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精细光谱探测与计量分析技术在长江干流水质水环境监测中的应用

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地理学报 2024年第1期79卷 45-57页

作者：赵宇博王雪霁刘骁巩凯杰邹磊林忠辉于涛鱼卫星胡炳樑中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119 中国科学院大学北京100049 西安理工大学西安710054 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

水生态环境监测是生境保护的前提和基础,针对长江流域水系点多面广、复杂多样、瞬息万变等特点,对监测手段提出了更高的要求。目前,针对大型地表水系的水质监测方式仍以人工取样结合实验室化学分析或现场手持式仪器分析为主,存在方法滞... 详细信息

水生态环境监测是生境保护的前提和基础,针对长江流域水系点多面广、复杂多样、瞬息万变等特点,对监测手段提出了更高的要求。目前,针对大型地表水系的水质监测方式仍以人工取样结合实验室化学分析或现场手持式仪器分析为主,存在方法滞后、手段单一、频次偏低、面源缺失等问题。因此,迫切需要新体制监测技术,突破实时快速、面源定量等现实需求,为长江水系统综合模拟提供可靠数据源。在此背景下,本文提出了一种具有完全自主知识产权的精细光谱探测与计量分析技术,开发了地基、空基等体系技术与装备,在相关项目支持下,开展了体系化技术的示范应用,在长江干流关键断面、三峡示范区和鄱阳湖示范区进行了空—地立体监测,取得了良好效果。监测数据经云平台接入“长江模拟器”,为其综合运行提供了快速实时数据支持,也为未来流域大型水系综合监测提供了新方法和应用典范。

关键词：水质监测长江水系统精细光谱探测与计量分析技术空—地立体监测

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中国生态地理区划更新和优化

地理学报 2024年第1期79卷 3-16页

作者：王芳李炳元田思雨郑度葛全胜中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与过程重点实验室北京100101

随着全球气候的持续增暖,中国的气候带和生态地理区域呈现出一定程度的变化。本文在已有生态地理区划方法的基础上,利用1991—2020年641个气象台站气候数据,以及高精度的生态地理要素资料,对中国生态地理区域进行了优化,更新了中国生态... 详细信息

随着全球气候的持续增暖,中国的气候带和生态地理区域呈现出一定程度的变化。本文在已有生态地理区划方法的基础上,利用1991—2020年641个气象台站气候数据,以及高精度的生态地理要素资料,对中国生态地理区域进行了优化,更新了中国生态地理区域图(2023版),将制图比例尺提高至1∶400万。研究结果将中国划分为11个温度带、22个干湿区、50个自然区。与2007版的生态地理区划结果相比,1991—2020年中国生态地理区域的总体格局虽没发生明显变化,但是局部地区的温度带界线、干湿区界线、生态地理区(自然区)界线已经发生了不同程度的变化。首先,温度带的界线变化在东部较明显,特别是长江中下游地区北亚热带和中亚热带之间温度带界线北移较明显;其次,干湿区的界线出现了变动,在第二级地形阶梯的北部半干旱与干旱区的界线有稍微西移,青藏高原上半干旱与半湿润区之间的界线则稍有东南移,都反映半干旱区范围稍有扩大;最后,自然区的界线变化在局地差异较大。本文深化了1991—2020年气候变化和生态地理资料更新对生态地理区域边界变化认识,为指导不同区域生态保护修复工作提供宏观的区域框架。

关键词：气候变化生态地理区划界线变化中国

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熔盐堆流体动力学模型降阶方法适用性分析

核技术 2024年第9期47卷 141-150页

作者：林铭程懋松蔡翔舟戴志敏中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

对于熔盐堆全堆高保真流体动力学计算,即使借助超级计算机的并行计算能力在面对快速甚至实时求解的问题仍然面临效率的巨大挑战,引入和采用模型降阶(Reduced Order Modeling,ROM)方法,将能够有效解决这类问题。基于本征正交分解(Proper ... 详细信息

