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杂化泛函HSE和PBE0计算CsPbI缺陷性质的比较研究(英文)

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无机材料学报 2023年

作者：吴晓维张涵曾彪明辰孙宜阳中国科学院上海硅酸盐研究所中国科学院大学材料科学与光电工程中心

卤族钙钛矿材料在太阳能电池、发光二极管和光探测器等领域受到了广泛关注，这得益于其突出的载流子输运性质。缺陷容忍性是该类材料具有优异输运性能的关键，即材料中可能存在一定数量的本征缺陷，但是对载流子非辐射复合过程贡献很小... 详细信息

卤族钙钛矿材料在太阳能电池、发光二极管和光探测器等领域受到了广泛关注，这得益于其突出的载流子输运性质。缺陷容忍性是该类材料具有优异输运性能的关键，即材料中可能存在一定数量的本征缺陷，但是对载流子非辐射复合过程贡献很小。在卤族钙钛矿材料的缺陷研究中，密度泛函理论计算具有重要作用。尽管传统的半局域泛函(如PBE)能够得到与实验接近的禁带宽度，但是已有研究表明其不能准确描述材料的带边位置。采用更准确的杂化泛函，结合自旋轨道耦合(SOC)效应与充分的结构优化开展缺陷研究十分必要。文献中存在两种关于杂化泛函的选择，即屏蔽的杂化泛函HSE和非屏蔽的杂化泛函PBE0。本研究以正交相CsPbI3为例，系统比较了两种方法在缺陷性质计算上的差异。计算结果表明，对于体相性质，两种杂化泛函并无明显的差别。但是，对于缺陷性质，两种泛函出现定性的差别。HSE计算中预测的浅能级缺陷，在PBE0计算中大部分变为深能级缺陷，且缺陷转变能级和Kohn-Sham能级均出现定性差别。上述差别的本质在于，Hartree-Fock交换势具有长程作用特征，因而普通的杂化泛函如PBE0在计算量允许的超胞尺寸上无法得到收敛的结果，而HSE对上述交换势具有屏蔽作用，可采用相对小尺寸的超胞得到收敛的缺陷能级。本研究的结果表明，尽管HSE杂化泛函需要较大的Hartree-Fock混合参数(约0.43)，其仍是准确计算卤族钙钛矿缺陷性质的有效方法。

关键词：钙钛矿本征缺陷 CsPbI 杂化泛函第一性原理计算

精密直线位移工作台单神经元自适应PID控制方法研究

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传感技术学报 2004年第4期17卷 583-586页

作者：陈本永吴晓维张建新浙江理工大学测控科学与技术系杭州310018

设计并实现了一套直线位移工作台的精密运动控制系统 ,建立了直线位移工作台系统各组成部分的数学模型 ;在分析研究常规PID控制的基础上 ,针对精密直线位移工作台对定位、响应速度、运动方向等方面的高精度要求 ,提出了一种适合于高精... 详细信息

设计并实现了一套直线位移工作台的精密运动控制系统 ,建立了直线位移工作台系统各组成部分的数学模型 ;在分析研究常规PID控制的基础上 ,针对精密直线位移工作台对定位、响应速度、运动方向等方面的高精度要求 ,提出了一种适合于高精度直线位移工作台的单神经元自适应PID控制策略 ,实现了对直线位移工作台的精密运动控制 ;经实验表明该精密直线位移工作台单神经元自适应PID控制具有良好的动态性能、自适应能力和较强的鲁棒性。

关键词：工作台单神经元 PID 自适应控制

一种新型的干涉条纹软件计数方法及其实现研究

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传感技术学报 2004年第3期17卷 371-374,406页

作者：陈本永吴晓维李达成浙江理工大学测控科学与技术系杭州310033 清华大学精密仪器与机械学系北京100084

一般的光学干涉条纹计数方法都是对两路相位差为π/ 2的干涉条纹信号进行整形计数 ,此种方法简便易行 ,但是当条纹信号在半个周期内发生振荡变化时 ,容易出现对信号的变化方向产生判别错误 ,从而导致最后的计数结果出现误差。针对此种缺... 详细信息

