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失匹配因子对束晕控制和束流品质影响程度的模拟研究

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失匹配因子对束晕控制和束流品质影响程度的模拟研究

作者：高天附广西师范大学

学位级别：硕士

本文综述了强流离子直线加速器中束晕-混沌的形成机制和控制方法,并对强流离子束密度分布研究的现状作一简要概述。在此基础上,本文做了以下两方面的工作:一方面,研究了失匹配因子对束晕—混沌控制的影响。强流离子束在加速器通道中运... 详细信息

本文综述了强流离子直线加速器中束晕-混沌的形成机制和控制方法,并对强流离子束密度分布研究的现状作一简要概述。在此基础上,本文做了以下两方面的工作:一方面,研究了失匹配因子对束晕—混沌控制的影响。强流离子束在加速器通道中运行时产生束晕现象的控制方面,近几年已有不少研究文章,这方面的研究已经表明,采用混沌控制的方法可望达到较为理想的控制效果,例如已经知道延迟反馈控制器可得较好的模拟结果,对数函数控制器较有实现的希望。因而本文选择这两种控制器对初始分布为K-V分布的束流进行模拟研究。延迟反馈控制器,其形式为:式中rr ms为均方根半径,它反映的是大量离子在周期聚焦通道运动过程中的统计平均量,即rr ms Nri,其中ri为第i个离子的径向半径, g为增益因子。在以往的模拟研究中,所用的控制变量一般为离子束的最大半径rm ax、均方根半径rrms或者包络半径rb等。其中以均方根半径rr ms作为控制变量的延迟反馈控制方法等效果较好,不过要求出rr ms必须探测全部离子的位置,这在实验上很难实现。为此,本文又采用离子束匹配半径a m外的离子数N a与总离子数N之比λ(λ=NNa,简称离子数比)作为控制变量的对数函数控制器对强流离子束的分布进行探索。对数函数控制器,其形式为:其中g表示增益因子,λ表示前面所述的离子数比。结果发现,在采用混沌控制方法对强流离子束的束晕加以控制之后,有些控制参数的改变对束流品质的影响很大。例如调谐衰减因子η的变化,在填充因子Γ取0.64,真空相移σ0取1150,失匹配因子M取1.5,而调谐衰减因子由0.8改为0.9,只改变了一个很小的量,就可以使束分布由单峰状变为均匀分布。

关键词：失匹配因子束晕-混沌时空演化束流品质离子束密度分布

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红透山黄铁矿的红外光谱研究

地学前缘 2013年第3期20卷 104-109页

作者：黄涛张胜男黄菲高天附毛武友王颖辉沈阳师范大学物理科学与技术学院辽宁沈阳110034 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

为了深入研究黄铁矿物理性质的实际成因意义,利用NICOLET 380型,分辨率>0.9cm-1傅立叶变换红外光谱仪,对红透山地区不同中段的黄铁矿样品进行测量,在400～4 000cm-1范围内分别得出红外光透射光谱图。运用朗伯-比尔定律计算出各中段样品... 详细信息

为了深入研究黄铁矿物理性质的实际成因意义,利用NICOLET 380型,分辨率>0.9cm-1傅立叶变换红外光谱仪,对红透山地区不同中段的黄铁矿样品进行测量,在400～4 000cm-1范围内分别得出红外光透射光谱图。运用朗伯-比尔定律计算出各中段样品的吸光度。结果表明:红透山黄铁矿(FeS2)中存在不同程度的类质同象取代,该区域黄铁矿导电类型为n型。认为此种类质同象与黄铁矿形成部位具有相关性。吸光度比值与样品所在深度负相关。

关键词：黄铁矿中红外光谱类质同象分析吸光度

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外力作用下反馈耦合布朗棘轮的定向输运

物理学报 2013年第7期62卷 55-60页

作者：王莉芳高天附黄仁忠郑玉祥沈阳师范大学物理科学与技术学院沈阳110034 复旦大学光科学与工程系上海200433

本文研究了处于外力作用下双阱棘轮势中两个反馈耦合布朗粒子的定向输运性能.通过对过阻尼朗之万方程的数值求解,详细讨论了外力、热噪声与势阱的不对称参数等对耦合布朗粒子的平均速度、有效扩散系数及Pe数的影响.研究发现,平均速度随... 详细信息

本文研究了处于外力作用下双阱棘轮势中两个反馈耦合布朗粒子的定向输运性能.通过对过阻尼朗之万方程的数值求解,详细讨论了外力、热噪声与势阱的不对称参数等对耦合布朗粒子的平均速度、有效扩散系数及Pe数的影响.研究发现,平均速度随外力呈周期性的变化规律.同时耦合系统存在最优噪声强度会使定向输运达到最强.值得指出的是棘轮系统可通过改变双阱势的结构来获得较强的定向流.

