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宽能域γ成像探测器仿真设计及性能评价

中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 31-42页

作者：张济鹏马新华张斌肖雄李京伦雷文明赵玮艾宪芸国民核生化灾害防护国家重点实验室北京102205

康普顿成像是直观感知核辐射的探测技术之一,但因受限于探测器体积和成像事例的类型,能量范围通常为0.3~3 MeV,难以在对天然核素γ成像的基础上同时兼顾能量分布在3~7 MeV的瞬发γ成像应用.覆盖0.3~7 MeV范围的宽能域γ成像是扩展核辐... 详细信息

康普顿成像是直观感知核辐射的探测技术之一,但因受限于探测器体积和成像事例的类型,能量范围通常为0.3~3 MeV,难以在对天然核素γ成像的基础上同时兼顾能量分布在3~7 MeV的瞬发γ成像应用.覆盖0.3~7 MeV范围的宽能域γ成像是扩展核辐射探测与成像应用领域的重要发展方向之一,基于两次散射的三层探测器结构是一种极具潜力的实现方案,其中探测器的设计与构建是该方案的基础与关键核心.考虑系统成本和扩展灵活性等因素,本文选用硅光电倍增管(SiPM)阵列和钆镓铝石榴石(GAGG:Ce)阵列作为探测器材料.根据三层探测器的成像事例要求,分析每层探测器内的作用事例类型特征;并基于Geant4蒙特卡罗模拟平台构建包含材料光学参数的仿真模型,通过设置物理过程与两种信息提取方式,对比研究了不同几何参数情形下的探测器位置散点图和探测器内作用事例类型统计结果.根据仿真设计,制备了由像素数为15×15,像素大小为3.2 mm×3.2 mm,厚度分别为3和10 mm的GAGG阵列和1.25 mm厚度光导组成的两种规格SiPM探测器模块,并基于电子学读出系统评估了探测器模块的性能.结果表明, 3 mm厚度的散射探测器与10 mm厚度的吸收探测器均可清晰分辨15×15像素上的作用位置,平均峰谷比分别为9.77和11.85;全部像素的662 keV平均能量分辨率分别可达7.21%和8.35%,具有较好的位置与能量分辨能力.本文所建立的仿真模型,分析结果以及所研制的探测器模块,为三层探测器系统构建提供了重要依据,并为实现宽能域γ成像奠定了科学技术基础.

关键词：宽能域康普顿成像蒙特卡罗仿真 SiPM探测器闪烁体阵列

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高霄鹏/油画

文艺研究 2024年第6期 166-167页

作者：高霄鹏山西大同大学美术学院

关键词：

C/SiC复合材料的人工孔发汗冷却性能分析及优化研究

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空气动力学学报 2024年第6期42卷 88-95,I0002页

作者：俞逸斯李明佳杜燊戴嘉鹏徐航西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程教育部重点实验室西安710049 北京理工大学机械工程学院北京100081

C/SiC复合材料在热防护领域中应用广泛,但受制备工艺、成本等方面的限制,具有低孔隙率、小孔径的特征,在发汗冷却过程中这些微小孔隙难以支撑足够的冷却剂供应量且易发生堵塞,限制了冷却的进行。针对此问题,本文研究通过增加人工孔来改... 详细信息

C/SiC复合材料在热防护领域中应用广泛,但受制备工艺、成本等方面的限制,具有低孔隙率、小孔径的特征,在发汗冷却过程中这些微小孔隙难以支撑足够的冷却剂供应量且易发生堵塞,限制了冷却的进行。针对此问题,本文研究通过增加人工孔来改善C/SiC复合材料发汗冷却性能的可行性。建立了人工孔表征单元结构及等效模型,获得了打孔后复合材料内冷却工质的流量比及等效渗透率的变化情况,探究了打孔方式与工质流量对复合材料等效体换热系数的影响规律,并拟合了打孔后复合材料等效体换热系数经验公式。结果表明:渗透特性方面,冷却工质的主要流量分布于人工孔中;对于渗透率为1×10^(-16) m^(2)的低渗透率材料,打孔后复合材料自身工艺孔中的流量占比小于0.1%,其中的工质流动可忽略;在换热特性方面,可通过调节打孔方式改善复合材料的换热性能,相同渗透率下调节打孔方式可使体换热系数提升154%。

