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低能电子穿越玻璃直管和锥管动力学研究

物理学报 2016年第20期65卷 61-68页

作者：万城亮李鹏飞钱立冰靳博宋光银高志民周利华张琦宋张勇杨治虎邵剑雄崔莹 reinhold schuch 张红强陈熙萌兰州大学核科学与技术学院兰州730000 甘肃省核与辐射安全中心兰州730000 中国科学院近代物理研究所兰州730000 Physics Department Stockholm University

我们通过实验测量1.5 keV电子穿越玻璃直管/锥管的二维角分布的时间演化,研究了低能电子与绝缘玻璃管相互作用的动力学过程.观察到了低能电子穿越玻璃直管和锥管后其强度随时间呈现振荡.穿透的强度出现振荡峰结构,在出现峰的地方,透射... 详细信息

我们通过实验测量1.5 keV电子穿越玻璃直管/锥管的二维角分布的时间演化,研究了低能电子与绝缘玻璃管相互作用的动力学过程.观察到了低能电子穿越玻璃直管和锥管后其强度随时间呈现振荡.穿透的强度出现振荡峰结构,在出现峰的地方,透射的电子最开始出现微弱的圆点,随后微弱的圆点变为较明显的亮点,此后亮点逐渐变大变亮,接着变暗,最后亮斑迅速消失,同时透射电子的角分布中心伴随移动.这种行为显示了低能电子在玻璃管内的充放电呈现振荡行为,当入射电荷累积足够大时,存在一个快速放电的通道,后迅速充电产生阻止电子穿越的电场.对比锥管后的角分布和直管的角分布,我们发现锥管的穿透电子束流密度比直管的大40%.锥管的充放电的时间比直管快,这显示了锥管更容易快速放电,其由于充电建立的电场也更容易影响传输的电子.电子在玻璃直管和锥管的快速充放电的动力学过程显示出电子的传输机制与高电荷态离子有很大不同,其快速充放电过程显示了带负电的电子与绝缘体材料相互作用中的充放电过程与带正电离子的不同.

关键词：低能电子全角分布玻璃毛细管高电荷态离子

低能电子穿越玻璃直管时倾角依赖的输运动力学

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物理学报 2022年第8期71卷 106-113页

作者：李鹏飞袁华程紫东钱立冰刘中林靳博哈帅张浩文万城亮崔莹马越杨治虎路迪 reinhold schuch 黎明张红强陈熙萌兰州大学核科学与技术学院兰州730000 湖北科技学院核技术与化学生物学院咸宁437100 RIKEN Nishina Center RIKENWako351-0198Japan 中国科学院近代物理研究所兰州730000 Department of Physics University of GothenburgSE-41296 GothenburgSweden Physics Department Stockholm UniversitySE-10691 StockholmSweden 中国工程物理研究院电子工程研究所绵阳621900 兰州大学稀有同位素前沿科学中心兰州730000

采用900 e V能量的电子对直玻璃管进行了穿透实验,测量了玻璃管在倾角为–0.15°,–0.4°和–1.15°时充电过程角分布的时间演化,以及平衡态下出射电子能谱.发现穿透率随时间先下降后上升最后趋于平稳,下降的时间随倾角的增大而减小.当... 详细信息

采用900 e V能量的电子对直玻璃管进行了穿透实验,测量了玻璃管在倾角为–0.15°,–0.4°和–1.15°时充电过程角分布的时间演化,以及平衡态下出射电子能谱.发现穿透率随时间先下降后上升最后趋于平稳,下降的时间随倾角的增大而减小.当倾角为–0.4°和–1.15°时,电子穿透率下降到最低点时几乎看不到穿透电子(穿透率小于3‰),这种穿透率最低点状态保持时间随倾角增大而增大.穿透电子的角分布中心随着时间变化.在平稳状态时,发现穿透电子的能量损失随倾角增大而增大.采用蒙特卡罗方法模拟了电子经过管壁不同次数反射后的能谱,与测量能谱进行对比,发现–0.15°,–0.4°和–1.15°倾角下,穿透电子分别经历了管壁的一次、两次和三次与表面的反射过程.基于此,本文对电子穿越玻璃管的充电过程动力学给出了物理解释.实验结果和理论分析表明,在小倾角下玻璃管内能形成宏观负电荷累积,排斥后续电子形成反射,增加电子出射概率,这对应用绝缘体微结构,例如玻璃锥管产生稳定的电子微束具有重要的参考意义.

