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强激光与等离子体相互作用中受激陷俘电子声波散射及相空间离子涡旋的形成

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物理学报 2007年第8期56卷 4749-4761页

作者：李百文田恩科北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国地质大学材料科学与工程学院北京100083

应用一维相对论电磁粒子模拟程序,研究了线性极化强激光入射到无碰撞密度均匀的次临界密度等离子体中所引起的受激陷俘电子声波散射不稳定性过程.不稳定性的早期行为与是否考虑离子动力学效应无关.当考虑离子动力学效应之后会激发一个... 详细信息

应用一维相对论电磁粒子模拟程序,研究了线性极化强激光入射到无碰撞密度均匀的次临界密度等离子体中所引起的受激陷俘电子声波散射不稳定性过程.不稳定性的早期行为与是否考虑离子动力学效应无关.当考虑离子动力学效应之后会激发一个随时间增长的离子声波,并且最终由于大振幅电磁孤立子的产生而中断.由于电磁孤立子内的静电场与电磁场所产生的离子加速与俘获效应,导致一个离子涡旋在离子相空间中形成;当电磁孤立子向后加速过程中,若干个离子涡旋结构随之形成.研究发现,离子涡旋结构同样存在于密度不均匀的次临界密度等离子体中.从拓扑的观点看,离子涡旋结构的形成是由于拓扑缺陷即等离子体密度凹陷所致,是Kelvin-Helmholtz不稳定性中Ying-Yang类型的一个范例.

关键词：粒子模拟受激陷俘电子声波散射电磁孤立子离子涡旋

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喜马拉雅稀有金属伟晶岩的铪超常富集

岩石学报 2024年第5期40卷 1510-1526页

作者：谢磊田恩农饶乐王汝成南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京大学地球科学与工程学院南京210023 河北地质大学河北省岩石矿物材料绿色开发重点实验室宝石与材料学院石家庄050031 河北省战略性关键矿产研究协同创新中心石家庄050031

锆-铪(Zr-Hf)是重要的关键金属,锆石是最主要的Zr-Hf载体,因Zr-Hf相似的晶体化学特征形成了锆石-铪石完全固溶体系列,以晶体化学式中Hf/(Zr+Hf)原子比(Hf^(#))0.9为区间进行划分,包括锆石、铪质锆石、锆质铪石和铪石。而自然界形成锆铪... 详细信息

锆-铪(Zr-Hf)是重要的关键金属,锆石是最主要的Zr-Hf载体,因Zr-Hf相似的晶体化学特征形成了锆石-铪石完全固溶体系列,以晶体化学式中Hf/(Zr+Hf)原子比(Hf^(#))0.9为区间进行划分,包括锆石、铪质锆石、锆质铪石和铪石。而自然界形成锆铪分异从而达到铪超常富集的条件非常严苛,已报道的富铪锆石主要出现在高分异花岗岩和伟晶岩中,而铪质锆石和铪石尤其稀少,我国境内仅在阿尔泰可可托海1号脉LCT(Li-Cs-Ta)伟晶岩中发现了锆质铪石。本次研究在位于喜马拉雅造山带中部、吉隆岩体北部扎龙沟的锂电气石锂云母伟晶岩中发现了锆质铪石(Hf#最高达0.67)。依据矿物产状和成分,该伟晶岩中锆石-铪石被分为四类:核部多孔的斑状Zrn-1,为锆石和铪质锆石;成分均匀且具有暗色CL图像的Zrn-2最为常见,生长在Zrn-1外围或颗粒的核部,主要是铪质锆石;而Zrn-3和Zrn-4是具有铪质锆石-锆质铪石连续成分的边部,分别对应于富Y(最高4.9%Y_(2)O_(3))和低Y(<1.6%Y_(2)O_(3))两类。根据它们的稀土元素特征,它们都落在典型岩浆锆石和重结晶锆石的区域。这些锆石至少经历了三个阶段的结晶过程:原生富U锆石结晶;岩浆晚期亚固相条件下流体作用之后锆石发生溶解再沉淀作用;以及助熔剂元素(Li-B-F等)富集和Li-F矿物(锂电气石、锂云母)大量结晶导致锆铪强烈分异,形成铪质锆石-锆质铪石边部,与岩浆-热液过渡阶段紧密相关。同时,扎龙沟绿柱石伟晶岩和锂辉石伟晶岩中发现了铪质锆石(Hf^(#)达0.27),扎龙沟电气石白云母花岗岩和吉隆沟的花岗岩-伟晶岩只含有锆石(Hf^(#)<0.04),这些显示了岩浆分异作用也是导致锆石中Hf含量的增加和Zr/Hf比值降低的重要因素。结合全球不同岩体中铪质锆石和锆质铪石形成过程,以及喜马拉雅不同岩体花岗岩-伟晶岩中的锆石成分,本次研究对喜马拉雅锆石-铪石系列的指示作用和超常富铪体系的研究进行了展望。

