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青少年科技创新素养培育的实践探索——以上海少年科学院科创选苗育苗工作为例

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现代教学 2024年第6期 28-30页

作者：刘芳王钧晖共青团上海市委员会少先队工作部上海200031

上海少年科学院多年来紧扣科创选苗育苗工作,持续优化升级服务模式,给孩子们的梦想插上科技的翅膀。上海少年科学院积极探索与实施“新苗计划”“培苗计划”“助苗计划”,在发掘和培育具备科学素养的科创幼苗上始终围绕国家战略、聚焦... 详细信息

上海少年科学院多年来紧扣科创选苗育苗工作,持续优化升级服务模式,给孩子们的梦想插上科技的翅膀。上海少年科学院积极探索与实施“新苗计划”“培苗计划”“助苗计划”,在发掘和培育具备科学素养的科创幼苗上始终围绕国家战略、聚焦工作主线、贴合社会共识、坚持科学规律,未来将继续做强引领、做足宣传、做优激励、做全配套,不断完善选苗育苗工作机制,提高科创育人实效。

关键词：科技创新少年儿童选苗育苗少年科学院

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GH3535合金焊缝高温氦离子辐照效应

金属学报 2024年第3期60卷 299-310页

作者：白菊菊李健健付崇龙陈双建李志军林俊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

焊缝因其组织及力学性能不均匀性常被视为结构材料的薄弱环节。本工作对焊缝进行高温氦离子辐照效应研究,明确辐照缺陷在焊缝与母材中的演化差异。850℃下,对GH3535合金焊接接头进行2×10^(16) ions/cm^(2)氦离子辐照,利用TEM和纳米压... 详细信息

焊缝因其组织及力学性能不均匀性常被视为结构材料的薄弱环节。本工作对焊缝进行高温氦离子辐照效应研究,明确辐照缺陷在焊缝与母材中的演化差异。850℃下,对GH3535合金焊接接头进行2×10^(16) ions/cm^(2)氦离子辐照,利用TEM和纳米压痕仪对焊缝和母材的微观结构及力学性能进行表征,对比分析高温下焊缝中微观缺陷的演化行为及力学性能变化。结果表明,850℃下,焊缝中He泡多分布在位错线和碳化物-基体界面上,碳化物-基体界面上的He泡较位错线上的He泡尺寸更小,密度更高;焊缝中峰值处He泡平均数密度小于母材,尺寸略大于母材,而位错环的数密度和尺寸均小于母材。纳米压痕结果表明,同样辐照条件下,焊缝的辐照硬化程度(36%)约为母材(70%)的一半。经DBH模型计算确认辐照后样品中He泡和位错环是造成辐照硬化的主要因素。分析认为,高温下纳米碳化物和位错线对He原子以及间隙子的捕获是导致焊缝与母材辐照行为差异的关键原因。

关键词： GH3535焊接接头氦离子辐照 He泡位错环辐照硬化

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纳弧度级柔性角位移调节机构的优化设计

核技术 2024年第6期47卷 1-10页

作者：赵高峰祝万钱张丽敏刘芳芳金利民薛松中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院上海高等研究院上海201204 中国科学院大学北京100049

针对同步辐射中纳弧度级角位移调节的需求,优化设计并研制出一套冗余并联式柔性铰链转动装置。分析了柔性机构的运动学机理,利用虚位移原理推导出机构的整体静态转动刚度,研究其特性及铰链各参数对其影响。根据拉格朗日方程建立其动力... 详细信息

针对同步辐射中纳弧度级角位移调节的需求,优化设计并研制出一套冗余并联式柔性铰链转动装置。分析了柔性机构的运动学机理,利用虚位移原理推导出机构的整体静态转动刚度,研究其特性及铰链各参数对其影响。根据拉格朗日方程建立其动力学模型,推导出机构在运动方向的固有频率。建立数学优化模型,进行了机构静态和动态的双目标优化设计,采用基因遗传算法对带有非线性约束条件的目标函数优化求解。利用有限元方法对优化后的机构进行了模态分析,研究了柔性机构的前四阶固有频率和振型。制作出高精度的柔性铰链机构,设计搭建转动调节装置进行实验测试。测试结果表明:柔性角位移调节机构转角可达到0.668°,微调时双向运动重复精度实现±8.91 nrad,角分辨率为15 nrad,1~500 Hz的30 min稳定性(均方根值)为2.72 nrad,机构的一阶固有频率约295 Hz,与理论计算和有限元分析相一致。结果验证了优化设计的柔性机构实现纳弧度级高精度角位移调节的有效性和可靠性。

关键词：纳弧度级柔性机构优化设计遗传算法模态分析

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同步辐射光源新增线站相关加速器安装与调试

核技术 2024年第3期47卷 10-18页

作者：焦广为田顺强相升旺朱亚刘新忠吴帅中国科学院上海高等研究院上海201204 中国科学院上海应用物理研究所上海201800

以上海光源新增的双插入件04IVU波荡器和04Wigger扭摆器为例,介绍了已运行的同步辐射光源新增束线工程中加速器方面需要着重处理的工作。首先,介绍插入件的设计参数及磁测结果,并使用SPECTRA程序计算了其光谱亮度;详细梳理了插入件的安... 详细信息

