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纳米多孔氮化铌薄膜红外宽带光响应建模及高光吸收率探测器结构优化

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纳米多孔氮化铌薄膜红外宽带光响应建模及高光吸收率探测器结构优...

作者：郑家欢西安理工大学

学位级别：硕士

随着近年来对具有量子相变特性(Quantum Phase Transition,QPT)的量子材料研究的不断深入,其在红外光电探测领域的应用潜力也正在逐步显现。作为量子材料的典型代表之一,具有超导绝缘相变(Superconductor-Insulator Transition,SIT)特... 详细信息

随着近年来对具有量子相变特性(Quantum Phase Transition,QPT)的量子材料研究的不断深入,其在红外光电探测领域的应用潜力也正在逐步显现。作为量子材料的典型代表之一,具有超导绝缘相变(Superconductor-Insulator Transition,SIT)特性的二维薄膜材料能够通过调节磁场、掺杂、压强、无序度等非热力学参量实现从超导态到超导绝缘态的相变,而这一相变过程为光电探测器的制备提供了一种新的思路。为此,本文以纳米多孔氮化铌(Niobium Nitride,NbN)薄膜为主要研究对象,对其在780～5000nm波长范围内的光响应特性进行了详细分析,并在此基础上给出了一种能够将二维周期薄膜等效为均匀薄膜的等效模型。进而,得益于等效模型的便利性,较为高效地实现了对纳米多孔NbN薄膜光电探测器光响应的优化设计,获得了具有近、中红外波段高光吸收率的器件结构。具体工作如下:1.分别以纳米多孔金(Au)薄膜和NbN纳米蜿蜒线为例,对基于时域有限差分法(Finite Difference Time Domain,FDTD)的薄膜光响应仿真方法的正确性进行了验证。以此为基础,对具有SIT特性的纳米多孔NbN薄膜在780～5000nm波长范围内的光响应特性进行了细致地仿真与分析。结果显示,尽管通过刻蚀产生了周期为100nm直径为70nm的孔阵列,但在目标波长范围内,上述周期性孔结构对于薄膜的光学性质并没有颠覆性的改变。基于这一判断和不懈的努力,最终给出了一种能够将纳米多孔薄膜简化为均匀薄膜的Bruggeman等效模型,从而可以将纳米多孔NbN薄膜光响应特性的仿真维度由三维降为一维。2.利用所给出的Bruggeman等效模型,并结合具有可变惯性权重系数的粒子群优化算法,对加载纳米多孔NbN薄膜的背面对光探测器结构进行了高光吸收率优化设计。结果显示,仅仅使用较为普通的光学腔,即可在近红外的1200～1600nm内实现大于93.2%的薄膜宽带高光吸收率,同样,在中红外的3000～5000nm波段实现了 87%的宽带高吸收。若以特定波长目标,则可以达成接近于1的较为理想的吸收率,例如针对1310nm和1550nm光纤波长的双波长设计,就可以获得薄膜光吸收率在这两个波长处均大于98.3%的高光吸收率器件结构。3.考虑到光电探测器的设计需要在诸多甚至是相互矛盾的指标之间取得最佳的平衡,进一步尝试了利用多目标粒子群优化算法对纳米多孔NbN薄膜光电探测器进行综合设计。具体来说,一方面沿用了加载光学腔的背面对光器件结构,另一方面增加了器件厚度这一新的优化目标。与前述单目标算例相比,结果显示:一方面,在近红外1200～1600nm宽带设计时,可在带内光吸收率最低值仅下降约3%的条件下,使得器件总厚度减小约9%;在中红外3000～5000nm宽带设计时,则以5.1%的光吸收率下降实现了器件厚度约5.5%的减小;另一方面,在双波长设计时,两个不同的算例分别仅以约10%和0.8%光吸收率损失,取得了均超过50%的器件厚度减小。因而,从总体上看,不论是宽带设计还是双波长设计,器件厚度与光吸收率均表现出了一定的矛盾性。同时,相比于宽带设计,在特定波长处的高光吸收率设计时,采用多目标设计将可以取得更大的成效。

关键词：纳米多孔氮化铌薄膜超导绝缘相变红外宽带光响应 Bruggeman等效模型器件结构设计

家庭功能对多病共存老年患者生命质量的影响 ——自我效能与患者倦怠的链式中介作用

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家庭功能对多病共存老年患者生命质量的影响 ——自我效能与患者...