关键词：伟晶岩稀有金属锆铪分异岩浆-热液过渡

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库仑程函近似下扭曲因子对散射振幅的影响

物理学报 2002年第10期51卷 2225-2228页

作者：张程华千文甲冷文秀李君霞龙期威田恩科辽宁大学物理系原子与辐射研究所沈阳110036 中国科学院金属研究所

在库仑程函近似框架下 ,引进实参量积分 ,将能壳上跃迁矩阵元分为靶的结构因子和弹的扭曲因子 ,导出了非分波扭曲因子的主项表达式和结构因子解析表达式。

关键词：散射振幅库仑程函近似散射矩阵元扭曲因子非分波展开电子类氢离子非弹性散射角分布

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喜马拉雅吉隆花岗伟晶岩中锂矿物的研究

岩石学报 2024年第2期40卷 484-498页

作者：田恩农谢磊王汝成吴福元内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京大学地球科学与工程学院南京210023 河北地质大学河北省岩石矿物材料绿色开发重点实验室宝石与材料学院石家庄050031 河北省战略性关键矿产研究协同创新中心石家庄050031 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

喜马拉雅造山带中部的吉隆岩体出露有大量淡色花岗岩和花岗质伟晶岩,已有文献报道该岩体英雄沟和扎龙沟淡色花岗岩和伟晶岩中有铁锂云母、锂云母、锂辉石等锂矿物产出。本次研究对吉隆岩体北部扎龙沟的伟晶岩进行了岩相学和矿物学研究,... 详细信息

喜马拉雅造山带中部的吉隆岩体出露有大量淡色花岗岩和花岗质伟晶岩,已有文献报道该岩体英雄沟和扎龙沟淡色花岗岩和伟晶岩中有铁锂云母、锂云母、锂辉石等锂矿物产出。本次研究对吉隆岩体北部扎龙沟的伟晶岩进行了岩相学和矿物学研究,厘定了锂辉石伟晶岩和锂云母-锂电气石伟晶岩(含细晶岩)两种类型的富锂伟晶岩。研究结果显示,在锂辉石伟晶岩中主要的富锂矿物除了已知的锂辉石和锂云母,还发现了透锂长石,同时锂云母的边部出现的铯锂云母((Cs,K)Li_(2)Al[Si_(4)O_(10)]F_(2),Cs/(Cs+K)原子比>0.5)中Cs_(2)O含量达16.9%,该矿物首次在喜马拉雅发现,推测是由锂云母与后期富Cs流体作用后形成。在锂云母-锂电气石细晶岩中主要的富锂矿物包括锂云母和锂电气石,锂云母中的Li_(2)O含量为0.9%~6.7%;锂电气石中Li_(2)O含量最高可达2.4%,且FeO、MgO和CaO含量较低(分别<1.1%、<0.01%和<2.6%),接近锂电气石端元成分。结合吉隆扎龙沟含锂伟晶岩中大量产出铯沸石和细晶石,确认这些伟晶岩是典型的LCT(Li-Cs-Ta)型伟晶岩,矿物组成和成分显示它们具有极高的分异演化程度。

