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面向应用的新一代稀磁半导体研究进展

物理学报 2024年第1期73卷 9-22页

作者：彭毅赵国强邓正靳常青中国科学院物理研究所北京100190 中国科学院大学物理学院北京100049

稀磁半导体具有能同时调控电荷与自旋的特性,是破解摩尔定律难题的候选材料之一.我们团队率先提出了稀磁半导体中自旋和电荷掺杂分离的机制,探索并研制了新一代稀磁半导体材料,为突破经典稀磁半导体材料的制备瓶颈提供了有效解决方案.以... 详细信息

稀磁半导体具有能同时调控电荷与自旋的特性,是破解摩尔定律难题的候选材料之一.我们团队率先提出了稀磁半导体中自旋和电荷掺杂分离的机制,探索并研制了新一代稀磁半导体材料,为突破经典稀磁半导体材料的制备瓶颈提供了有效解决方案.以(Ba,K)(Zn,Mn)_(2)As_(2)等为代表的新一代稀磁半导体,通过等价态的Mn掺杂引入自旋、异价态的非磁性离子掺杂引入电荷,成功实现了230 K的居里温度,刷新了可控型稀磁半导体的居里温度记录.本文将重点介绍几种代表性的新一代稀磁半导体的设计与研制、新一代稀磁半导体的综合物性表征、大尺寸单晶生长以及基于单晶的安德烈夫异质结研制.我们团队通过新一代稀磁半导体的新材料设计研制、综合物性研究、简单原型器件构建的“全链条”模式研究,开拓了自旋电荷分别掺杂的稀磁半导体材料研究领域,充分展现了自旋和电荷掺杂分离的新一代稀磁半导体材料潜在应用前景.

关键词：新一代稀磁半导体自旋电荷掺杂分离高居里温度多组合异质结

京津冀地区退耕还林还草碳增汇潜力及贡献预估

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地理学报 2024年第3期79卷 732-746页

作者：马寅秋李佳慧曹巍尹川黄麟中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049 北京建筑大学北京100044

退耕还林还草工程(GGP)是中国投资最大、涉及面最广、群众参与程度最高的生态修复项目,也是国土变绿和陆地碳增汇的主要驱动力,然而对其碳增汇潜力及其对碳中和目标的可能贡献仍缺少系统性评估。本文在回溯2000—2020年京津冀地区GGP碳... 详细信息

退耕还林还草工程(GGP)是中国投资最大、涉及面最广、群众参与程度最高的生态修复项目,也是国土变绿和陆地碳增汇的主要驱动力,然而对其碳增汇潜力及其对碳中和目标的可能贡献仍缺少系统性评估。本文在回溯2000—2020年京津冀地区GGP碳增汇作用基础上,设置由不同气候变化、经济社会、生态规划组合而成的可持续发展、基准、区域竞争3种未来情景,预测双碳目标年(2030年和2060年)GGP的碳增汇潜力及其贡献率。结果表明:(1) 2000—2020年京津冀地区GGP的碳汇增量超过48.03 Tg C,其中面积占比23.9%的退耕还林碳增汇能力达123.7%。(2) 2030年京津冀地区GGP年碳汇增量可达5.33~6.20 Tg C a^(-1),与2020年相比增加95.8%~127.7%,仅能抵消全地区近0.3%的碳排放总量,但对于抵消县域尺度碳排放量的贡献率可达30%。(3) 2060年GGP年碳汇增量约4.35~4.88 Tg C a^(-1),与2020年相比增加59.7%~79.3%,能抵消全地区5.1%~7.2%的碳排放总量,且在县域尺度上对碳排放量的抵消可达到8倍。综上所述,需要正确认识生态修复对京津冀地区双碳目标的作用,特别是西北部生态涵养区的县域可将GGP作为实现碳中和的主要路径。

关键词：退耕还林还草碳增汇潜力双碳目标贡献率京津冀地区

应用型电子直线加速器用C波段大功率速调管研究与开发

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原子能科学技术 2024年第S1期58卷 167-173页

作者：杨誉杨京鹤王常强刘秀莹韩广文吴青峰范雨轩王博雷瀚毕振亮陈伟崔爱军于国龙吕约澎王国宝张立锋朱志斌中国原子能科学研究院核技术综合研究所北京102413

为满足C波段应用型直线加速器功率源要求,研制了一支C波段大功率速调管。通过对电子枪结构模拟计算并利用正反向组合式聚焦线圈调整过渡区磁场,完成了电子光学系统设计,电子注通过率达到100%,电子注波动率为4.8%。综合应用一维至三维计... 详细信息