作者：郑家欢南京中医药大学

学位级别：硕士

目的:随着人口老龄化的不断加剧,多病共存现象在老年人群中越来越普遍,然而,多病共存会增加不良后果产生的风险,严重影响老年患者的生命质量,因此,如何提高多病共存老年患者的生命质量已成为不可忽视的重要议题。本研究旨在了解多病共... 详细信息

目的:随着人口老龄化的不断加剧,多病共存现象在老年人群中越来越普遍,然而,多病共存会增加不良后果产生的风险,严重影响老年患者的生命质量,因此,如何提高多病共存老年患者的生命质量已成为不可忽视的重要议题。本研究旨在了解多病共存老年患者生命质量现状,探究家庭功能与生命质量之间的关系,并在此基础上,引入自我效能和倦怠作为中介变量,探讨其在家庭功能对生命质量的影响中起到的作用,深入分析家庭功能对生命质量的影响机制,为多病共存老年患者生命质量的改善提供新的视角和思路,为后续多病共存老年患者的管理提供理论参考和实践借鉴。方法:采用方便抽样的形式选取江苏、浙江、山东、湖南等地区多家综合医院及社区医院的多病共存老年患者为研究对象,研究工具包括自编一般资料量表、家庭功能量表、自我效能量表、倦怠量表和生命质量量表,采用纸质问卷和电子问卷相结合的方式发放问卷,共收集有效问卷554份。利用Excel2019软件对问卷结果进行数据录入,利用SPSS26.0、AMOS24.0软件并运用信效度检验、描述性统计、独立样本t检验、单因素方差分析、结构方程模型、中介效应检验等统计方法对数据进行分析处理。结果:(1)不同年龄、文化程度、婚姻状况、子女状况、主要照顾者、经济来源、收入水平、医疗费用支付方式、病程的多病共存老年患者在家庭功能上存在显著差异;不同年龄、性别、文化程度、婚姻状况、主要照顾者、经济来源、收入水平、医疗费用支付方式、病程、慢性病数量的多病共存老年患者在自我效能上存在显著差异;不同年龄、文化程度、婚姻状况、子女状况、主要照顾者、经济来源、收入水平、医疗费用支付方式、病程、慢性病数量的多病共存老年患者在倦怠的疲惫维度上存在显著差异;不同年龄、文化程度、婚姻状况、子女状况、主要照顾者、经济来源、收入水平、医疗费用支付方式的多病共存老年患者在倦怠的脱离维度上存在显著差异;不同年龄、文化程度、婚姻状况、子女状况、主要照顾者、经济来源、收入水平、医疗费用支付方式、病程、慢性病数量的多病共存老年患者在倦怠的失控维度上存在显著差异;不同年龄、文化程度、婚姻状况、子女状况、主要照顾者、经济来源、收入水平、医疗费用支付方式、病程、慢性病数量的多病共存老年患者在生命质量上存在显著差异。(2)家庭功能到生命质量的标准化路径系数为0.152;家庭功能到自我效能的标准化路径系数为0.559;自我效能到生命质量的标准化路径系数为0.227;家庭功能到倦怠的疲惫维度的标准化路径系数为-0.116;家庭功能到倦怠的脱离维度的标准化路径系数为-0.471;家庭功能到倦怠的失控维度的标准化路径系数为-0.250;倦怠的疲惫维度到生命质量的标准化路径系数为-0.166;倦怠的脱离维度到生命质量的标准化路径系数不显著;倦怠的失控维度到生命质量的标准化路径系数为-0.332;自我效能到倦怠的疲惫维度的标准化路径系数为-0.650;自我效能到倦怠的脱离维度的标准化路径系数为-0.199;自我效能到倦怠的失控维度的标准化路径系数为-0.547。(3)自我效能在家庭功能和生命质量之间的中介效应值为0.1285,占总效应的26.17%;疲惫在家庭功能和生命质量之间的中介效应值为0.0189,占总效应的3.85%;脱离在家庭功能和生命质量之间的中介效应不显著;失控在家庭功能和生命质量之间的中介效应值为0.0519,占总效应的10.57%;自我效能与疲惫在家庭功能和生命质量之间的链式中介效应值为0.0582,占总效应的11.85%;自我效能与脱离在家庭功能和生命质量之间的链式中介效应不显著;自我效能与失控在家庭功能和生命质量之间的链式中介效应值为0.0647,占总效应的 13.18%。结论:(1)不同人口学特征的多病共存老年患者在家庭功能、自我效能、倦怠的各维度和生命质量上存在一定的个体差异(2)家庭功能对多病共存老年患者的生命质量有显著的正向影响。(3)自我效能在多病共存老年患者家庭功能与生命质量之间起着部分中介作用。(4)倦怠的疲惫、失控维度在多病共存老年患者家庭功能与生命质量之间起着部分中介作用。(5)自我效能与倦怠的疲惫维度、自我效能与倦怠的失控维度在多病共存老年患者家庭功能和生命质量之间起着链式中介作用。