关键词：花岗质伟晶岩细晶岩富铯锂云母铯锂云母锂电气石

超高选择性CO_(2)光还原为乙醇的CuNi异核双原子催化剂的精准设计

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 126-136页

作者：崔恩田鲁玉莲江吉周 Arramel 王定胜翟天佑盐城工学院江苏省新型环保重点实验室江苏盐城224051 武汉工程大学环境生态与生物工程学院湖北新型催化材料工程研究中心教育部磷资源开发利用工程研究中心教育部绿色化工过程重点实验室湖北武汉430205 清华大学化学系北京100084 华中科技大学材料科学与工程学院材料加工与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074 印尼纳米中心印尼万丹

利用光催化还原技术将CO_(2)定向转化为乙醇(CO_(2)-乙醇)是解决日益严重的环境污染和能源危机的理想途径之一.然而,CO_(2)分子的高化学惰性以及C-C耦合反应的高化学能垒导致目前CO_(2)-乙醇转化反应的产率和选择性较低.因此,设计构建... 详细信息

利用光催化还原技术将CO_(2)定向转化为乙醇(CO_(2)-乙醇)是解决日益严重的环境污染和能源危机的理想途径之一.然而,CO_(2)分子的高化学惰性以及C-C耦合反应的高化学能垒导致目前CO_(2)-乙醇转化反应的产率和选择性较低.因此,设计构建能够快速活化CO_(2)分子并同时促进C-C耦合的光催化材料具有重要研究意义.尽管已有研究表明,Cu+物种在促进C-C耦合方面具有一定优势,但其在催化反应过程中的不稳定性限制了其实际应用.基于上述认识,本文通过理论模拟预测发现,相比于Cu单原子,CuNi异核双原子(CuNi HDAs)不仅在CO_(2)活化及C-C耦合方面更具优势,而且能够有效锚定并固化Cu+物种.因此,本文设计了一种三步合成策略,精准地将Cu单原子锚定在(Ni,Zr)-UiO-66-NH2材料的Ni位上,合成了以CuNi HDAs为活性位点的Cu-(Ni,Zr)-UiO-66-NH2光催化材料.在可见光照射下,Cu-(Ni,Zr)-UiO-66-NH2表现出较好的催化CO_(2)-乙醇转化活性,其乙醇的产率和选择性分别达到~3218μmol·gCu^(-1)·h^(-1)和97.3%.光谱分析和密度泛函理论计算结果表明,Cu-(Ni,Zr)-UiO-66-NH2材料较好的光催化性能来源于CuNi HDAs特殊的电子结构.首先,CuNi HDAs通过CuNi-O界面化学键与吸光组分(Ni,Zr)-UiO-66-NH2相连,利用界面Cu-Ni-O键作为快速电子传输通道,CuNi HDAs能够富集到足够的光生电子用于涉及12电子的CO_(2)-乙醇转化反应,使得乙醇产率大幅提升.其次,Cu,Ni和O三种原子由于电子亲核能的差异,导致CuNi HDAs的电子分布呈现不对称性.这种不对称的电子结构能有效诱导CO_(2)分子的极化,打破其结构的对称性,从而显著降低CO_(2)分子的活化能.再次,相比于Cu单原子,CuNi HDAs对*CO中间体的吸附能力更强,这不仅增强了活性位点表面*CO中间体的覆盖度,还抑制CO的生成,为C-C耦合创造了充分条件.最后,由于Cu-Ni双活性位电子密度的差异,CuNi HDAs表面的C-C耦合反应势能较低,有利于*OCCHO中间体的快速生成,从而使乙醇产物的选择性大幅提升.综上,本文以理论计算模拟为指导,以UiO-66-NH2材料为基底,成功设计并制备了一种具有不对称电子结构的CuNi HDAs光催化材料,实现了高选择性CO_(2)光还原为乙醇.研究表明,CuNi HDAs的不对称结构在促进分子活化和降低C-C耦合反应能垒中起关键作用,同时促进了光生电子在CuNi HDAs活性位的富集.本文的研究结果为在原子尺度上设计并合成高性能的CO_(2)还原光催化剂提供了实验和理论参考.