为满足C波段应用型直线加速器功率源要求,研制了一支C波段大功率速调管。通过对电子枪结构模拟计算并利用正反向组合式聚焦线圈调整过渡区磁场,完成了电子光学系统设计,电子注通过率达到100%,电子注波动率为4.8%。综合应用一维至三维计算程序对注-波互作用段开展参数优化及PIC仿真,最终确定了6个谐振腔的速调管方案。腔体加工冷测调配后焊接形成整管,并开展了高功率测试,在电子注电压为115 kV、电流为79.6 A条件下,馈入频率为5712 MHz、功率为100 W的信号时,该速调管可输出的峰值功率为3.52 MW,增益为45.5 dB,效率为38.5%,达到了预期研制目标。

关键词： C波段速调管直线加速器

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开放世界物体识别与检测系统:现状、挑战与展望

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计算机研究与发展 2024年第9期61卷 2128-2141页

作者：聂晖王瑞平陈熙霖中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

探究了从封闭环境到开放世界环境的转变及其对视觉感知(集中于物体识别和检测)与深度学习领域的影响.在开放世界环境中,系统软件需适应不断变化的环境和需求,这为深度学习方法带来新挑战.特别是,开放世界视觉感知要求系统理解和处理训... 详细信息

探究了从封闭环境到开放世界环境的转变及其对视觉感知(集中于物体识别和检测)与深度学习领域的影响.在开放世界环境中,系统软件需适应不断变化的环境和需求,这为深度学习方法带来新挑战.特别是,开放世界视觉感知要求系统理解和处理训练阶段未见的环境和物体,这超出了传统封闭系统的能力.首先讨论了技术进步带来的动态、自适应系统需求,突出了开放系统相较封闭系统的优势.接着,深入探讨了开放世界的定义和现有工作,涵盖开集学习、零样本学习、小样本学习、长尾学习、增量学习等5个开放维度.在开放世界物体识别方面,分析了每个维度的核心挑战,并为每个任务数据集提供了量化的评价指标.对于开放世界物体检测,讨论了检测相比识别的新增挑战,如遮挡、尺度、姿态、共生关系、背景干扰等,并强调了仿真环境在构建开放世界物体检测数据集中的重要性.最后,强调开放世界概念为深度学习带来的新视角和机遇,是推动技术进步和深入理解世界的机会,为未来研究提供参考.

关键词：开放世界视觉感知物体检测物体识别评价指标仿真环境

C/CO_(2)摩尔比对CO_(2)气氛流态化预热活化半焦特性的影响

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煤炭学报 2024年第4期49卷 2067-2075页

作者：张海霞虎慧朱治平郑思奇齐晓宾中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

我国工业领域涉及的行业多,碳减排压力大。富氧燃烧是燃烧中碳捕集的核心工艺,将流态化富氧预热活化与工业窑炉富氧燃烧过程耦合是拓宽燃料适应性、实现工业领域燃烧中碳捕集的新途径。利用小型流化床连续给料实验系统,在1050℃、CO_(2... 详细信息

我国工业领域涉及的行业多,碳减排压力大。富氧燃烧是燃烧中碳捕集的核心工艺,将流态化富氧预热活化与工业窑炉富氧燃烧过程耦合是拓宽燃料适应性、实现工业领域燃烧中碳捕集的新途径。利用小型流化床连续给料实验系统,在1050℃、CO_(2)流化速度为0.17 m/s条件下,通过调整给料速度,考察C/CO_(2)摩尔比(CC比)对半焦原料(RC)流态化预热活化的影响,分析煤气组分及低位热值,计算CO_(2)还原率,表征粗颗粒活化半焦(LC)和细颗粒活化半焦(FC)的比表面积、孔隙结构和碳架结构,并利用高温管式炉热天平实验系统评价了RC和FC在1300℃条件下的反应活性。结果表明:采用流态化预热活化技术实现了CO_(2)的资源化利用,制备出富CO煤气,CC比由1增至4时,煤气中CO+H_(2)体积分数由69.24%增至79.08%,CO体积分数最高为68.96%,CO_(2)体积分数由29.48%降至20.13%,CO_(2)还原率由50.37%提升至57.56%,煤气低位热值由8.69 MJ/m^(3)增至9.83 MJ/m^(3),是参考文献所述工程产出煤气低位热值的1.55~1.88倍,有利于窑炉系统的着火及稳定燃烧。随CC比增加,FC和LC的比表面积先增加后减小,FC和LC的最高比表面积分别为291.21 m^(2)/g和477.15 m^(2)/g,分别为半焦原料的48倍和78倍;FC和LC具有丰富的微孔结构,且石墨化程度比RC降低、活性点位增加;FC和LC的微孔面积占比表面积的54.93%~68.42%;相比较而言,LC具有更高的比表面积和增量孔容积,主要是由于LC在反应器内的停留时间较长,促进了孔隙的发展,形成了大量微孔。不同CC比条件下所得FC的反应活性指数R0.5、质量平均反应速率均高于RC,表明FC具有较高的反应活性,可预测在高温气固活化态热燃料燃烧过程中,FC将实现高效转化。提出了碳基燃料流态化富氧预热活化-高温气固活化态热燃料富氧燃烧的新思路,获得了CC比对CO_(2)气氛流态化预热活化半焦特性的影响规律,揭示了CO_(2)作为碳和氧载体的积极作用,研究结果为流态化预热活化技术在工业窑炉富氧燃烧行业的应用提供了数据支持。

