含有非热电子和陷俘离子的复杂等离子体中非线性尘埃声波的传播特征

本文研究了同时含有非热(nonthermal)电子和陷俘(trapped)离子分布的复杂等离子体系统中非线性尘埃声波的传播特征.首先,利用线性化方法推导得到非线性尘埃声波的色散关系.接着,借助Sagdeev势方法推导得到表征非线性尘埃声波运动的二维自治系统、Sagdeev势方程和Sagdeev势函数的具体表达式.然后,依据数值模拟的方法分析了多种系统因素对二维自治系统相图的重要影响.结果表明:含有nonthermal电子和trapped离子的复杂等离子体系统中同时存在线性周期波、非线性周期波和孤立波.接下来,通过讨论Sagdeev势函数随系统参数的变化规律发现:该复杂等离子体系统中仅存在振幅大于零的压缩型孤立波.最后,探讨多种系统因素对非线性尘埃声孤波的振幅、宽度和波形等传播特征的重要影响.结果显示:马赫数、nonthermal电子和trapped离子以及尘埃颗粒未扰动的数密度、温度及荷电量等参数对该复杂等离子体系统中非线性尘埃声孤波的振幅、宽度和波形等传播特性均具有显著影响,且该结果与Sagdeev势函数的分析结果保持一致.

利用质子能损诊断部分电离等离子体靶中的束缚电子密度

部分电离等离子体是惯性约束聚变燃料及天体等离子体中的重要组成部分,该等离子体的输运及流体力学等性质受到束缚电子的显著影响,然而当前基于光谱学的技术手段难以对其进行高精度诊断.本文基于中国科学院近代物理研究所低能离子束与等离子体相互作用实验平台,精确测量了100 ke V质子束穿过部分电离氢等离子体靶后的能损,该能损是质子同靶区内自由电子与束缚电子碰撞共同作用的结果.利用已有的能损理论模型,结合激光干涉诊断获得的自由电子密度信息,最终得到了部分电离氢等离子体靶中沿离子路径上的束缚电子密度,并给出了该等离子体的离化度参数.该离子束诊断技术具有在线、原位、分辨率高等优势,为解决部分电离等离子体内部束缚电子密度的诊断问题提供了新的途径.

相对论热等离子体中电子声波的非线性频移

研究了相对论电磁波在热等离子体中传播时的色散特性以及由于非线性电子声波激发引起的电子声波的非线性频移。基于相对论激光在热等离子体中传播的电磁流体物理模型,采用流体的非线性频移理论,利用微扰法得到了描述相对论激光与热等离子体相互作用时谐波产生的非线性频移方程。结果表明,等离子体密度、电子温度和一阶谐波振幅是决定相对论热等离子体中非线性频移的主要因素。在弱激发下,非线性频移随着电子温度和一阶谐波振幅的增大而增大,等离子体密度抑制非线性频移。电子声波非线性频移对等离子体密度和电子温度的依赖表现出了强烈的非线性特征。研究结果为深入理解高能量激光与热等离子体相互作用中谐波的产生及引起的非线性频移提供了理论依据。

W^(6+)离子的电子碰撞电离研究

采用细致能级扭曲波方法计算了W^(6+)离子基态[Kr]4d^(10)5s^(2)4f^(14)5p^(6)和亚稳态[Kr]4d^(10)5s^(2)4f145p^(5)5d^(1),[Kr]4d^(10)5s2^(4)f^(13)5p^(6)5d^(1),[Kr]4d^(10)5s^(2)4f^(14)5p^(5)5f1,[Kr]4d^(10)5s^(2)4f^(13)5p^(6)5f^(1)的电子碰撞单电离(EISI)截面.为了考虑亚稳态离子对电离的贡献,本文采用了3种模型来确定母离子束中处于长寿命能级的比值.与Pindzola和Griffin(1997 Phys.A 561654)的理论结果和Stenke等(1995 J.Phys.B:At.Mol.Opt.Phys.282711)实验结果进行比较,发现在考虑了亚稳态的贡献后本文结果与Stenke等的实验结果吻合得很好.

高等师范学校物理实验教学改革的研究与实践

物理实验是提高学生能力最主要的入门基础课 ,通过分析目前高等师范学校物理实验教学的现状 ,提出了进行物理实验教学改革的建议和设想 ,以及提高物理实验教学人员素质的重要性 .