关键词： C/SiC复合材料热防护传热传质发汗冷却人工孔数值模拟

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免热处理铝合金的研究现状及展望

材料热处理学报 2024年第9期45卷 1-11页

作者：邹文逸孙明杨德鹏赵赟淏裴林清上海理工大学材料与化学学院上海200093

铝合金具有密度低、铸造性良好、比强度高和耐腐蚀性好等优点,主要应用于汽车工业及航空航天等领域。近年来,随着新能源汽车行业的快速发展,免热处理铝合金因其能够通过一体化压铸成型复杂构件且免除了后续热处理工艺,成为制备轻质高强... 详细信息

铝合金具有密度低、铸造性良好、比强度高和耐腐蚀性好等优点,主要应用于汽车工业及航空航天等领域。近年来,随着新能源汽车行业的快速发展,免热处理铝合金因其能够通过一体化压铸成型复杂构件且免除了后续热处理工艺,成为制备轻质高强、低成本结构件的新型材料。本文总结了免热处理铝合金的研究现状,主要基于Al-Si、Al-Mg系介绍了免热处理铝合金新材料、压铸工艺及其力学性能,并展望了免热处理铝合金的发展趋势。

关键词：免热处理铝合金压铸自然时效合金成分

基于氧化物-金属多层膜固态化合方法制备MCNO薄膜

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红外与激光工程 2024年第4期53卷 223-232页

作者：赵媛媛王园园王荣新王志鹏朱煜宋贺伦向阳长春理工大学光电工程学院吉林长春130022 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所江苏苏州215123

红外热成像技术具有高度实用性、灵敏性和可靠性等优点,在航空、医疗等多个领域发挥着重要作用。相较于其他类型的非制冷红外探测器,测微辐射热计(Microbolometer)具有工作范围宽、响应速率快且器件结构简单等优点。相较于非晶硅和氧化... 详细信息

红外热成像技术具有高度实用性、灵敏性和可靠性等优点,在航空、医疗等多个领域发挥着重要作用。相较于其他类型的非制冷红外探测器,测微辐射热计(Microbolometer)具有工作范围宽、响应速率快且器件结构简单等优点。相较于非晶硅和氧化钒等常见热敏层材料,立方尖晶石结构的过渡金属氧化物锰钴镍氧化物(Mn-Co-Ni-O,MCNO)具有更高的TCR系数。使用磁控溅射法-电子束蒸发复合法在蓝宝石(Al_(2)O_(3))衬底上制备MCNO薄膜,结合XRD、SEM和电学性能测试,分析和探讨了工艺条件对其性能的影响。研究结果表明,在450℃沉积5 h得到厚度为450 nm的MCNO薄膜样品,随后在真空腔内原位退火1 h,再使用管式退火炉在空气氛围中进行60 min 850℃后退火,MCNO薄膜呈现出良好性能,(111)晶相的XRD半峰宽为0.48,晶格常数为8.71A(1A=10^(-10) m),晶粒平均大小为81.7±24 nm。使用四探针法测试MCNO薄膜室温下电阻率为642.19Ω·cm,室温下(295 K)电阻温度系数(Temperature Coefficient of Resistance,TCR)系数为-4.20%/K。在6~8.5μm波长范围内,最高吸光度为1.50。研究结果验证了所提出的多层复合方法用于制备MCNO薄膜的可行性,为进一步优化MCNO薄膜组份与掺杂配比以及结构-性能关系提供了新思路。