关键词：多病共存家庭功能自我效能倦怠生命质量老年患者

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药用植物挥发油的提取及抗抑郁活性研究

药用植物挥发油的提取及抗抑郁活性研究

作者：郑家欢广东药科大学

学位级别：硕士

抑郁症是一种常见的精神障碍,目前世界已有超过3.5亿人患有抑郁症,遍布各个年龄层,每年约有80万人因为抑郁症而自杀。抑郁症会严重影响人们的身心健康,也会给社会带来极大的负担。当前临床上常用的抗抑郁药物主要是西药,但是西药治疗具... 详细信息

抑郁症是一种常见的精神障碍,目前世界已有超过3.5亿人患有抑郁症,遍布各个年龄层,每年约有80万人因为抑郁症而自杀。抑郁症会严重影响人们的身心健康,也会给社会带来极大的负担。当前临床上常用的抗抑郁药物主要是西药,但是西药治疗具有副作用大的缺点,且受到中华传统文化影响,患者常拒绝服用传统抗抑郁药。因此开发出更多副作用较小、患者较易接受的抗抑郁药物具有重要的意义。目前,天然产物由于副作用小等优点已经越来越受到关注,而且其天然属性使得人们较易接受。挥发油是一种具有多方面药理活性的天然产物,包括抗抑郁活性。挥发油的提取方法多种多样,影响着挥发油的得油率、成分组成以及各成分相对百分含量,而挥发油的化学成分组成与挥发油的药理活性密切相关。选择合适的提取方法得到所需挥发油后,对挥发油的化学成分进行分析,可以为挥发油的药理活性研究提供一定的理论依据;再对挥发油的抗抑郁活性进行探究,可以开发出更多具有抗抑郁作用的新产物,具有重要的意义。罗勒、甜橙和薰衣草均是富含挥发油的药用植物,且罗勒挥发油、甜橙挥发油和薰衣草挥发油均已被证明具有一定的神经生物活性,如抗焦虑活性。焦虑患者会在一定情况下转为抑郁,而抑郁患者也极有可能最终患上焦虑,焦虑与抑郁之间的关系密不可分。罗勒挥发油、甜橙挥发油和薰衣草挥发油均具有抗焦虑作用,也极有可能具有抗抑郁作用,因此本文选择罗勒挥发油、甜橙挥发油和薰衣草挥发油为研究对象。首先,以罗勒挥发油为例,研究水蒸气蒸馏法(Steam Distillation,SD)、索氏提取法(Soxhlet Extraction,SE)、超临界CO2萃取法(Supercritical CO2 Extraction,SFE)与超声辅助萃取法(Ultrasonic Assisted Extraction,UAE)对挥发油的得油率、化学成分以及各成分相对百分含量的影响,为现代药用植物制剂生产过程的提取方法提供一定的参考依据。然后,采用SD法对罗勒挥发油、甜橙挥发油和薰衣草挥发油进行提取后,采用气相色谱-质谱联用方法(Gas chromatography-Mass spectrometry,GC-MS)对三种挥发油的化学成分进行分析,以期为三种挥发油的抗抑郁活性研究提供更多的物质基础依据。最后采用动物行为学实验初步探究了罗勒挥发油、甜橙挥发油与薰衣草挥发油的抗抑郁活性,采用志愿者实验初步探究了罗勒挥发油对志愿者的抗抑郁活性,为开发更多具有抗抑郁作用的药物或保健品提供参考依据,为预防和治疗抑郁症提供更多的选择。