关键词： CuNi异核双原子光催化 CO_(2)-乙醇转化不对称电子分配电子富集

喜马拉雅东部库曲锂铍花岗质伟晶岩的稀有金属矿物学研究

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岩石学报 2024年第2期40卷 404-432页

作者：谢磊王汝成田恩农陶湘媛周威刘小驰吴福元内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京大学地球科学与工程学院南京210023 河北地质大学河北省岩石矿物材料绿色开发重点实验室宝石与材料学院石家庄050031 中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院扬州225009 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

在喜马拉雅造山带已发现普士拉、热曲、吉隆、洛扎等多个岩体中花岗岩-伟晶岩与锂铍等稀有金属成矿作用相关,并有大规模的锂辉石伟晶岩(含细晶岩)产出。喜马拉雅东部的库曲岩体也发现了锂辉石伟晶岩出露,主要侵入到主体白云母花岗岩中... 详细信息

在喜马拉雅造山带已发现普士拉、热曲、吉隆、洛扎等多个岩体中花岗岩-伟晶岩与锂铍等稀有金属成矿作用相关,并有大规模的锂辉石伟晶岩(含细晶岩)产出。喜马拉雅东部的库曲岩体也发现了锂辉石伟晶岩出露,主要侵入到主体白云母花岗岩中。本次研究对库曲岩体中不同类型的花岗质伟晶岩进行了详细的岩相学、矿物学和年代学的研究。根据不同矿物组合和产出位置,将库曲伟晶岩分为四类:广泛分布的伟晶岩I,主要包含长石-石英-白云母;岩体西部桑玉村出露伟晶岩II(包含钠长石-石英-白云母带和细粒钠长石带)和伟晶岩III(锂辉石-钠长石-石英带);岩体东部出露细晶岩脉。库曲伟晶岩都含不同体积百分比的石榴石和电气石,以及典型的稀有金属矿物如绿柱石、铌铁矿族矿物和少量锡石。独居石和铌铁矿族矿物的U(-Th)-Pb同位素年代学结果显示库曲伟晶岩主要形成于~25Ma,还存在稍晚一期的岩浆活动,细晶岩形成于~14Ma。同时代的伟晶岩I、II和III全岩成分呈现出明显的变化趋势,K_(2)O/Na_(2)O、Zr/Hf和Nb/Ta比值、REE总量和Eu/Eu^(*)呈降低趋势,而稀有金属(Li、Be、Nb、Ta、Rb和Cs)含量逐渐增加。矿物的成分变化趋势更明显,从伟晶岩I到III中白云母的K/Rb比值和MgO含量明显降低,电气石向更富集Li、石榴子石和铌铁矿族矿物向更富集Mn(在伟晶岩III中分别接近锰铝榴石和铌/钽锰矿端元组分)、绿柱石向更富集Li-Cs的方向变化。伟晶岩III中锡石含量相对增加,常与锂辉石共生。细晶岩脉的矿物学特征介于伟晶岩I和II之间。综合上述研究显示库曲伟晶岩是花岗质岩浆分异演化的最终产物,矿物是伟晶岩形成过程和分异程度的有效指示剂,库曲的稀有金属成矿作用显示出Be、Be-Nb-Ta(-Sn)、Li-Be-Nb-Ta-Sn(岩体最边缘)矿化的变化趋势。锂辉石是库曲伟晶岩中主要的原生锂矿物,次生的锂辉石和石英后成合晶可能是在富锂流体中形成的,而不是透锂长石降温过程中形成的,这与库曲伟晶岩侵入到白云母花岗岩的产状相符。

关键词：锂辉石伟晶岩绿柱石演化程度矿物指示剂端元矿物

基于高分五号卫星的山西省煤炭行业甲烷点源排放特征研究

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煤炭学报 2024年

作者：康涵书秦凯鹿凡胡玮许庆科恩·杰森中国矿业大学环境与测绘学院中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室

甲烷是长效温室气体之一，其增温潜势是二氧化碳的28倍，约占全球变暖效应的16%。煤炭生产活动是中国甲烷排放的主要来源之一，作为中国主要的煤炭生产基地之一，山西省煤炭行业排放了大量甲烷。利用高分辨率遥感数据对山西省煤炭行业... 详细信息