大学物理教学中学生创新思维的培养分析

《大学物理》是目前高等院校的尤为重要的一门课程，而在大学物理教学当中对学生的创新思维能力，则是素质教育不可或缺的内容。所谓创新思维能力具体指的是在诸多非智力因素的刺激下，促使学生充分的发挥自身的主体性，并且对学生的思维创造性加以启迪，以提高学生的综合素质和综合能力。本文结合我国高等院校的教育教学现状，对大学物理教学中学生创新思维的培养作了深入的探析，旨在促进高校课堂教学效率的提高。

用于复杂环境的多径电子通信信号抗干扰仿真

为解决复杂环境下电子通信信号不稳定、干扰信号杂乱导致信号失真等情况,研究一种多径电子通信信号抗干扰方法。建立通信信号模型,分析通信信号中可能包含的多种信号因素以及多因素组合情况,根据通信信号传输场景,计算信道内频率数。利用带通滤波器对信号滤波处理,求得不同频率信号对应的功率,构建信号干扰检测模型。利用拉格朗日函数降低干扰信号复杂度,提高信号对干扰项的容忍限度,使干扰信号的发射功率达到最小值,达到抗干扰效果。实验结果表明,上述方法的抗干扰性能稳定,能够提高有效信号传输的捕获概率,具有较好的可适用性。

电子信息工程发展现状及保障措施讨论

电子信息,以下简称电信工程,在新时期所具有的发展机遇比较显著,具有着突出性的功能作用。然而,在当前的发展环境下所呈现的工程效果并不理想,可以说与实际需求之间存在着比较明显的差距。因此,相关单位需要积极革新思想,探索有助于工程发展的具体保障措施,从而为实现工程实现深稳发展提供重要的行动导向。

一种基于非均匀磁化等离子体的修正Z-FDTD算法

对已有的Z变换时域有限差分法(Z-transformation Finite Difference Time Domain,Z-FDTD)在电磁波与非均匀磁化等离子体中的传输特性分析的计算误差问题进行了研究,并探讨了一种修正计算误差的Z变换时域有限差分方法(Modified Z-transform Finite Difference Time Domain,MZ-FDTD),以提升Z-FDTD方法对非均匀磁化等离子体的适用性。对MZ-FDTD和Z-FDTD之间的计算误差问题,通过严格的公式推导求得该误差的计算公式,并引入误差分析因子,对比分析了该误差受空间步长和非均匀磁化等离子体的物理特性的影响特征,在充分的误差分析与网格参数对比后,以电磁波在非均匀磁化等离子体中的传输特性为分析目标,举例说明了MZ-FDTD的优越性。研究结果表明,相比于经典Z-FDTD,通过MZ-FDTD方法计算得到的数值结果具有更高的计算准确度,较低的运行时间和较少的运行内存占用。此外,对电磁波在非均匀等离子体中传输特性分析的举例说明也证明了相比于Z-FDTD,优化的Z-FDTD方法无论是在较低频段还是较高频段都保持较好的稳定性。在今后的工作中,使用MZ-FDTD方法研究非均匀磁化等离子体问题将会获得更好的计算结果,这项工作中的误差分析方法也将对某些计算电磁学在等离子体中的应用与优化工作起到一定的帮助作用。

一种变步长的零吸引归一化自适应滤波算法

为了使最小均方算法对高斯噪声环境和稀疏系统具有更好的收敛速度和稳态误差,提出了一种变步长的零吸引归一化最小均方算法。该算法将改进的Versoria函数的稀疏感知范数与归一化最小均方算法相结合后,引入了一种新的类高斯函数的变步长策略,解决了固定步长条件下算法收敛速度较慢、跟踪性能较差的问题。从理论层面分析了所提算法的收敛性,并基于MATLAB平台讨论了改进的类高斯步长函数中各参数对算法性能的影响。最后将所提算法与其他同类算法应用于不同信噪比条件下的高斯噪声环境以及稀疏环境中进行未知系统辨识实验,仿真结果表明,所提算法具有更快的收敛速度、更好的跟踪能力以及较小的稳态误差。