对于熔盐堆全堆高保真流体动力学计算,即使借助超级计算机的并行计算能力在面对快速甚至实时求解的问题仍然面临效率的巨大挑战,引入和采用模型降阶(Reduced Order Modeling,ROM)方法,将能够有效解决这类问题。基于本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)方法与Galerkin投影法,引入基于有限体积的模型降阶(ROM based on Finite Volume approximation,FV-ROM)方法和上确界稳定模型降阶(ROM with supremizer stabilization,SUP-ROM)方法,针对液态燃料熔盐堆(Liquid Fuel Molten Salt Reactor,LFMSR)层流和湍流瞬态工况开展适用性分析。结果表明:FV-ROM方法在速度误差和计算效率方面占有明显优势,层流和湍流瞬态速度平均L^(2)相对误差低于0.5%和0.6%,且单步长的加速比分别为1500和1000倍左右;相比之下,SUP-ROM方法在压力预测方面表现出显著的优势,层流和湍流瞬态压力平均L^(2)相对误差低至0.20%和0.38%。因此,通过FV-ROM和SUP-ROM两种方法相结合的方式进行熔盐堆流体动力学速度场和压力场预测,能够更加有效地提高流体动力学仿真的效率,并确保瞬态模拟过程计算可靠性和精确度。

关键词：模型降阶熔盐堆 FV-ROM SUP-ROM 流体动力学

Ronchi剪切干涉仪高精度相位提取及误差分析

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中国激光 2024年第11期51卷 537-549页

作者：常春超李中梁卢云君王向朝中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027 浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室浙江杭州310058

双光栅Ronchi剪切干涉是一种基于瞳面测量的波像差检测技术,该技术具有无需参考面、共光路测量以及结构简单、易于集成等优点,适用于光刻投影物镜波像差的在线检测。相位提取是采用该技术进行波像差检测的重要步骤,直接影响最终的测量... 详细信息

双光栅Ronchi剪切干涉是一种基于瞳面测量的波像差检测技术,该技术具有无需参考面、共光路测量以及结构简单、易于集成等优点,适用于光刻投影物镜波像差的在线检测。相位提取是采用该技术进行波像差检测的重要步骤,直接影响最终的测量精度。针对双光栅Ronchi剪切干涉仪高阶衍射光影响相位提取精度的问题,提出了一种高精度的相位提取算法,可消除剪切干涉场中±1级衍射光重叠区域内高阶衍射光的干扰,提高剪切相位提取精度。仿真结果表明,该算法的剪切相位提取误差仅存在高频拟合残差,验证了该算法可有效抑制高阶衍射光的干扰。利用剪切率为0.058的双光栅Ronchi剪切干涉系统进行了实验,并与基于双光纤的点衍射干涉仪的测量结果进行对比,两种方法的测量结果具有相同的波像差分布,验证了所提剪切相位提取算法的有效性。

关键词：干涉测量 Ronchi剪切干涉相位提取波像差检测光刻投影物镜剪切率

基于改进型遥感生态指数的生态系统服务价值评估方法

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地球信息科学学报 2024年第7期26卷 1763-1778页

作者：魏之首关燕宁蔡丹路张春燕姚武韬廖周伟邓锐钱佳琪夏亦寒郭杉中国科学院空天信息创新研究院北京100101 中国科学院大学北京100049

本文通过构建遥感生态指数(RSEI)与动态栖息地指数相结合的改进型遥感生态指数(DRSEI)作为时空动态调节因子,对国家公园这种具有丰富物种的自然生态系统服务价值评估方法进行了改进。改进型遥感生态指数(DRSEI)作为时空动态调节因子的... 详细信息