以上海光源新增的双插入件04IVU波荡器和04Wigger扭摆器为例,介绍了已运行的同步辐射光源新增束线工程中加速器方面需要着重处理的工作。首先,介绍插入件的设计参数及磁测结果,并使用SPECTRA程序计算了其光谱亮度;详细梳理了插入件的安装过程遇到的真空盒工艺误差、安装任务冲突和项目安装超期等问题及其解决方案;阐述了插入件调试工作的物理机制,以及如何应用前馈补偿的方法抑制了插入件调试过程中束流轨道影响,双插入件IVU和Wiggler的最高亮度分别为3 keV时的5.86×10^(19)Photon·s^(−1)·mm^(−2)·mrad^(−2)·(0.1%B.W.)^(−1)和2.75×10^(15)Photon·s^(−1)·(0.1%B.W.)^(−1),校正后IVU和Wiggler最大轨道扰动均小于2μm。对前端区真空清洗工作的意义、方法和结果进行了分析,并系统性地介绍了主被动模式相结合的新方法,该方法实现了高效的真空清洗。归纳了试运行过程中遇到的联锁逻辑错误、前端区真空异常、安全光闸硬联锁等问题,并总结了应对措施,为双插入件更好投入运行提供帮助。通过这些工作的进行,该双插入件已完成安装并基本调试完毕,对其他光源新增线站相关加速器安装与调试具有一定的参考价值。

关键词：同步辐射光源上海光源束线工程插入件

锂电池正极材料化学及形貌的X射线纳米谱学成像研究

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1239-1244页

作者：高若阳张玲陶芬汪俊苏博毕志杰杜国浩邓彪肖体乔中国科学院上海应用物理研究所研究中心上海201800 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海高等研究院上海光源中心上海201204 青岛大学物理科学学院山东青岛266071

锂离子电池高镍三元正极材料是储能领域的研究热点之一,多次循环后材料内部化学不均匀性与形貌缺陷,会造成电池失效与性能衰退,深入了解电池容量衰减变化及其原因需要对材料进行快速、高效无损的观测和分析。基于同步辐射的硬X射线全场... 详细信息

锂离子电池高镍三元正极材料是储能领域的研究热点之一,多次循环后材料内部化学不均匀性与形貌缺陷,会造成电池失效与性能衰退,深入了解电池容量衰减变化及其原因需要对材料进行快速、高效无损的观测和分析。基于同步辐射的硬X射线全场透射显微镜(TXM)是一种可无损研究物质内部结构且具有纳米分辨的成像技术。随着高亮度、高性能同步辐射光源的发展,同步辐射的TXM技术获得了快速发展,使得TXM成像方法具有更高的实验效率和空间分辨率。X射线纳米谱学成像(TXM-XANES)是将TXM与X射线吸收近边结构谱(XANES)有机结合的成像方法,TXM-XANES能够从纳米尺度上表征微米级能源材料的内部元素空间分布及化学态等信息,解决了常规方法由于表征材料局部区域而缺乏整体表征,或表征集合平均值特性而错过材料局部化学状态变化的问题。TXM-XANES作为基于TXM发展的多模态联合表征技术,已逐渐成为能源材料研究的重要实验方法之一。介绍了上海光源纳米三维成像线站及TXM成像系统,阐述了X射线纳米谱学成像方法的原理及其特点。X射线纳米谱学成像和纳米CT方法对锂离子电池正极高镍层状三元氧化物材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM622)粉体进行了表征,获得了纳米尺度下NCM622单颗粒样品中Ni元素化学态的空间分布信息及单颗粒的三维结构信息。对电池材料的三维X射线纳米谱学成像方法进行了介绍和展望。

关键词：纳米谱学成像全场透射X射线显微镜锂电池同步辐射

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一种空间细胞实验显微图像增强方法

红外与毫米波学报 2024年第2期43卷 288-294页

作者：李媛媛袁永春阮丽华赵青青张涛中国科学院上海技术物理研究所上海200083 上海科技大学信息科学与技术学院上海201210 中国科学院大学北京100049

高图像质量对于空间细胞实验至关重要,因为需要具备远程清晰监控的能力来把握实验进程和方向。然而,在空间实验中,由于空间限制和环境因素的影响,成像设备在一些性能方面受到比较强的约束,这直接影响了成像质量和对培养目标的观察。地... 详细信息

高图像质量对于空间细胞实验至关重要,因为需要具备远程清晰监控的能力来把握实验进程和方向。然而,在空间实验中,由于空间限制和环境因素的影响,成像设备在一些性能方面受到比较强的约束,这直接影响了成像质量和对培养目标的观察。地面的分析需要对图像进行特征提取和计数等任务,但光照不均会严重影响分割效果。为此,本文提出了一种名为STAR-ADF的方法,实验结果证明该方法能够有效去除噪声、均衡光照,增强评价指标较原图提升了12.5%,并具有一定的鲁棒性。