TiO_(2)/Fe/Ag_(3)PO_(4)复合光催化剂降解RhB

半导体TiO_(2)化学性质稳定、安全无毒,是光催化降解污染的代表性材料。但TiO_(2)存在带隙较宽,只能吸收紫外光的问题。在太阳光能中,紫外光的占比不到5%,大多数光能无法吸收,这会导致TiO_(2)对污染物的光催化降解性能受到极大限制。针对上述问题,设计了一种铁和银共同掺杂的方案,尝试得到比纯TiO_(2)带隙能量更低的复合TiO_(2)微球,来对太阳光的吸收范围进行扩展。样品使用溶胶-凝胶法来制备,分别制备5种铁原子占比不同的TiO_(2)/Fe微球,然后将银元素以磷酸银的形式负载上去,得到TiO_(2)/Fe/Ag_(3)PO_(4)复合微球。配制浓度为10 mg/L的50 mL有机污染物RhB水溶液,在氙灯光源下分别测试5种样品的光催化降解性能。结果表明:1 h内5种样品的降解率均超过90%,特别是铁原子占比为5%时,光催化的效果最好,30 min时降解率高达99%。经过XRD、SEM、XPS、DRS、PL等一系列的测试分析发现,铁原子占比为5%时,复合TiO_(2)微球的带隙能量降低到了2.85 eV,对太阳光的响应延伸至可见光区域,较大程度地提升了TiO2的光催化性能。

面向热轧带钢表面缺陷检测的YOLOv5算法优化分析

单阶段目标检测网络YOLOv5在处理热轧带钢表面缺陷的特征提取与感受特征融合时存在一定不足。文章提出一种适用于热轧带钢表面缺陷检测的优化YOLOv5算法,该算法通过IOUK-means++算法调整Anchor聚类锚框设定,并增加Dynamic Head目标检测头,引入通道注意力机制(C3_CA),同时结合Hard Swish激活函数与WIoU_Loss边界框回归函数,有效提高热轧带钢表面缺陷检测的综合精度。由NEU-DET数据集测试结果表明,相较于单阶段YOLOv5算法融合结果,优化后的YOLOv5网络模型的均值平均精度(mAP)可提高至75.7%,且网络约束率可有效提升6.1%。上述优化YOLOv5算法对热轧带钢表面缺陷位置勘定、分类指向与影响评估具有有益参考,同时也为金属表面的高精度筛检提供重要支持。

融合双重极化注意力的轻量化半监督语义分割

针对目前半监督语义分割方法复杂度高、训练精度低、参数量过大等问题,提出融合双重极化自注意力机制的轻量级半监督语义分割算法。模型使用由位置感知循环卷积构造的Resnet-101残差网络作为分割骨干网络提取深层特征。融合了通道及空间双重极化自注意力机制,在极化通道和空间注意力分支中保持较高内部分辨率。将位置感知循环卷积与通道注意力操作结合起来,提升分割精度并降低计算成本,克服硬件支持等问题。在公开数据集PASCALVOC 2012上的实验结果显示,该算法其平均交并比可达到76.32%,较基准模型准确率提高了2.52个百分点,参数量减少了9%,模型硬件所占内存减小了61.6%。设计的模型与领域内最新算法相比,该算法在精度、模型复杂度、参数量等方面均展现出了显著的优势。

人工磁场下各向异性偶极玻色气体的量子相变

光晶格中的冷原子系统是实现量子模拟和量子计算的有效平台之一,其相变特性的研究有助于系统中新奇量子态物理机制的探索和实验观测.本文利用朗道相变理论和非均匀平均场方法,研究了人工磁场下光晶格中各向异性偶极玻色气体的相变,得到了系统不可压缩相(Mott绝缘相、棋盘或条纹密度波相)-可压缩相(超流、棋盘或条纹超固相)的解析相变条件,给出了系统的完整相图.有趣的是,各向异性偶极相互作用会使得系统中的棋盘密度波相和棋盘超固相变为条纹密度波相和条纹超固相,人工磁场会稳定绝缘相和超固相,使得绝缘相和超固相在相图中的存在区域变大.此外,引入外加谐振势后发现系统中的不同量子相可以共存.