本文通过构建遥感生态指数(RSEI)与动态栖息地指数相结合的改进型遥感生态指数(DRSEI)作为时空动态调节因子,对国家公园这种具有丰富物种的自然生态系统服务价值评估方法进行了改进。改进型遥感生态指数(DRSEI)作为时空动态调节因子的方法与应用遥感生态指数、净初级生产力指数(NPP)作为时空动态调节因子的方法进行比较分析表明:引入能够表达生态系统生物多样性时空变化特征的动态栖息地指数构建改进型遥感生态指数,由于该指数的空间信息特征更加丰富,且考虑到了区域的生物多样性因子,改进型遥感生态指数(DRSEI)作为时空动态调节因子的生态系统服务价值评估方法可以更加全面客观地反映区域生态系统的结构、功能与过程的时空分异,准确评估生态系统服务时空动态价值,为国家公园生态系统服务价值评估提供了新视角。利用该方法定量评估和分析了武夷山国家公园2017—2021年生态系统服务价值的时空变化状况,2017—2021年武夷山国家公园生态系统服务价值总体呈上升的趋势,呈现较为适当的生态环境保护与资源开发利用状况。

关键词：生态系统服务价值改进型遥感生态指数时空动态调节因子遥感动态栖息地指数武夷山国家公园

不同黏度合成油下CrN/TiN多层薄膜的摩擦学特性研究

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表面技术 2024年第11期53卷 171-180页

作者：张全德陈庆春苏桐赵勤郭峰王晓波青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000 四川大学原子核科学技术研究所成都610064

目的探究在不同黏度合成酯润滑油的作用下,CrN/TiN多层薄膜的摩擦学性能及协同润滑机制。方法选用聚α烯烃(PAO)与三羟甲基丙烷辛癸酸酯(TME)复配,得到不同黏度梯度的合成油。利用全自动黏度测定仪、倾点测试仪、开口闪点测定器和傅里... 详细信息

目的探究在不同黏度合成酯润滑油的作用下,CrN/TiN多层薄膜的摩擦学性能及协同润滑机制。方法选用聚α烯烃(PAO)与三羟甲基丙烷辛癸酸酯(TME)复配,得到不同黏度梯度的合成油。利用全自动黏度测定仪、倾点测试仪、开口闪点测定器和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分别对合成油的运动黏度(40、100℃)、倾点、闪点和表面官能团进行表征。利用反应磁控溅射技术在316不锈钢和单晶硅片基底表面制备CrN/TiN多层薄膜。采用X射线衍射仪和FIB-TEM表征手段对薄膜的微观结构进行分析,并用纳米压痕仪和划痕仪测试了薄膜的力学性能。利用球-盘式摩擦试验机表征薄膜在干摩擦和油润滑条件下的摩擦学性能,利用XPS对摩擦实验后的磨痕元素价态进行表征。结果CrN/TiN薄膜具有典型的面心立方结构(FCC)、异质多层结构,且其硬度可达32.2 GPa。在干摩擦条件下,与裸316基体相比,经表面镀制CrN/TiN薄膜后平均摩擦因数由0.95降至0.71,磨损深度由25.0μm降至16.8μm。在合成油作用下,316不锈钢-GCr15钢球(钢-钢摩擦副)、CrN/TiN多层薄膜-GCr15钢球(CrN/TiN多层薄膜-钢摩擦副)2种摩擦配副的摩擦因数和磨损率随着合成油黏度的增加均呈现降低趋势,且在同一黏度条件下薄膜试样的磨损率更低。结论CrN/TiN多层薄膜在PAO与TME复配获得的一系列不同黏度合成油的作用下,随着合成油黏度的增加,薄膜的磨损率和磨损深度逐渐下降,其减摩抗磨性能得到显著提升。通过磨痕表面的XPS分析可知,合成油中极性的酯基吸附在滑动界面,增强了油膜的承载性能,从而减缓了对偶间的摩擦阻力。

关键词： CrN/TiN多层薄膜聚α烯烃多元醇酯摩擦学性能固-液复合润滑

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极紫外光刻照明系统光瞳整形技术研究

中国激光 2024年第12期51卷 369-381页

作者：王鑫李中梁袁春晓中国科学院上海光学精密机械研究所高端光电装备部先进光源与系统研发中心上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

照明系统是极紫外(EUV)光刻机的核心分系统,其主要作用是在掩模面实现均匀照明并在光瞳面实现多种照明模式。EUV光刻照明系统采用柯勒照明,并基于反射式双复眼镜的光瞳整形技术实现多种照明模式,如何获得双复眼镜的对位关系是实现光瞳... 详细信息