关键词：电子能量损失充电过程玻璃毛细管

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低能电子在外层导电屏蔽的玻璃锥管中的传输

物理学报 2017年第12期66卷 107-114页

作者：钱立冰李鹏飞靳博靳定坤宋光银张琦魏龙牛犇万成亮周春林 Arnold Milenko Müller Max Dobeli 宋张勇杨治虎 reinhold schuch 张红强陈熙萌兰州大学核科学与技术学院兰州730000 中国核动力研究设计院成都610005 ETH Swiss Federal Institute of Technology 中国科学院近代物理研究所兰州730000 Physics Department Stockholm University

采用新的具有常数锥角的玻璃锥管,并对玻璃锥管进行了外表面导电屏蔽,通过对电子穿越玻璃锥管的二维角分布随时间演化的观测,研究了低能电子与玻璃管相互作用的机制.发现电子穿越完全放电的玻璃锥管时穿透率先下降后平稳,整个过程中角... 详细信息

采用新的具有常数锥角的玻璃锥管,并对玻璃锥管进行了外表面导电屏蔽,通过对电子穿越玻璃锥管的二维角分布随时间演化的观测,研究了低能电子与玻璃管相互作用的机制.发现电子穿越完全放电的玻璃锥管时穿透率先下降后平稳,整个过程中角分布中心发生微小移动,但角分布的半高宽几乎保持不变.这与我们之前发表的工作(2016 Acta ***.65 204103)不同,这是由于对玻璃锥管进行外表面导电屏蔽会阻止外界不确定的快速充放电的影响,并形成了新的稳定放电通道,有利于实现电子的稳定穿透.电子的穿透率随倾角呈类似矩形的分布,透射电子的角分布中心伴随倾角的变化而移动,其穿透所容许的倾角与几何穿透一致.

关键词：电子导电效应玻璃管

基于玻璃毛细管的大气环境MeV质子微束的产生与测量

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物理学报 2024年第10期73卷 143-152页

作者：万城亮潘俞舟朱丽萍李鹏飞张浩文赵卓彦袁华樊栩宏孙文胜杜战辉陈乾崔莹廖天发魏晓慧王天琦陈熙萌李公平 reinhold schuch 张红强兰州大学核科学与技术学院兰州730000 兰州大学基础医学院兰州730000 哈尔滨工程大学核科学与技术学院哈尔滨150001 南通大学理学院南通226019 惠州学院电子信息与电气工程学院惠州516067 哈尔滨工业大学空间环境与物质科学研究院哈尔滨150006 兰州大学稀有同位素前沿科学中心兰州730000 斯德哥尔摩大学物理系斯德哥尔摩S-10691

本文采用玻璃毛细管产生了大气环境中工作的2.5 MeV质子外束微束,并对束斑直径及能量分布随玻璃毛细管与束流方向之间角度(倾角)变化进行测量.测量结果表明,在玻璃毛细管轴向与束流方向一致时(倾角为0°),产生的微束中存在保持初始入射... 详细信息