本论文主要研究内容如下:1.对罗勒挥发油的提取工艺进行研究。采用SD法、SE法、SFE法以及UAE法对罗勒挥发油进行提取,通过GC-MS对挥发油化学成分进行分析。结果表明,不同的提取方法对罗勒挥发油的得油率、成分组成以及各成分相对百分含量有影响。四种方法提取所得挥发油的得油率高低分别为SFE法(1.10%)>SE法(0.86%)>UAE法(0.72%)>SD法(0.40%),SD法、SE法、SFE法以及UAE法提取得到的挥发油分别鉴定了48、45、42、49种成分,独有成分分别为14、9、17、8种,共有成分为21种。SD法提取得到的挥发油的主要成分是草蒿脑(46.83%)和芳樟醇(20.06%),SE法是9,12,15-十八烷三烯-1-醇(28.79%)、α-杜松醇(8.40%)和草蒿脑(8.23%),SFE法是草蒿脑(42.25%)和芳樟醇(10.73%),UAE法是草蒿脑(28.50%)、芳樟醇(9.45%)和亚麻酸(7.84%)。不同的化学成分具有不同的生理活性与药用价值,因此在综合考虑所需要的组分后,选择合适的提取方法或多种方法联合提取挥发油可以得到最大的效益。2.对罗勒挥发油、甜橙挥发油和薰衣草挥发油进行提取及成分分析。采用SD法提取罗勒挥发油、甜橙挥发油和薰衣草挥发油,再通过GC-MS技术对三种挥发油的化学成分进行分析鉴定。罗勒挥发油鉴定了48种化合物,主要成分是草蒿脑(46.83%)和芳樟醇(20.06%),甜橙挥发油鉴定了25种,主要成分是柠檬烯(41.77%)、草蒿脑(24.10%)和芳樟醇(17.00%),薰衣草挥发油为42种,主要成分是芳樟醇(20.12%)和乙酸熏衣草酯(10.69%)。三种挥发油成分有一定差异,但其主要成分均有芳樟醇。罗勒挥发油和甜橙挥发油中共同主要成分有草蒿脑,甜橙挥发油中柠檬烯的相对百分含量高达41.77%。芳樟醇和草蒿脑均已被证明具有抗抑郁活性,柠檬烯也具有一定的神经生物活性,因此罗勒挥发油、甜橙挥发油和薰衣草挥发油可能均具有一定的抗抑郁活性。3.利用动物行为学实验对罗勒挥发油、甜橙挥发油及薰衣草挥发油的抗抑郁活性进行初步探讨。利用开场实验(Open Field Test,OFT)探究实验动物的跨格

关键词：抑郁症挥发油提取工艺成分分析活性研究

空气源热水器用微通道换热器强化传热的模拟研究

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空气源热水器用微通道换热器强化传热的模拟研究

作者：郑家欢河南工业大学

学位级别：硕士

上世纪八十年代后,随着MEMS(Micro Electromechanical System)技术等现代高新技术领域的发展,高密度电子器件上的热流密度越来越大,对空间尺度要求更加微小、结构更加紧凑、热质交换过程更加复杂。微小管道内的流动不仅能够节省耗材减... 详细信息