一般的光学干涉条纹计数方法都是对两路相位差为π/ 2的干涉条纹信号进行整形计数 ,此种方法简便易行 ,但是当条纹信号在半个周期内发生振荡变化时 ,容易出现对信号的变化方向产生判别错误 ,从而导致最后的计数结果出现误差。针对此种缺陷 ,本文提出了一种新型的光学干涉条纹软件计数方法 :在信号过零点附近设置一对正、负阈值 ,当正弦信号上跳过正阈值或下跳过负阈值时 ,根据此时对应的余弦信号是正还是负来判断此时被测物体的正、反向运动和进行加、减计数 ;而当正弦信号下跳过正阈值或上跳过负阈值时 ,根据判断此时正弦信号的运动方向与前次正弦信号跳过阈值时是否相同来进行加减计数。该计数方法能对干涉条纹信号的振荡变化进行准确判向 ,因此能提高计数的可靠性 ,而且具有智能性 ,适应性强。

关键词：干涉条纹计数判向阈值软件

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基于膈肌肌电的呼吸机关键技术研究

基于膈肌肌电的呼吸机关键技术研究

作者：吴晓维华南理工大学

学位级别：硕士

机械通气是治疗呼吸衰竭病人的重要措施，人机同步是获得良好通气效果的先决条件。传统呼吸机的辅助通气模式需要由患者吸气肌肉收缩并在气道口产生足够触发呼吸机的压力或流量变化，触发呼吸机送气。受到肺部病变和气道阻塞的影响，这... 详细信息

机械通气是治疗呼吸衰竭病人的重要措施，人机同步是获得良好通气效果的先决条件。传统呼吸机的辅助通气模式需要由患者吸气肌肉收缩并在气道口产生足够触发呼吸机的压力或流量变化，触发呼吸机送气。受到肺部病变和气道阻塞的影响，这些模式容易造成人机对抗，因此人机不同步是目前机械辅助通气中未能彻底解决的问题。有必要研究一种更先进的触发模式，改善人机同步性能，提高临床疗效，本论文将采用表面膈肌肌电触发呼吸机的辅助送气模式。膈肌肌电信号(EMGdi)是人体主要呼吸肌膈肌在呼吸过程产生的非平稳的微弱电信号，它出现比气道压力和流量的变化早，能很好地反映呼吸中枢的吸气和呼气的时间以及呼吸努力程度，并且不受肺部病变和气道阻力影响，因此利用膈肌肌电信号触发呼吸机，可达到高度的人机同步性。表面肌电信号是一种复杂的表皮下肌肉电活动在皮肤表面处的时间和空间上的综合结果，论文将对表面肌电信号进行研究和分析，设计一个基于表面电极的膈肌肌电测量系统。采用使用方便的表面医用电极，在体表采集膈肌肌电信号并放大、滤波，采用以AD620等方案的前置放大器克服共模干扰，通过高、低通滤波和50Hz陷波器分别滤除极化电压、高频噪声和工频噪声等干扰信号。多级放大后的信号经数学形态法滤除心电干扰后得到比较纯净的膈肌肌电信号。对该信号求取均方根值即可估算膈肌肌电强度，作为今后呼吸机机械通气触发和辅助支持的依据。最后通过实验验证了该测量系统能有效抑制工频等干扰，得到良好的膈肌肌电信号，有效地应用在呼吸机的控制和触发。

关键词：膈肌肌电人机同步表面肌电共模干扰

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口服造影剂对宫颈癌调强放疗剂量的影响研究

口服造影剂对宫颈癌调强放疗剂量的影响研究

作者：吴晓维安徽医科大学

学位级别：硕士

宫颈癌是女性肿瘤疾病中较为常见的一种恶性肿瘤,其严重影响女性健康和生活质量。早期宫颈癌治疗方式以手术为主,对早期有手术禁忌症、中晚期不宜手术的患者则以放疗和化疗为主。在宫颈癌放疗流程中,据美国放射治疗肿瘤学组(RTOG)指南,... 详细信息