关键词：锰钴镍氧化物磁控溅射电子束蒸发逐层沉积退火温度固相合成

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薄壁型钢混凝土梁抗弯性能试验研究

建筑钢结构进展 2024年第8期26卷 19-27,39页

作者：任重张志鹏何逸鸣程亮戴柳丝上海大学力学与工程科学学院上海200444 浙江世仓智能仓储设备有限公司浙江湖州313100

为研究薄壁型钢混凝土(thin-walled steel reinforced concrete,TSRC)梁试件的抗弯性能,设计制作了5根TSRC梁并进行四点弯曲试验,探究不同抗剪螺杆布置方式、截面形式、剪跨比以及混凝土保护层厚度对TSRC梁试件抗弯性能的影响。研究结... 详细信息

为研究薄壁型钢混凝土(thin-walled steel reinforced concrete,TSRC)梁试件的抗弯性能,设计制作了5根TSRC梁并进行四点弯曲试验,探究不同抗剪螺杆布置方式、截面形式、剪跨比以及混凝土保护层厚度对TSRC梁试件抗弯性能的影响。研究结果表明:TSRC梁的失效模式为薄壁钢管加载点处发生局部屈曲,外围混凝土保护层出现贯通斜裂缝,混凝土保护层沿抗剪螺杆开裂;TSRC梁试件在加载过程中未发生脆性破坏,表现出较好的延性;TSRC梁开裂荷载较小,在0.11P_(u)~0.15P_(u)之间,裂缝总数较少,稳定在6~10条;满跨布置螺杆、增大钢管截面尺寸、减小剪跨比以及增加保护层厚度均可提高TSRC梁试件的承载力。基于试验结果,建立适用于TSRC梁的极限抗弯承载力和抗弯刚度计算公式,可为该构件在实际工程中的应用提供参考。

关键词：薄壁型钢混凝土试验研究抗弯性能抗弯刚度

光学电流传感消抖卡尔曼本征信号高精度提取方法研究

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光子学报 2024年第9期53卷 68-80页

作者：刘逸伦宣鹏华李岩松冉沅昌王其伟华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

本征信号是光学电流传感长期运行稳定性和高精度测量的重要性能参数。目前,传统方法如双光路法并不能消除本征信号的抖动,对光学电流传感高测量精度产生消极影响。为此,提出了光学电流传感消抖卡尔曼本征信号高精度提取方法来对本征信... 详细信息

本征信号是光学电流传感长期运行稳定性和高精度测量的重要性能参数。目前,传统方法如双光路法并不能消除本征信号的抖动,对光学电流传感高测量精度产生消极影响。为此,提出了光学电流传感消抖卡尔曼本征信号高精度提取方法来对本征信号进行消噪处理。首先对光学电流传感的噪声特性以及光路结构进行分析,建立了光学电流传感本征信号模型。引入消抖函数修正卡尔曼增益K,提出了消抖卡尔曼(Debouncing Kalman,DBK)算法,解决了标准卡尔曼增益K对初始状态依赖性强以及测量过程不确定性非常敏感带来的状态估计值严重抖动问题。并且引入了噪声方差递推估计,来保证在滤波过程中可以实时对噪声方差进行修正。在MATLAB进行了消抖卡尔曼滤波算法的验证并与标准卡尔曼算法进行了滤波效果的对比分析,验证了该算法的可行性,并结合李雅普诺夫稳定性分析法推导验证了该算法的稳定性。最后,搭建光学电流传感实验平台,将所提算法在LabVIEW FPGA硬件平台并行实现,验证了该算法的实时性,且能够满足实际工程需求。

关键词：光学电流传感消抖卡尔曼本征信号噪声方差估计并行处理

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云南蟾蜍1新属2新种

石河子大学学报(自然科学版) 2024年

作者：饶定齐彭霄鹏乔轶伦陈凯峥李佳灵周洪鑫中国科学院昆明动物研究所国家林业和草原局林木培育重点实验室/中国林业科学研究院林业研究所海南热带野生动植物园北京动物园海南省林业科学研究院(海南省红树林研究院) 海南热带雨林国家公园管理局五指山分局西南林业大学西南山地森林资源保育与利用重点实验室