本文采用玻璃毛细管产生了大气环境中工作的2.5 MeV质子外束微束,并对束斑直径及能量分布随玻璃毛细管与束流方向之间角度(倾角)变化进行测量.测量结果表明,在玻璃毛细管轴向与束流方向一致时(倾角为0°),产生的微束中存在保持初始入射能量的直接穿透部分以及散射部分,其中直接穿透的质子占比最大,束斑直径也最大.随着玻璃毛细管倾角的增大,当其大于几何张角时,束斑直径变小,产生的微束全部为能量减小的散射部分,直接穿透质子消失.我们对质子在玻璃毛细管内传输时的内壁散射过程进行了模拟计算及离子轨迹分析,发现大角度的散射部分决定了形成的外束微束斑外围轮廓,而束斑中心区域由不与毛细管内壁产生任何作用的直接穿透离子构成,其大小由玻璃毛细管出口直径以及几何容许张角决定.采用玻璃毛细管产生的外束微束具有产生简单廉价,微束区域定位简单的特点,有望在辐射生物学、医学、材料等领域得到广泛应用.

关键词：离子外束微束 MeV质子锥形玻璃毛细管

低能电子在直径为800 nm的PET纳米微通道中的输运过程

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物理学报 2024年

作者：李鹏飞刘宛琦哈帅潘俞舟樊栩宏杜战辉万城亮崔莹姚科马越杨治虎邵曹杰 reinhold schuch 路迪宋玉收张红强陈熙萌哈尔滨工程大学核科学与技术学院兰州大学核科学与技术学院复旦大学现代物理研究所复旦大学核物理与离子束应用教育部重点实验室 RIKEN Nishina Center RIKEN 中国科学院近代物理研究所 Physics Department， Stockholm University Department of Physics， University of Gothenburg

研究了2 keV电子在直径为800 nm，长度为10 μm的PET纳米通道中的输运过程。结果表明，当纳米微通道倾角为0°时，穿透电子的穿透率可达10%，而当倾角大于几何张角时，穿透电子的透射率小于1%。穿透电子角分布中心没有随微孔倾角的变化... 详细信息

研究了2 keV电子在直径为800 nm，长度为10 μm的PET纳米通道中的输运过程。结果表明，当纳米微通道倾角为0°时，穿透电子的穿透率可达10%，而当倾角大于几何张角时，穿透电子的透射率小于1%。穿透电子角分布中心没有随微孔倾角的变化而移动，因此没有如在正离子的情况下那样观察到绝缘微孔对电子的导向效应。在充电达到稳态时，当微孔倾角小于几何张角时，电子分裂成上下两个电子斑。穿透电子的全角分布的时间演化表明，在充电开始时，穿透电子为单电子斑。随着入射电荷量（充电时间）的累积，穿透电子被上下拉伸，并逐渐分裂成两个电子斑。当纳米微孔的倾角超过几何张角时，穿透电子的分裂趋于消失。对电子造成微孔内壁上的电荷沉积的模拟计算表明，微孔表面被激发出大量空穴，形成正电荷累积；而部分入射电子沉积于表面以下更深处，形成负电荷层，因此不利于产生类似正离子的导向效应。本文还讨论了造成穿透电子角分布上下分裂的可能原因，并据此提出验证电子和离子充电机制不同的新的实验方法。研究结果为利用绝缘微通道控制电子传输技术的发展提供了支撑。

关键词：绝缘纳米毛细管低能电子导向效应

APPROXIMATING THE STATIONARY BELLMAN EQUATION BY HIERARCHICAL TENSOR PRODUCTS

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Journal of Computational Mathematics 2024年第3期42卷 638-661页

作者： Mathias Oster Leon Sallandt reinhold Schneider Technische Universität Berlin Strasse des 17.Juni 13510623 BerlinGermany

We treat infinite horizon optimal control problems by solving the associated stationary Bellman equation numerically to compute the value function and an optimal feedback *** dynamical systems under consideration are spatial discretizations of non linear parabolic partial differential equations(PDE),which means that the Bellman equation suffers from the curse of *** non linearity is handled by the Policy Iteration algorithm,where the problem is reduced to a sequence of linear equations,which remain the computational bottleneck due to their high *** reformulate the linearized Bellman equations via the Koopman operator into an operator equation,that is solved using a minimal residual *** the Koopman operator we identify a preconditioner for operator equation,which deems essential in our numerical *** overcome computational infeasability we use low rank hierarchical tensor product approximation/tree-based tensor formats,in particular tensor trains(TT tensors)and multi-polynomials,together with high-dimensional quadrature,*** controlling a destabilized version of viscous Burgers and a diffusion equation with unstable reaction term numerical evidence is given.