宫颈癌是女性肿瘤疾病中较为常见的一种恶性肿瘤,其严重影响女性健康和生活质量。早期宫颈癌治疗方式以手术为主,对早期有手术禁忌症、中晚期不宜手术的患者则以放疗和化疗为主。在宫颈癌放疗流程中,据美国放射治疗肿瘤学组(RTOG)指南,为了更好的区分靶区和胃肠组织,患者定位CT图像扫描前1小时口服造影剂溶液(泛影葡胺等)。扫描出的定位CT因口服造影剂溶液影响造成空腔脏器显影强化。实际治疗开始和治疗过程中口服造影剂溶液慢慢被排除体外。因此,口服造影剂溶液会导致患者放疗计划与实施时空腔脏器的CT值存在差异。口服造影剂溶液会导致空腔脏器的CT值(Hounsfield unit简称HU)升高。根据放疗计划系统(Monaco5.11)HU-RED的线性转换关系,HU值的升高将导致相关电子密度(Relative Electron Density,简称RED)升高,进而影响放疗计划的剂量分布、正常组织受量和机器跳数。调强放射治疗技术(Intensity Modulated Radiation Therapy,简称IMRT)是从早期三维适形放射治疗技术的基础上逐渐改进、调整,成为了目前最精确和先进的放疗技术。其通过多种方法、措施将三维适形射野分为多个子野,并对射线强度进行调整,使计划靶区在得到高剂量均匀照射的同时,尽可能的降低周围正常组织的受量,降低正常组织受射线照射产生的毒性反应。由于调强放疗计划是一种经过多重优化且十分精确的放射治疗设置,因此对放疗计划中(靶区和正常组织)的剂量准确性要求很高,运算更复杂。如果最基础的图像的准确度、精确度出现问题,那么放疗计划的准确度、精确度就失去了意义。本文选择了12例在扫描定位CT前口服造影剂溶液的宫颈癌患者,每例患者采集口服造影剂溶液的CT图像CT1,在此图像上勾画靶区和正常组织,复制CT1并命名为CT2,在CT2图像上更改空腔脏器小肠的CT值为食物残渣的CT值,用于模拟不受口服造影剂影响的CT图像。分别在CT1上分别设计容积旋转调强(Volumetric Modulated Arc Therapy,简称VMAT)、静态调强计划(IMRT)放疗计划,将不同方式的放疗计划移植到改变了CT值的图像上,保持所有参数不变,重新剂量计算。借助计划靶区和危及器官分析空腔脏器造影区CT值改变前后研究口服造影剂溶液对不同调强方式剂量分布影响的差异,从而探讨口服造影剂溶液对宫颈癌调强放疗剂量的影响,降低放疗病人正常组织的放射剂量,减少放疗的并发症,提高治疗增益比。所得结果:空腔脏器小肠造影区CT值改变前后,VMAT计划靶区的适形度和均匀度的绝对差异都为0,且无统计学意义(P>0.05),计划靶区最小和最大剂量相对百分比差异分别为0.07(P=0.32)和0.15(P=0.59),而平均剂量差异为0.09(P=0.00);危及器官中仅小肠的剂量分布有显著统计学差异,其V、V和V相对百分比分别为0.11(P=0.03)、0.16(P=0.03)和0.03(P=0.03)。IMRT计划靶区靶区的适形度和均匀度的绝对差异都接近0,且无统计学意义(P>0.05),正常组织均无统计学意义(P>0.05)。根据结果可得出:口服造影剂溶液对宫颈癌VMAT计划靶区的平均剂量及小肠剂量分布的影响有显著统计学意义,使靶区平均值减小,正常组织受量增大。对于IMRT计划,口服造影剂不会影响IMRT计划中的靶区和正常组织受量。对于两种计划,目前口服的造影剂溶液引起的剂量差异可忽略,满足临床要求。

关键词：宫颈癌容积旋转调强口服造影剂溶液剂量分布

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求解旅行商问题和非线性方程组的蚁群算法

求解旅行商问题和非线性方程组的蚁群算法

作者：吴晓维陕西师范大学

学位级别：硕士

旅行商问题（TSP）和非线性方程组都是具有广泛的应用背景的重要问题。TSP是一类典型的组合优化问题,它在交通运输、电路板线路以及物流配送等领域都有广泛的应用。特别地,它是测试蚁群算法有效性的一个典型问题。非线性方程组是科学和... 详细信息