基于ZigBee技术的CAFe无线温度监测系统设计

由于CAFe装置温度监测点需求众多,若采用有线监测方式会产生大量的信号传输线缆,加剧装置周围的布线繁杂程度并且会导致其他设备故障排除困难,因此需要采取无线化的温度监测方式。文中设计一套基于ZigBee技术的无线温度监测系统,主要由数据采集层、传输控制层和用户层组成。系统通过使用ZigBee无线数传电台E180-DTU模块将多个温度监测点拓扑成一个无线传感器网络,并由串口服务器接入EPICS控制网,使用StreamDevice设备支持开发IOC程序对网络中各节点温度进行获取与发布,最后通过上层客户端对温度监测数据进行全局实时显示与报警。通过设置不同的无线网络拓扑结构,该系统能够非常容易地应对不同规模的温度监测需求。目前该样机系统已用于加速器上RFQ和MEBT段的温度监测,并且扩展监测了设备机房的多个环境温度监测点位,具有一定的应用价值。

荧光靶历史图像数据存储系统设计与实现

针对兰州重离子研究装置(HHIRFL)荧光靶历史图像数据存储系统所产生的数据不断递增和历史数据检索速度慢的问题,构建了基于MongoDB数据库的荧光靶历史图像数据存储系统。为了能够保存和观测分析荧光靶束流图像,搭建了基于EPICS的历史数据归档系统获取荧光靶图像过程变量(PV)数据,用MongoDB数据库分片技术对所得数据进行存储,通过Django框架完成图像的转化和Web页面的实现,并在系统中应用了图像分类算法,提高了数据读写的速率。该系统在HIRFL上可以稳定获取、存储、观测荧光靶束流历史图像,为束流分析、调束工作提供了便利。

基于LIBS-GD联用技术定量检测黄河水中Cu元素

针对目前定量检测液体中重金属元素含量方法存在的缺陷,引入了激光诱导击穿光谱-辉光放电联用(LIBS-GD)技术,并用于黄河水中铜(Cu)元素的检测。通过对不同质量浓度Cu标准溶液的测定,采用内标法建立了Cu的标准曲线,并得出Cu的检出限为0.045 mg/L。实验测量了不同采样点黄河水中Cu的质量浓度,并与火焰原子吸收光谱(AAS)方法进行了对比,结果显示,两种方法的测量结果一致性良好。LIBS-GD联用技术在Cu元素检测方面表现出良好的性能,为水体中重金属元素的检测提供了更简便高效的选择。

GeV重离子束辐照LiF引起的晶体内部结构改变

高能强流重离子束入射到固体物质中,沿飞行路径的离子能量沉积密度将改变宏观靶物质的温度和压强等,并可能在高压高密条件下产生新的材料缺陷.本文利用兰州重离子加速器装置HIRFL-CSR引出的能量为264 MeV/u的Xe^(36+)离子束,入射到LiF晶体靶物质中,在线测量了LiF的发射光谱,观测到沿离子路径的晶体颜色变化.通过解离方法取得了不同位置处的X射线衍射(X-ray Diffraction)与X射线光电子能谱结果,显示在Xe离子的布拉格峰区域出现了LiF_(3)(LiF+F_(2))结构相,讨论了新的结构缺陷的产生与重离子束能量沉积密度间可能的相关性.这为离子束驱动的高能量密度物理的能量沉积过程提供了一定参考.

激光能量对激光诱导Cu等离子体特征辐射强度、电子温度的影响

利用Nd :YAG激光 (波长 10 6 4nm ,脉宽 10ns)烧蚀金属Cu靶获得等离子体。改变激光脉冲能量 ,观测到Cu的原子谱线和离子谱线随激光脉冲能量有不同的变化关系 ,但都在 330mJ/ pulse时 ,谱线强度达到最大 ,随后在 330mJ～ 370mJ/pulse间出现一小平台 ,能量继续增加 ,各谱线强度减小。同时 ,使用烧蚀Cu靶产生的五条原子谱线 (4 6 5 .11nm ,5 10 .5 5nm ,5 15 .32nm ,5 2 1.82nm ,5 2 9.2 5nm)的相对强度 ,在局部热力学平衡近似下 ,利用Boltzmann图的最小二乘法拟合 ,测定了不同激光能量下Cu等离子体的电子温度。随激光能量的增加 ,电子温度近似单调地从 1.0 2× 10 4K上升到 1.4 6× 10 4K后 ,反而有所下降。