关键词：微重力细胞培养光照不均图像增强

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二氧化碳捕集-转化一体化技术研究进展

科学通报 2024年第8期69卷 1012-1024页

作者：胡登王星博陈新庆孙楠楠魏伟中国科学院上海高等研究院二氧化碳光子科学建制化研究中心上海201210 中国科学院上海高等研究院中国科学院低碳转化科学与工程重点实验室上海201210

CO_(2)捕集利用与封存(CO_(2)capture,utilization,and storage,CCUS)是一项新兴的、可实现传统化石能源大规模低碳利用的重要技术.然而,传统的CCUS技术成本过高,极大阻碍了其推广和应用.CO_(2)捕集-转化一体化技术是一种在CCUS自身框... 详细信息

CO_(2)捕集利用与封存(CO_(2)capture,utilization,and storage,CCUS)是一项新兴的、可实现传统化石能源大规模低碳利用的重要技术.然而,传统的CCUS技术成本过高,极大阻碍了其推广和应用.CO_(2)捕集-转化一体化技术是一种在CCUS自身框架内发展出的集成型CCUS技术.在该过程中,排放源的CO_(2)被吸收剂或吸附剂捕集后,无须经过高能耗的解吸过程而直接与共反应物进行反应,转化为下游产品,从而有望大幅降低减排成本,是一种全新的高效、低能耗CO_(2)减排技术.本文以CO_(2)捕集-转化一体化技术制备不同产品为出发点,从技术方案、材料构建、反应机理等方面进行综述,分析了一体化技术制备不同产品的研究现状和现存问题,探讨了该类技术的发展趋势.

关键词：碳中和碳捕集碳转化一体化

AISL:一个基于LAMMPS的XFEL辐照损伤自动化模拟程序

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核技术 2024年第4期47卷 97-106页

作者：周悦海雪任翠兰殷亚茹商琨琳雷蕾怀平上海科技大学上海201210 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 中国科学院上海高等研究院上海201210

在高强度X射线辐照下,X射线自由电子激光(X-ray Free-electron Laser,XFEL)装置的光学元件薄膜产生的大量辐照缺陷会导致材料结构损伤,引起宏观性能退化,从而影响其服役寿命,进而影响到XFEL装置的可靠性和稳定性。为了研究材料辐照缺陷... 详细信息

在高强度X射线辐照下,X射线自由电子激光(X-ray Free-electron Laser,XFEL)装置的光学元件薄膜产生的大量辐照缺陷会导致材料结构损伤,引起宏观性能退化,从而影响其服役寿命,进而影响到XFEL装置的可靠性和稳定性。为了研究材料辐照缺陷过程以及方便耐辐照材料的数据积累,提供了一种基于Python语言的自动化辐照模拟程序AISL(Automatic Irradiation Simulation based on LAMMPS),以支持采用分子动力学方法模拟XFEL对材料的辐照损伤进行微观研究。AISL实现了模拟任务的自动化工作流管道,包括高通量计算任务的管理和执行,计算数据的高可靠存储和热力学信息的后处理。基于AISL在XFEL光学元件金属薄膜辐照损伤模拟的应用实例研究,表明了AISL是一种便捷开展高通量自动化的辐照模拟研究的有效方法,能够显著提高基于LAMMPS的材料辐照损伤模拟计算效率。

关键词： XFEL 辐照损伤 LAMMPS 工作流数据库

电感耦合等离子体发射光谱法测定LiF-UF_(4)和LiF-ThF_(4)熔盐中主量金属元素的含量

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核技术 2024年第3期47卷 116-122页

作者：韩玲唐圆圆葛敏钱渊刘洪涛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

氟锂铀(LiF-UF_(4))和氟锂钍(LiF-ThF_(4))可用作钍基熔盐反应堆的添加盐,在熔盐生产过程中需检测主量金属元素锂、铀和钍的含量。本工作采用硝酸和过氧化氢对氟锂铀样品进行前处理,采用硝酸铝溶解氟锂钍试样,以电感耦合等离子体发射光... 详细信息

氟锂铀(LiF-UF_(4))和氟锂钍(LiF-ThF_(4))可用作钍基熔盐反应堆的添加盐,在熔盐生产过程中需检测主量金属元素锂、铀和钍的含量。本工作采用硝酸和过氧化氢对氟锂铀样品进行前处理,采用硝酸铝溶解氟锂钍试样,以电感耦合等离子体发射光谱法为测量手段,为降低信号漂移的影响,以锰作为内标元素,建立了两种快速分析手段。当称样量为0.2 g时,该方法的精度均小于2%。氟锂铀加标回收实验中,Li回收率在99.6%~102.4%,U回收率在99.6%~101.8%。氟锂钍加标实验中,Li回收率在99.6%~102.3%,Th回收率在99.6%~102.4%。这些分析方法操作流程简单,耗时较短,测定结果准确,精密度高,适合大批量样品的快速分析。

关键词： LiF-UF_(4) LiF-ThF_(4) ICP-AES 锂铀钍