上世纪八十年代后,随着MEMS(Micro Electromechanical System)技术等现代高新技术领域的发展,高密度电子器件上的热流密度越来越大,对空间尺度要求更加微小、结构更加紧凑、热质交换过程更加复杂。微小管道内的流动不仅能够节省耗材减轻设备重量,而且能够大大提高换热效率,其体积小换热性能好的优点已经被人们所认可。因此对热水器微通道换热器的研究和优化对提高人民生活品质和节约能源具有重要意义。本文在宏观尺度流动传热理论的基础上,对微通道内流体流动情况进行分析,通过CFD和理论计算对微通道下热水器换热器性能展开模拟,主要研究以下几方面内容:1.通过阅读近年专家学者对微尺度流动的研究的有关文献,指出目前情况下对微尺度研究的未来发展方向。2.建立数学模型,将宏观尺度通道内流体流动特点与微通道流体流动进行比较,建立微通道流动过程中通道内流体流动的数学模型,进而通过理论计算,得出微通道内流体流动Nu数、摩擦系数、压力降等物性参数。3.对不同结构的微通道热水器换热器换热性能进行模拟分析,指出不同结构形式微通道热水器换热器换热性能的优劣,并提出优化方案。4.选取不同管型微通道作为研究对象,对不同管型下微通道换热器换热性能的数值模拟,综合分析得出微通道热水器换热器管型选择方案。5.对微通道热水器换热器内不同流速、截面尺寸、质量流量进行分析比较,指出其对微通道热水器换热器换热效率的影响规律,为提高微通道热水器换热性能提供了理论依据。

关键词：微通道换热器热水器数值模拟换热系数

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纳米多孔氮化铌薄膜红外宽带光响应特性

物理学报 2022年第5期71卷 300-307页

作者：赵雨辰郑家欢王勇席晓莉宋海智西安理工大学先进导航与电磁技术研究所西安710048 电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室成都610054 西南技术物理研究所成都610041

具有超导绝缘相变特性的纳米多孔超导薄膜在红外光电探测领域有着潜在的应用价值,而其在红外波段的宽带光响应特性研究目前尚未见报道.为此,本文以纳米多孔氮化铌(NbN)薄膜为主要对象,研究了其在780—5000nm的近、中红外波长范围内的光... 详细信息

具有超导绝缘相变特性的纳米多孔超导薄膜在红外光电探测领域有着潜在的应用价值,而其在红外波段的宽带光响应特性研究目前尚未见报道.为此,本文以纳米多孔氮化铌(NbN)薄膜为主要对象,研究了其在780—5000nm的近、中红外波长范围内的光响应特性.首先,采用Drude模型拟合的方法,不仅将对实验数据拟合的精度提高了约17%,而且得到了中红外波段的NbN光学参数;进而,采用时域有限差分法分析了加载纳米多孔NbN薄膜的背面对光器件的光响应特性,并给出了能够将纳米多孔薄膜简化为均匀薄膜的Bruggeman等效模型,从而可以将纳米多孔NbN薄膜光响应特性的仿真维度由三维降为一维;最后,基于等效模型和传输矩阵法,对加载纳米多孔NbN薄膜的背面对光器件在近、中红外波段内的光吸收特性进行了优化设计.结果表明:一方面,使用Bruggeman等效模型简化设计过程并不会影响最终结果的正确性;另一方面,仅仅是加载较为简单的光学腔,即可使得探测器的薄膜光吸收率在近、中红外宽带设计时均大于82%,在近红外双波长设计时均大于93.7%,并且多孔薄膜结构具有天然的极化不敏感特性.

关键词：纳米多孔NbN薄膜红外宽带光响应 Bruggeman等效模型器件结构设计

非通风状态新型地下粮仓储粮温度场的CFD数值模拟

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现代食品科技 2016年第1期32卷 170-174,296页

作者：王振清殷鹏郑家欢河南工业大学土木建筑学院河南郑州450001

地下粮仓储粮温度场是保证储粮品质和绿色生态储粮的重要影响因素。针对地下粮仓试验仓,该文利用Gambit软件建立了地下粮仓的三维立体模型,并对模型进行了网格划分,采用CFD数值模拟方法研究了非通风状态地下粮仓粮食储存过程中粮堆温度... 详细信息