旅行商问题（TSP）和非线性方程组都是具有广泛的应用背景的重要问题。TSP是一类典型的组合优化问题,它在交通运输、电路板线路以及物流配送等领域都有广泛的应用。特别地,它是测试蚁群算法有效性的一个典型问题。非线性方程组是科学和工程领域中的一个重要问题,它在数值天气预报、石油地质勘探、计算生物化学、控制邻域和轨道设计等方面均有较强的应用背景。特别地,约束优化问题的Kuhn-Tucker条件是非对称非线性方程组。因此,研究求解它们的方法具有重要的理论价值与现实意义。尽管有许多求解TSP问题的方法,然而传统的算法因其计算时间随着问题规模的增大而增大,在有限的时间内很难求出最优解。随着进化算法（如遗传算法、蚁群算法、粒子群算法等）的深入研究,人们开始应用这类算法来求解TSP问题,并取得了较好的实验结果。特别地,模拟自然界蚂蚁群体觅食行为的蚁群算法,因其内在的正反馈机制,并行分布式计算以及易于与其他算法相结合等优点,使其在解决TSP问题上表现出了很强的寻优能力。因此,本文第二章从旅行商问题入手,对基本蚁群算法的发展背景、基本原理、实现步骤、复杂度,收敛性及算法的特点作了详细介绍。第三章,针对对称TSP问题,在总结已有算法的基础上,重点分析了蚁群系统（ACS）和蚁群遗传算法（ACSGA）的优缺点,为避免蚁群算法陷入局部最优,首先引入遗传算法的杂交算子;其次,为了加快收敛速度和解的精度,分别引入候选列表和2—交换策略,进而提出了求解TSP的改进蚁群算法。仿真结果表明该算法有效地避免了局部最优,并且在执行效率和求解质量上均有所提高。尽管传统的牛顿型迭代法仍然是求解非线性方程组的最常用的方法之一,但是由于其对初始值的依赖性特别强而限制了它们在工程中的应用。近几年流行起来的进化算法如遗传算法等,因其较强的全局搜索能力和较快的收敛速度,在解决大型、复杂及状态多变的非线性方程组方面表现出较好的求解能力。因此针对非对称非线性方程组,本文第四章总结了已有算法,并分析了一类求解无约束优化问题的蚁群算法,实验表明该算法具有较强的收敛性和较高的求解精度。为此我们将其推广应用于求解非线性方程组,首先将非线性方程组转化为等价的无约束优化问题,其次通过引入拟牛顿法以及对参数采用动态的自适应选择机制来加速局部搜索速度和增强其稳定性,进而提出求解非线性方程组的拟牛顿蚁群算法。仿真实验表明该算法是稳定和有效的。与拟牛顿法和蚁群算法相比,新算法不仅提高了解的精确性,而且增强了收敛的可靠性。

关键词：旅行商问题非线性方程组蚁群算法候选列表拟牛顿法

REAgSb2金属间化合物相关物理性质的实验和理论研究

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REAgSb2金属间化合物相关物理性质的实验和理论研究

作者：吴晓维广西大学

学位级别：硕士

本文结合实验和理论计算,对REAgSb(RE=La-Sm,Gd-Er)化合物的相关物理性质进行了系统研究。采用真空电弧熔炼炉成功制备了REAgSb系列化合物样品。X射线粉末衍射结果表明,所有样品主要是由REAgSb组成,其属于四方结构,空间群为P4/nmm(No.1... 详细信息