关键词：半焦流态化预热活化二氧化碳反应活性

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位宽感知的寄存器绑定算法

软件学报 2024年第6期35卷 2631-2647页

作者：高猛赵家程崔慧敏冯晓兵中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

寄存器绑定是高层次综合中的一个基础优化问题,主要目标是在保证电路功能的同时最小化寄存器资源的使用.传统的方法尝试将编译器的寄存器分配算法应用于寄存器绑定中,但却忽略了分配问题与绑定问题的差异性,因此在绑定过程中引入了额外... 详细信息

寄存器绑定是高层次综合中的一个基础优化问题,主要目标是在保证电路功能的同时最小化寄存器资源的使用.传统的方法尝试将编译器的寄存器分配算法应用于寄存器绑定中,但却忽略了分配问题与绑定问题的差异性,因此在绑定过程中引入了额外的资源约束,或采用了不适合电路设计的编译优化技巧,从而导致资源浪费.为解决这些问题,将寄存器绑定问题转化为连续多重着色问题,并提出一种基于位宽与顶点度结合的启发式求解方法.所提方法通过对变量的位宽和活跃区间等信息的细粒度刻画和建模,能够进一步优化寄存器资源的开销,同时无需插入额外的指令.将该算法与两种典型算法进行比较,实验结果表明,所提算法在MiBench测试集的96.72%的测试用例中达到理论最优解,比其他两种方法分别提高31.5%和25.1%;在Rosetta测试集的所有测试用例中均表现为最优解,比其他两种方法分别提高7.41%和7.39%.

关键词：高层次综合寄存器绑定资源共享

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青藏高原中部伦坡拉盆地新生代地层年代、古环境与古高度研究综述

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科学通报 2024年第18期69卷 2463-2479页

作者：孙继敏李建国刘卫国靳春胜中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院南京地质与古生物研究所南京210008 中国科学院地球环境研究所西安710061

新生代以来,地球上最为显著的地貌变化就是印度与亚洲板块碰撞导致的青藏高原隆升.长期以来,关于碰撞的起始时间、碰撞方式与过程以及古高度等均有较大的争议.本文主要针对近年在古高度重建方面最受关注的高原中部伦坡拉盆地的研究进行... 详细信息

新生代以来,地球上最为显著的地貌变化就是印度与亚洲板块碰撞导致的青藏高原隆升.长期以来,关于碰撞的起始时间、碰撞方式与过程以及古高度等均有较大的争议.本文主要针对近年在古高度重建方面最受关注的高原中部伦坡拉盆地的研究进行了综述,旨在总结年代学、古环境演变以及古高度重建方面的进展和分歧.首先,伦坡拉盆地的新生代地层年代近年获得了长足的进展,特别是在伦坡拉盆地的牛堡组和丁青组地层陆续发现了10层左右的凝灰岩,为限定地层时代提供了很好的绝对年龄约束,牛堡组的时代已经从此前的古新世-始新世调整为始新世-早渐新世,丁青组则为晚渐新世至晚中新世.其次,伦坡拉盆地牛堡组的植物化石揭示了早始新世晚期(47 Ma)为热带亚热带湿润的森林环境,始新世晚期(39 Ma)则为亚热带开阔森林环境.丁青组的植被类型以暖温带针阔叶混交林为主.丁青组中、下部地层记录了40万年准周期的干湿旋回,表明地球轨道的长周期偏心率波动驱动了该时期伦坡拉盆地的古降水变化;而丁青组上部的稳定同位素记录揭示了14 Ma以来高原中部发生的降温与干旱增强事件,而且该事件是对14 Ma以来东南极冰盖扩张、全球持续变冷事件的响应.此外,伦坡拉盆地牛堡组中段及丁青组含有丰富的动植物化石.近年,越来越多的生物学证据(包括植物大化石与孢粉)表明,伦坡拉盆地在晚始新世的古高度基本在2000~2700 m左右,晚渐新世-早中新世初期(26~20 Ma)的古高度为3000~3200 m.即便到晚中新世早期的12 Ma,水生浮叶植物的证据表明,伦坡拉盆地古湖面的最大高度为3400 m,由此表明伦坡拉盆地的海拔高度很可能在晚中新世以后仍有1200 m左右的上升.