云南大窑大百草岭和永德大雪山分布的具有溪流繁殖习性的小型蟾蜍是2种新的未描述蟾蜍新种,它们都与哀牢蟾蜍(Parabufo Bufo ailaonica)有相似的形态和习性:(1)体型较小;(2)无鼓膜;(3)蝌蚪口部无吸盘;(4)产卵于山区溪流。因此,我们为其... 详细信息

云南大窑大百草岭和永德大雪山分布的具有溪流繁殖习性的小型蟾蜍是2种新的未描述蟾蜍新种,它们都与哀牢蟾蜍(Parabufo Bufo ailaonica)有相似的形态和习性:(1)体型较小;(2)无鼓膜;(3)蝌蚪口部无吸盘;(4)产卵于山区溪流。因此,我们为其建立了1个新属(Parabufo gen. nov.),并将这2个新种分别命名为Parabufo baicaolingensis sp. nov.和Parabufo xueshanensis sp. nov.,将哀牢蟾蜍(Parabufo Bufo ailaonica)移入该新属。3个种之间有明显的形态差异:(1)体型大小:雄性的百草岭蟾蜍45.0～50.2 mm,雪山蟾蜍53.1～62.0 mm,哀牢蟾蜍41.1 mm,雌性的百草岭蟾蜍66.0～70.5 mm,雪山蟾蜍(缺少样本),哀牢蟾蜍52.0～55.0 mm;(2)皮肤:百草岭蟾蜍皮肤较为粗糙并密布大小不一的疣粒和痣粒(尤其雌蟾),雪山蟾蜍背部皮肤较光滑且疣粒很少,哀牢蟾蜍背部皮肤较为光滑但疣粒明显且大小较一致。

关键词：蟾蜍属蟾蜍科溪流繁殖蟾蜍新种云南中国

黑河流域梯级库区沉积物氮磷营养盐和重金属分布特征及污染评价

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中国沙漠 2024年第4期44卷 212-222页

作者：王昱范逸扬袁辉王哲辉先锋云田苗袁兴鹏兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室甘肃兰州730050 甘肃省水环境监测中心甘肃兰州730000

为探究黑河流域梯级库区沉积物氮磷营养盐和重金属的分布特征及进行污染评价,于2021年8月选取黑河流域梯级库区为研究目标,采集沉积物样品,测定重金属Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、Mn、As含量及总氮、总磷含量,利用多种评价方法对上述污染... 详细信息

为探究黑河流域梯级库区沉积物氮磷营养盐和重金属的分布特征及进行污染评价,于2021年8月选取黑河流域梯级库区为研究目标,采集沉积物样品,测定重金属Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、Mn、As含量及总氮、总磷含量,利用多种评价方法对上述污染物含量进行评估,同时运用相关性分析探讨重金属的来源、分布及与氮磷营养盐的内在关系。结果表明:干流仅小孤山水库沉积物中总氮达到轻度污染水平,支流平均污染指数均高于干流平均水平;8座水库沉积物总磷污染指数均处于清洁状态。Cr、Cu、Mn、Pb、Zn平均含量超过青藏高原土壤背景值。地累积指数表明As、Cd、Cr、Mn、Ni和Pb的平均值小于或等于0;潜在生态风险系数表明重金属Cd风险系数最高,其次是Cu和Ni,是引起库区沉积物重金属污染的主要因素;潜在风险指数表明流域水库整体重金属污染较轻,各级支流污染情况优于干流;干流库容较大的小孤山与龙首二级库区达到中等风险。相关性分析和聚类分析揭示TN、TP、Mn具有相似的污染来源,主要来源是农业生产中大量使用的氮肥和磷肥与岩石的自然风化;Cu、Cr、Ni来源于农副产品和有色金属加工等工业废水排放;As与生活污水与工业排放有关;Cd、Pb主要来源于矿业开采。

关键词：黑河沉积物重金属营养盐梯级库区