关键词： Feedback control Dynamic programming Hamilton-Jacobi-Bellman Tensor product approximation Variational Monte-Carlo

Error Estimates of Some Numerical Atomic Orbitals in Molecular Simulations

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Communications in Computational Physics 2015年第6期18卷 125-146页

作者： Huajie Chen reinhold Schneider Zentrum Mathematik Technische Universitat MunchenBoltzmannstraße 385747 GarchingGermany Institut fur Mathematik Technische Universitat BerlinStraße des 17.Juni 136D-10623 BerlinGermany

Numerical atomic orbitals have been successfully used in molecular simulations as a basis set,which provides a nature,physical description of the electronic states and is suitable for ■(N)calculations based on the strictly localized *** paper presents a numerical analysis for some simplified atomic orbitals,with polynomial-type and confined Hydrogen-like radial basis functions *** give some a priori error estimates to understand why numerical atomic orbitals are computationally efficient in electronic structure calculations.

关键词： Kohn-Sham density functional theory numerical atomic orbitals Slater-type orbitals a priori error estimate

Heat Treatment and Properties of Nitrogen Alloyed, Martensitic, Corrosion-resistant Steels

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材料热处理学报 2004年第5期25卷 582-587页

作者： reinhold Schneider Klaus Sammt Roland Rabitsch Michael Haspel BOHLER Edelstahl GmbH Kapfenberg Austria

This paper gives a short introduction to the typical process route and material properties of these steels in comparison to standard martensitic corrosion-resistant steels. The typical response of these steels to various heat treatment parameters is shown and explained using the three grades M333, N360 and M340 (all made by Bohler Edelstahl GmbH) as examples, and the physical metallurgy of these steels and its consequences for practical heat treatment is explained. The correlation between tempering parameters and their effect on the toughness and corrosion properties is explained in particular detail, showing that these new steels not only offer far better property combinations under the usual heat treatment parameters than standard martensitic corrosion-resistant steels, but that they also open the door to extending heat treatment combinations and properties.

关键词：热处理高氮钢马氏体钢抗腐蚀钢

DIRECT MINIMIZATION FOR CALCULATING INVARIANT SUBSPACES IN DENSITY FUNCTIONAL COMPUTATIONS OF THE ELECTRONIC STRUCTURE

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Journal of Computational Mathematics 2009年第2期27卷 360-387页

作者： reinhold Schneider Thorsten Rohwedder Alexey Neelov Johannes Blauert Institute for Mathematics Technical University BerlinStraβe des 17.Juni 13510623 BerlinGermany Institute of Physics University of BaselKlingelbergstrasse 824056 BaselSwitzerland Institute for Mathematics Technical University BerlinStraβe des 17. Juni 13510623 BerlinGermany

In this article, we analyse three related preconditioned steepest descent algorithms, which are partially popular in Hartree-Fock and Kohn-Sham theory as well as invariant subspace computations, from the viewpoint of minimization of the corresponding functionals, constrained by orthogonality conditions. We exploit the geometry of the admissible manifold, i.e., the invariance with respect to unitary transformations, to reformulate the problem on the Grassmann manifold as the admissible set. We then prove asymptotical linear convergence of the algorithms under the condition that the Hessian of the corresponding Lagrangian is elliptic on the tangent space of the Grassmann manifold at the minimizer.

关键词： Eigenvalue computation Grassmann manifolds Optimization Orthogonalityconstraints Hartree-Fock theory Density functional theory PINVIT