甲烷是长效温室气体之一，其增温潜势是二氧化碳的28倍，约占全球变暖效应的16%。煤炭生产活动是中国甲烷排放的主要来源之一，作为中国主要的煤炭生产基地之一，山西省煤炭行业排放了大量甲烷。利用高分辨率遥感数据对山西省煤炭行业的甲烷排放进行估算，可以为建立精细化的煤炭行业甲烷排放清单奠定数据基础，并为制定有效的减排措施提供科学依据。利用我国高分五号02星搭载的先进高光谱成像仪(AHSI)，使用2021年10月-2023年3月的数据，探测到山西省煤炭行业等408个厂矿的838个甲烷羽流，并计算各羽流的排放速率。结果显示：(1)山西省煤炭行业的甲烷羽流排放速率呈现出非对称性，84%的羽流的排放速率在0.5～3.0t/h之间，但也有少数极端情况，最高的排放速率超过10.0t/h。(2)山西省有6个煤炭行业甲烷点源排放密集区，其中5个密集区与XCH4的高值区域相对应。(3)检测到甲烷排放点源，以煤矿和焦化企业为最多。不同类型的排放源甲烷平均排放速率差异性较大，且排放速率会随时间和排放源的变化而波动。煤炭行业的各个环节都可能存在甲烷排放。(4)高度持续性排放源虽然只占所有点源的13%，但其贡献了41%的总排放速率。相反，高度间断性排放源虽然占了59%，但其只贡献了25%的总排放速率。全山西煤炭行业的甲烷综合排放速率为177.17±56.35t/h，主要由煤矿类、焦化类和火电类企业的甲烷排放构成。

关键词： GF5B-AHSI 煤炭行业甲烷点源排放排放特征间歇性

结合物理信息与深度神经网络的锂离子电池温度预测

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中国电力 2024年

作者：陈来恩曾小勇曾子豪成采辰孙耀科长沙理工大学电气与信息工程学院国网湖南综合能源服务有限公司内华达大学拉斯维加斯分校

准确预测锂离子电池的温度是电池管理系统的关键技术。本文针对锂离子电池的动态以及时序依赖特性构建了一个深度神经网络用于锂离子电池的温度预测。该模型可以提取数据的潜在高维特征并适当降维以减少模型复杂度，同时通过长短期记忆... 详细信息

准确预测锂离子电池的温度是电池管理系统的关键技术。本文针对锂离子电池的动态以及时序依赖特性构建了一个深度神经网络用于锂离子电池的温度预测。该模型可以提取数据的潜在高维特征并适当降维以减少模型复杂度，同时通过长短期记忆单元层捕获温度的长期依赖关系。此外，通过锂离子电池的开路电压、端电压以及电流实时计算产热率，从而为深度神经网络提供额外的物理信息输入。结果表明，该方法相比于目前文献报道的一些方法具有更好的温度预测性能。

关键词：锂离子电池温度预测产热率物理信息深度神经网络

高带宽压电片变形镜的动力学仿真与优化方法研究

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工程设计学报 2024年第1期31卷 130-136页

作者：杨开科罗俊鹏马文静耿远超王德恩袁强中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

为进一步提高压电波前校正器的响应速度和轻量化程度,对面向高动态形状控制的压电片变形镜的动力学仿真与优化方法进行了研究。首先,基于压电片变形镜的参数化有限元模型,提出了高效、高精度的电-力耦合动力学仿真分析方法。然后,通过... 详细信息

为进一步提高压电波前校正器的响应速度和轻量化程度,对面向高动态形状控制的压电片变形镜的动力学仿真与优化方法进行了研究。首先,基于压电片变形镜的参数化有限元模型,提出了高效、高精度的电-力耦合动力学仿真分析方法。然后,通过正交遍历多维设计参数(光学反射镜与压电陶瓷的材料类型、几何尺寸和固定方式等),探究了不同参数对压电片变形镜动态形状控制性能的影响规律。最后,优化得到具有预期响应带宽和驱动位移性能的压电片变形镜设计方案,并通过制备压电片变形镜的原理样件来验证其性能。实验结果表明,所研制的压电片变形镜的固有频率和镜面驱动位移幅值符合预期,验证了所提出的动力学仿真与优化方法的有效性,这可为高带宽压电片变形镜的高效研制提供科学的理论方法。

关键词：高带宽压电片变形镜电-力耦合动力学仿真正交遍历多维设计参数