地下粮仓储粮温度场是保证储粮品质和绿色生态储粮的重要影响因素。针对地下粮仓试验仓,该文利用Gambit软件建立了地下粮仓的三维立体模型,并对模型进行了网格划分,采用CFD数值模拟方法研究了非通风状态地下粮仓粮食储存过程中粮堆温度场的变化规律。通过编写和导入UDF函数,改进CFD软件中的质量控制方程、动量控制方程和壁面热量传递控制方程,通过迭代计算和基于CFD软件模拟得到了地下粮仓非通风状态条件下温度场的变化规律,研究结果表明,随着地下仓储粮时间的变长,仓内粮堆温度与周围维护结构之间、粮堆之间不停的进行着热质交换,最终温度逐渐趋于当地地下恒温温度值附近,地下仓可以作为一种经济适用的仓型来推广;同时,本文的研究可以为地下粮仓的温度场控制提供参考和依据,为粮堆机械通风手段作为参考。

关键词：地下粮仓准静态温度场 CFD

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关于建筑施工现场安全管理措施初探

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2021年第2期 20-21页

作者：郑家欢河南信息统计职业学院河南郑州450000

在现阶段的建筑工程中,安全管理是非常重要的一项内容。施工现场一旦发生安全事故,轻则影响施工进度,重则出现人员伤亡,导致工地停工烂尾,所以,一定要重视施工现场的安全管理。要提升现场施工人员和管理人员的安全意识,识别现场存在的... 详细信息

在现阶段的建筑工程中,安全管理是非常重要的一项内容。施工现场一旦发生安全事故,轻则影响施工进度,重则出现人员伤亡,导致工地停工烂尾,所以,一定要重视施工现场的安全管理。要提升现场施工人员和管理人员的安全意识,识别现场存在的危险源并做好应对措施,降低施工现场发生安全事故的概率,保证建筑工程项目顺利开展,实现项目管理目标。基于此,文章简要探讨了建筑施工现场安全管理存在的问题及改进措施。

关键词：建筑工程施工现场安全管理措施

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建筑工程施工质量控制与分析方法阐述

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2021年第3期 286-286,288页

作者：郑家欢河南信息统计职业学院河南郑州450000

现阶段,我国的建筑工程建设越来越多,对于建筑行业的发展而言,不仅是一种二次机遇,还是一次非常重要的挑战,尤其是建筑行业在最近几年取得非常不错的成果,随之而来的问题也越来越多,从某种层面上而言,我国建筑行业发展起步相对较晚,对... 详细信息

现阶段,我国的建筑工程建设越来越多,对于建筑行业的发展而言,不仅是一种二次机遇,还是一次非常重要的挑战,尤其是建筑行业在最近几年取得非常不错的成果,随之而来的问题也越来越多,从某种层面上而言,我国建筑行业发展起步相对较晚,对于质量管理和控制措施方面,并没有相应完善的体系,尤其是随着科学技术的不断发展,施工技术也越来越重要,所以建筑行业需要对所应用到的各项施工技术和质量管理措施进行不断完善,并且需要构建完善的体系,从而使施工过程中的每一项环节都能够得到很好地控制,进而使建筑行业能够得到持续不断的发展。

关键词：建筑范畴施工质量管理方法控制策略

关于房屋建筑施工监理控制常见问题及有效应对

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中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2021年第2期 10-10,12页

作者：郑家欢河南信息统计职业学院河南郑州450000

现阶段,我国的房屋建筑工程建设有了很大进展,在房屋建筑施工的过程中,施工监理发挥着重要的作用。本文主要介绍了当前房屋建筑施工控制的重要作用,对于现阶段房屋建筑施工中存在的问题进行有效概述,针对性提出了几点应对措施,为现阶段... 详细信息

现阶段,我国的房屋建筑工程建设有了很大进展,在房屋建筑施工的过程中,施工监理发挥着重要的作用。本文主要介绍了当前房屋建筑施工控制的重要作用,对于现阶段房屋建筑施工中存在的问题进行有效概述,针对性提出了几点应对措施,为现阶段建筑单位工程质量的提升作出贡献。

关键词：房屋建筑施工质量管理日志自身素质