关键词：青藏高原隆升伦坡拉盆地牛堡组与丁青组时代古环境古高度

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利用低声速沉积层反射特性线性反演地声参数

声学学报 2024年第3期49卷 480-491页

作者：黎章龙胡长青赵梅杨雪峰中国科学院声学研究所东海研究站上海201815 中国科学院大学北京100049

为提高反演效率和降低地声参数耦合,提出一种线性反演低声速沉积层地声参数的方法。从类线性声速剖面的两层海底平面波反射系数出发,分析了全透射角及全透射角下最大反射损失、干涉条纹等反射特性与各相关地声参数的关系,并构建了相应... 详细信息

为提高反演效率和降低地声参数耦合,提出一种线性反演低声速沉积层地声参数的方法。从类线性声速剖面的两层海底平面波反射系数出发,分析了全透射角及全透射角下最大反射损失、干涉条纹等反射特性与各相关地声参数的关系,并构建了相应的代价函数。结合敏感性分析和分步反演策略,分步反演了低声速沉积层地声参数。该方法适用于低声速沉积层声速梯度恒定的情况。利用新英格兰泥地实验部分海底反射损失数据进行了实验验证。实验反演结果与相关跨维反演结果基本一致,反演误差分别为声速比0.1%,密度比0.3%,吸收系数14.6%,声速梯度为15.8%。反演效果显示,该方法一定程度上规避了部分地声参数间的耦合,且可给出决定类线性声速剖面形状的幂次项的最佳估计。

关键词：沉积层声速剖面地声参数线性反演

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乏燃料棒M5锆合金包壳的透射电镜分析

原子能科学技术 2024年第1期58卷 149-156页

作者：钱进卞伟郭一帆王鑫梁政强中国原子能科学研究院北京102413

压水堆燃料元件的锆合金包壳,在服役期间会经受高中子注量辐照,其微观组织将发生很大变化,从而影响其宏观性能,因此锆合金包壳的中子辐照行为研究一直是核领域的研究重点。但由于材料经中子辐照后具有较强的放射性,相关的实验必须在热... 详细信息

压水堆燃料元件的锆合金包壳,在服役期间会经受高中子注量辐照,其微观组织将发生很大变化,从而影响其宏观性能,因此锆合金包壳的中子辐照行为研究一直是核领域的研究重点。但由于材料经中子辐照后具有较强的放射性,相关的实验必须在热室内进行,因此针对辐照后燃料包壳微观组织的研究也一直是工作的难点。本文在中国原子能科学研究院热室设施上,通过透射电镜分析手段,研究了M5锆合金包壳材料中子辐照后的微观组织。样品来源于国内商业压水堆AFA3G型乏燃料棒,其燃耗分别为14 GW·d/tU和41 GW·d/tU。从燃料棒上截取长度约10 mm的包壳样品,在热室内完成去芯块与化学清洗,获得空包壳样品,然后通过机械制样方法,制备出?3 mm薄片状包壳基体样品,最后采用电解双喷减薄方法,制备出包壳透射电镜观察分析样品。另外,为对比锆包壳辐照后的组织变化,采用同样方法制备了相同材料的冷态观察分析样品。冷态样品与辐照样品的观察分析结果表明:冷态Zr合金包壳基体组织内部存在原生的第二相粒子,基体内部整体较为干净,纳米析出相稀少,未观察到明显的位错结构;辐照后,基体内原生的第二相粒子尺寸和分布与冷态样品差异不明显,但出现了明显的纳米析出相和高密度位错组织;随着燃耗的增加,纳米析出相尺寸有增加的现象;低燃耗与高燃耗样品位错组织具有相似性,表明在14 GW·d/tU燃耗下,锆合金包壳内由辐照产生的位错组织已基本趋于饱和状态;电子选取衍射结果表明,辐照后,基体内原生的第二相粒子虽存在一些非晶组织,但仍以bcc晶体结构为主,表明在41 GW·d/tU燃耗下,第二相粒子保持了一定的辐照稳定性;另外,第二相的EDS结果表明,随着燃耗的增加,Nb元素的含量有贫化趋势;分析认为,Zr合金经中子辐照,第二相粒子中的Nb原子扩展至Zr基体内,将促进Nb元素以纳米富Nb相形式在Zr基体中析出。

关键词：辐照后检验透射电镜压水堆锆合金燃料棒中子辐照热室