本文结合实验和理论计算,对REAgSb(RE=La-Sm,Gd-Er)化合物的相关物理性质进行了系统研究。采用真空电弧熔炼炉成功制备了REAgSb系列化合物样品。X射线粉末衍射结果表明,所有样品主要是由REAgSb组成,其属于四方结构,空间群为P4/nmm(No.129)。磁性测量的结果表明,La Ag Sb是非磁性的,Ce Ag Sb显示出铁磁性,而其他化合物表现出反铁磁性。由d M/d T得到了REAgSb的磁有序温度,其磁有序温度范围是3.2-14.2K。根据居里-外斯定律计算得到的REAgSb的有效磁矩接近稀土三价离子。根据2K下REAgSb的M-H曲线特征可知,REAgSb(RE=Pr,Gd-Ho)化合物出现变磁相变。REAgSb的Arrot曲线表明,Ce Ag Sb和Pr Ag Sb化合物的磁相变的类型属于二级相变,且它们的最大磁熵变分别为5.1和7.9 J kgK。采用第一性原理计算方法对REAgSb(RE=La-Sm,Gd-Er)化合物的结构、机械性能、声子、热力学性质和电子结构进行了研究。Birch-Murnagha方程拟合结果表明,除La Ag Sb为无磁性的外,其余化合物均表现出磁有序特征。此外,除了Ce Ag Sb和Gd Ag Sb外,其余化合物均表现为反铁磁态的能量低于铁磁态。计算得到的REAgSb的结合能数值均为负值,说明它们具有稳定的结构。弹性模量的计算结果表明这些化合物具有稳定的机械性能。根据REAgSb的泊松比和B/G值的计算结果,证实了Gd Ag Sb和Tb Ag Sb化合物具有韧性,而其余的化合物表现为脆性。REAgSb声子谱的计算结果显示这些化合物具有稳定的热力学性质,并且,在低温时随着温度的升高其热容C急剧增加且与T成正比,在较高温度时,C则缓慢增加并趋向于Dulong-Petit极限,在高温时的热容C接近47.5cal cellK。电子结构的计算结果表明,REAgSb的态密度分布与RE的4f电子的分布相关,并且RE与Sb原子之间具有强相互作用。随稀土元素原子序数的增加,REAgSb(RE=Ce-Sm,Gd)化合物的RE 4f和Sb 5p电子之间的杂化先增大后减小,而其余的化合物的这种杂化则减弱,RE局域化程度也越高。

关键词： REAgSb2化合物磁性密度泛函理论弹性常数热力学性质电子结构

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C语言答疑解惑与典型题解 1

丛书名：高等院校“十二五”核心课程辅导丛书

2010年

作者：吴婷吴晓维宋琳琳

本书共分十六章，包括主要内容有：C语言基算法和结构化程序设数据类运算符与表达顺序结选择结循环结数组、字符串、函数、指针、结构体和共同体、位运算、文件操作、课程测试及考研真题等。

ISBN: (纸本)9787563522897

关键词： C语言程序设计

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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高剂量率铱源剂量学特征的蒙特卡罗模拟研究

中国医疗设备 2022年第4期37卷 6-9页

作者：吴晓维崔相利刘子成刘苓苓中国科学院合肥肿瘤医院放疗中心安徽合肥230031 安徽医科大学生物医学工程学院安徽合肥230032

目的采用蒙特卡罗模拟技术,借助程序MCNP5对国产高剂量率铱源剂量率的分布进行模拟研究。方法基于TG43号报告中的剂量率计算公式,借助MCNP5建立铱源模型,模拟计算此模型的空间剂量分布,分析研究铱源的径向剂量函数及各向异性函数。结果... 详细信息

目的采用蒙特卡罗模拟技术,借助程序MCNP5对国产高剂量率铱源剂量率的分布进行模拟研究。方法基于TG43号报告中的剂量率计算公式,借助MCNP5建立铱源模型,模拟计算此模型的空间剂量分布,分析研究铱源的径向剂量函数及各向异性函数。结果模拟的各向异性函数与发表结果在误差范围内一致。当径向距离较小时,模拟的径向剂量函数与发表结果符合较好;当径向距离较大时,模拟的径向剂量函数与部分发表结果符合较好,但也与部分发表结果相差较大,在r=15 cm处,最大相对误差为24%。结论基于MCNP5的蒙特卡罗模拟技术可较好地模拟研究国产高剂量率铱源的剂量学特征,这为进一步探索影响后装放疗剂量分布的因素奠定了理论基础。

关键词：铱源剂量学特征蒙特卡罗模拟高剂量率铱-192