为可以用伽马暴暴周环境由星风向星际介质转变来解释,但至今还缺乏系统的样本搜寻。基于外激波模型,对2004年~2018年Swift卫星观测的X射线余辉进行系统的搜寻,寻找具有星风—星际介质转变特征的GRB,发现了6个GRB具有星风—星际介质转变的特征。对其进行模型拟合后,得到了一组最佳拟合结果相应的物理参数。结果表明:①星风—星际介质转变时间一般在暴后800~2000 s,转变半径R t在1016~1017 cm,密度跳跃参数在4~10,电子谱指数p在2.1~2.6;②它们的各向同性动能E k,iso在1053~1054 erg,与一般长暴的典型值相比要小一些;③具有星风—星际介质转变的GRBs在喷流张角比较大,大部份大于10°。

伽玛暴光学余辉中的双喷流成份行为

伽玛暴余辉的双拐折行为可以用双喷流成份结构模型得到较好的解释,但至今其物理参数还未解.为给出其相应的物理参数,文中将对具有双喷流成份的伽玛暴光学余辉进行统计分析,用外激波模型时域指数α和频域指数β的关系（closure relation）对数据进行限制,得到 GRB 071003,GRB 080319B,GRB 090426和GRB 100219A共4个具有外激波模型的伽玛暴双成份喷流特征.这些伽玛暴第一个喷流成份的张角都在1°以内,而第二个喷流成份的张角增大到2°-7°,与单成份喷流的张角一致.其各向同性辐射能量在1051ц1054 erg,电子谱指数p约为2,比典型值2.3硬.长暴能较好符合Amati关系.

使用椭偏光谱研究氮化铝薄膜在不同温度下的光学性质（英文）

通过椭偏仪对生长在蓝宝石上的不同厚度氮化铝薄膜的变温光学性质进行了研究,并采用托克-洛伦兹模型对椭偏实验数据进行了拟合分析,精确得到了氮化铝薄膜的厚度和光学常数(折射率n,消光系数k)等.研究的结果表明:相比薄的氮化铝薄膜,厚的氮化铝薄膜的折射率较大.随着温度的升高,氮化铝的折射率、消光系数和带隙会向低能端单调地移动(红移);厚度对带隙随温度改变的影响较小,对折射率则有一定的影响.

平面变栅距光栅实像像散研究

为了探究平面变栅距光栅对物体成像时的像散情况,以自制光栅进行实验,研究物光经光栅衍射成像时子午像距和弧矢像距随入射角的变化关系,具体研究了7片中心栅距相同、栅距变化不同的平面弧线型光栅的像散情况,并进行了理论分析。实验结果与理论分析表明,在波长、物距一定的情况下,成像时子午像距几乎不受栅距与入射角变化的影响;弧矢像距随入射角的改变呈准抛物线状变化,且随栅距分布式系数B的增大而减小;系数B是平面弧线形变栅距光栅消像散成像条件中的关键因素。研究结果可为获得平面弧线型光栅对物体形成的消像散像提供依据。