关键词：耦合布朗棘轮外力双阱棘轮势平均速度

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摩擦不对称耦合布朗马达的定向输运

物理学报 2020年第10期69卷 35-41页

作者：张旭曹佳慧艾保全高天附郑志刚沈阳师范大学物理科学与技术学院沈阳110034 华南师范大学物理与电信工程学院广州510006 华侨大学信息科学与工程学院厦门361021

本文研究了耦合布朗马达在溶液摩擦对称性破缺条件下的定向输运问题.详细讨论了溶液阻尼系数比,周期外力以及耦合作用对布朗粒子定向输运的影响.研究发现:溶液摩擦的不对称性不仅能促进摩擦棘轮的定向输运,且合适的溶液阻尼系数比还可... 详细信息

本文研究了耦合布朗马达在溶液摩擦对称性破缺条件下的定向输运问题.详细讨论了溶液阻尼系数比,周期外力以及耦合作用对布朗粒子定向输运的影响.研究发现:溶液摩擦的不对称性不仅能促进摩擦棘轮的定向输运,且合适的溶液阻尼系数比还可以使耦合棘轮的定向输运达到最强.此外,一定摩擦阻尼条件下外力振幅可以使耦合粒子的定向输运呈现多峰结构.研究还发现合适的自由长度和耦合强度也能增强摩擦棘轮的输运特性.研究结果不仅能够启发实验上选取合适的摩擦阻尼来优化布朗马达的输运,也可为信息容量大、反应速度快的纳米器件的制备提供一定的理论参考.

关键词：耦合布朗马达摩擦不对称平均速度

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过阻尼布朗棘轮的斯托克斯效率研究

物理学报 2017年第22期66卷 146-153页

作者：吕明涛延明月艾保全高天附郑志刚沈阳师范大学物理科学与技术学院沈阳110034 华南师范大学物理与电信工程学院广州510006 华侨大学信息科学与工程学院厦门361021

根据随机能量理论解析得到阻尼环境中布朗粒子的概率流和斯托克斯效率,并进一步研究布朗粒子的输运性能.详细讨论了空间的不对称性、外偏置力及外势结构等对棘轮定向输运的影响.研究发现,合适的外偏置力能使棘轮的定向输运达到最强.通... 详细信息

根据随机能量理论解析得到阻尼环境中布朗粒子的概率流和斯托克斯效率,并进一步研究布朗粒子的输运性能.详细讨论了空间的不对称性、外偏置力及外势结构等对棘轮定向输运的影响.研究发现,合适的外偏置力能使棘轮的定向输运达到最强.通过调节外势的不对称性可使棘轮中粒子的运动反向,当选择合适的空间不对称性时布朗粒子的反向输运可获得最强.此外,一定条件下合适的外势高度也能增强棘轮输运,且能使粒子克服黏滞阻力的斯托克斯效率达到最大.所得结论能够启发实验上设计合适的外势及外偏置来优化布朗棘轮的定向输运性能,并为生物纳米器件的研制提供一定的理论参考.

关键词：概率流黏滞阻力斯托克斯效率输运性能

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粗糙势中耦合布朗粒子的定向输运性能

物理学报 2019年第24期68卷 52-60页

作者：刘晨昊刘天宇黄仁忠高天附舒咬根沈阳师范大学物理科学与技术学院沈阳110034 中国科学院理论物理研究所北京100190

研究了粗糙棘轮中耦合粒子的定向输运行为,并进一步讨论了阻尼条件下粗糙棘轮的扰动振幅、扰动波数、粒子间的耦合强度及自由长度等因素对耦合布朗粒子质心平均速度及斯托克斯效率的影响.研究发现,合适的粗糙棘轮扰动振幅和扰动波数能... 详细信息

研究了粗糙棘轮中耦合粒子的定向输运行为,并进一步讨论了阻尼条件下粗糙棘轮的扰动振幅、扰动波数、粒子间的耦合强度及自由长度等因素对耦合布朗粒子质心平均速度及斯托克斯效率的影响.研究发现,合适的粗糙棘轮扰动振幅和扰动波数能促进耦合布朗粒子的定向输运,同时还能增强其斯托克斯效率.此外,合适的耦合强度和自由长度还能使粗糙棘轮的输运性能达到最强.还发现小扰动振幅条件下,通过改变耦合强度和自由长度能够诱导粗糙棘轮的流反转.通过研究更具实际意义的粗糙棘轮,本文所得结论能为实验上理解分子马达的运动行为提供理论指导,还可为纳米量级分子机器的设计及粒子分离技术的实现提供实验启发.