照明系统是极紫外(EUV)光刻机的核心分系统,其主要作用是在掩模面实现均匀照明并在光瞳面实现多种照明模式。EUV光刻照明系统采用柯勒照明,并基于反射式双复眼镜的光瞳整形技术实现多种照明模式,如何获得双复眼镜的对位关系是实现光瞳整形的核心问题。针对该问题开展光瞳整形技术研究,提出一种可快速获得复眼对位关系的算法。首先利用基于回溯法和禁忌搜索思想的复眼分组算法减小复眼对位复杂度,之后采用改进人工蜂群算法(IABC)进行复眼匹配,可快速得到满足掩模照明均匀性的匹配结果,通过复眼分组和匹配可得到不同照明模式的复眼对位关系。为了验证本文算法的有效性,在LightTools中进行建模和仿真,结果表明,该算法可在光瞳面实现多种照明模式并在掩模(共轭面)处实现高均匀性照明。

关键词：极紫外光刻反射式双复眼镜光瞳整形人工蜂群算法照明均匀性

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高功率激光装置基于靶点的同步测量技术

中国激光 2024年第13期51卷 143-152页

作者：张天宇范薇汪小超杨琳华能李国扬姜秀青郭亚晶张攀政谢志勇孙明营张生佳汪涛宋佳驹顾侃中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800 中国科学院大学材料科学与光电研究中心北京100049 上海交通大学IFSA协同创新中心上海200240 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所上海201800

针对惯性约束聚变高功率激光装置对多路激光到达靶点的高精度时间同步调控需求,提出一种基于散射球的靶球同位替代的同步测量技术,该技术可有效避免由于测试点偏离靶心带来的同步测试误差。利用放置于靶场中心的散射球,将来自任一方向... 详细信息

针对惯性约束聚变高功率激光装置对多路激光到达靶点的高精度时间同步调控需求,提出一种基于散射球的靶球同位替代的同步测量技术,该技术可有效避免由于测试点偏离靶心带来的同步测试误差。利用放置于靶场中心的散射球,将来自任一方向入射的单束紫外光近各向同性地散射到4π立体角内。采用非球面透镜结合高速光电探测技术捕获散射光,从而测得待测光束与时间参考基准的同步时间延迟。在神光II装置上开展了在线验证实验,获得基于靶点的长脉冲时间同步抖动小于1.5 ps的延时的测试结果。并离线验证了基于散射球的技术方案应用于10 ps脉宽激光束之间的同步测试可行性。该方法可为高功率激光装置长长、长短脉冲之间和皮秒激光之间的皮秒级高精度时间同步测试提供技术支持。

关键词：同步测量靶点散射球抖动

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氦气内纯化器分析与实验

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 132-138页

作者：杜军军李正宇刘立强龚领会中国科学院理化技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

在不增加冷源氦气消耗前提下以提高氦气纯化器的污氦气处理能力为目标,分析了氦气内纯化的工作过程.优化了氦气内纯化器新流程,利用液化杂质冷量可有效降低冷源氦气消耗量,有利于扩展内纯化器低纯度氦的处理范围.设计了一台氦气内纯化... 详细信息

在不增加冷源氦气消耗前提下以提高氦气纯化器的污氦气处理能力为目标,分析了氦气内纯化的工作过程.优化了氦气内纯化器新流程,利用液化杂质冷量可有效降低冷源氦气消耗量,有利于扩展内纯化器低纯度氦的处理范围.设计了一台氦气内纯化器并开展了相关实验,结果表明:新内纯化器可将氦气纯度约为92.0%的污氦气提纯至99.999%高纯氦气;相较于现有商用氦气内纯化器,优化后内纯化器流程在不降低冷源氦气消耗的前提下,使得污氦气处理范围由氦气纯度95.0%扩展到92.0%.当高纯氦气产量不低于180 L/min时,冷源消耗量约32 L/min,冷源氦气消耗量降低约54.3%,新的内纯化器流程有利于提高为内纯化器提供冷量的氦液化器的液化量.

关键词：氦气内纯化器纯化分离流程分析优化设计