关键词：粗糙度质心平均速度斯托克斯效率流反转

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反馈控制棘轮的定向输运效率研究

物理学报 2017年第1期66卷 27-34页

作者：范黎明吕明涛黄仁忠高天附郑志刚沈阳师范大学物理科学与技术学院沈阳110034 华侨大学信息科学与工程学院厦门361021

研究了反馈耦合布朗棘轮中粒子处于负载力、时变外力及噪声作用下的定向输运问题.详细讨论了外力作用时间的不对称性、外势空间的不对称性及外力周期等对反馈耦合棘轮中粒子输运效率的影响.研究发现,外力的时间不对称度能促进反馈棘轮... 详细信息

研究了反馈耦合布朗棘轮中粒子处于负载力、时变外力及噪声作用下的定向输运问题.详细讨论了外力作用时间的不对称性、外势空间的不对称性及外力周期等对反馈耦合棘轮中粒子输运效率的影响.研究发现,外力的时间不对称度能促进反馈棘轮中粒子的定向输运,随时间不对称度的增大,反馈棘轮中粒子能获得较大的效率.然而,外势空间的不对称度能有效抑制耦合棘轮中粒子的扩散,达到增强耦合粒子定向输运的效果.同时还发现,存在最优的噪声强度能使耦合粒子的输运效率达到最大.

关键词：反馈控制时空不对称性定向输运能量转化效率

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空间非均匀摩擦棘轮的输运性能

物理学报 2021年第23期70卷 4-12页

作者：曹佳慧刘艳艳艾保全黄仁忠高天附沈阳师范大学物理科学与技术学院沈阳110034 华南师范大学物理与电信工程学院广州510006

本文研究了耦合布朗粒子在空间非均匀摩擦环境下的定向输运问题,并进一步讨论了摩擦系数振幅、空间相位差等因素对耦合粒子质心平均速度及能量转化效率的影响.研究发现,耦合粒子的质心平均速度和能量转化效率随摩擦系数振幅的变化都能... 详细信息

本文研究了耦合布朗粒子在空间非均匀摩擦环境下的定向输运问题,并进一步讨论了摩擦系数振幅、空间相位差等因素对耦合粒子质心平均速度及能量转化效率的影响.研究发现,耦合粒子的质心平均速度和能量转化效率随摩擦系数振幅的变化都能呈现多峰结构.这一结果表明摩擦阻尼并不总是阻碍布朗粒子的定向运动,一定条件下合适的摩擦环境还能多次增强耦合布朗棘轮的输运性能.此外,在小摩擦系数振幅条件下通过改变外力振幅、外势不对称度、空间相位差还能诱导摩擦棘轮流反转的产生.本文所得结论不仅有助于理解摩擦环境中耦合布朗粒子的输运性能,还可为微观纳米机器的设计与粒子的筛选分离技术提供理论指导.

关键词：摩擦棘轮质心平均速度能量转化效率摩擦系数振幅

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反馈脉冲棘轮的能量转化效率研究

物理学报 2018年第19期67卷 68-75页

作者：延明月张旭刘晨昊黄仁忠高天附郑志刚沈阳师范大学物理科学与技术学院沈阳110034 华侨大学信息科学与工程学院厦门361021

研究了反馈脉冲棘轮的定向输运及能量转化效率.详细讨论了弹簧自由长度、耦合强度及脉冲相位等参量对耦合布朗粒子定向输运性能的影响.研究发现,一定自由长度和耦合强度都能促进反馈脉冲棘轮的定向输运,并能使耦合粒子拖动负载做功时的... 详细信息

研究了反馈脉冲棘轮的定向输运及能量转化效率.详细讨论了弹簧自由长度、耦合强度及脉冲相位等参量对耦合布朗粒子定向输运性能的影响.研究发现,一定自由长度和耦合强度都能促进反馈脉冲棘轮的定向输运,并能使耦合粒子拖动负载做功时的能量转化效率达到最大.此外,通过调节脉冲相位能使反馈棘轮在一个演化周期内获得两次流反转,且合适的相位还能增强反馈棘轮的定向输运.所得结论不仅可为实验上设计合适的反馈脉冲作用来优化棘轮的定向输运性能,而且还能为生物医疗上药物的精准投放提供一定的理论参考.

关键词：反馈脉冲棘轮几率流能量转化效率流反转