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自然电位法实时监测金属阳极氧化腐蚀实验研究

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地球物理学报 2025年第1期68卷 244-259页

作者：谢静崔益安黄清华北京大学地球与空间科学学院地球物理系北京100871 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083

金属腐蚀是一种涉及氧化还原反应的自然过程,探测金属腐蚀情况有助于识别金属制品的潜在缺陷或间接圈定地下金属目标体.自然电位法是一种无损物探技术,基于自然电位信号与电化学梯度之间的直接联系,通过定性或定量解释自然电位数据可表... 详细信息

金属腐蚀是一种涉及氧化还原反应的自然过程,探测金属腐蚀情况有助于识别金属制品的潜在缺陷或间接圈定地下金属目标体.自然电位法是一种无损物探技术,基于自然电位信号与电化学梯度之间的直接联系,通过定性或定量解释自然电位数据可表征金属腐蚀相关特征.本研究基于多通道自然电位观测系统搭建室内沙箱实验平台,通过将铁-铜球体模型放置于自来水中以复现球形金属体的自然极化过程,并实时监测金属阳极氧化腐蚀产生的自然电位信号.实验结果表明自然电位的负、正偶极性分布特征与地电池模型的阴、阳极相对应,揭示了电化学半电池反应理论,并提供了地电池模型的可视化实验室证据.采用贝叶斯框架下的自适应马尔科夫链蒙特卡洛算法开展参数化反演以定量解释实验测量数据,获得了球体模型的几何参数和极化强度,突显出自然电位法在检测金属腐蚀的存在性和严重程度以及确定埋藏金属体的空间分布等应用中极具潜力.本研究为非侵入性探测地下金属管道、未爆弹、岩土工程中的金属结构、陆地金属矿产以及海底热液多金属硫化物矿床等埋藏金属性目标体提供了有价值的见解.

关键词：自然电位金属阳极氧化腐蚀室内监测实验参数化反演

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用于日盲光电探测器的超表面吸收器设计

激光与光电子学进展 2025年

作者：屈珉敏李旺旺太原师范学院物理系

日盲深紫外光电探测器具有优异的热稳定性和可靠性，在臭氧空洞监测、火焰探测、空间通信等方面得到了广泛应用，但是传统的日盲光电探测器存在吸收率受材料吸收的限制，难以进一步提升吸收效率。本文提出了一种基于超表面的金属-氧化镓... 详细信息

日盲深紫外光电探测器具有优异的热稳定性和可靠性，在臭氧空洞监测、火焰探测、空间通信等方面得到了广泛应用，但是传统的日盲光电探测器存在吸收率受材料吸收的限制，难以进一步提升吸收效率。本文提出了一种基于超表面的金属-氧化镓层-氧化硅绝缘层-金属层多层日盲探测器结构并进行了吸收性能数值模拟。结果表明，通过引入超表面结构，在200-280nm整个日盲波段实现了92%以上的吸收率，并且所提出的结构具有偏振不敏感和入射角不敏感的特点，具有较好的实际应用能力，为进一步提升日盲探测器的性能和小型化提供了参考。

关键词：超表面日盲光电探测器宽带吸收氧化镓

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XENON暗物质和中微子实验

中国科学:物理学力学天文学 2025年

作者：刘可欣徐大成高飞清华大学物理系美国哥伦比亚大学物理系

XENON是一个液氙暗物质直接探测实验.经过二十余年发展, XENON合作组在意大利格兰萨索地下实验室建造运行了四代实验,发展先进液氙探测器技术,取得一系列暗物质和中微子探测物理结果.本文以XENONnT实验为例,介绍XENON系列实验的关键技术... 详细信息

XENON是一个液氙暗物质直接探测实验.经过二十余年发展, XENON合作组在意大利格兰萨索地下实验室建造运行了四代实验,发展先进液氙探测器技术,取得一系列暗物质和中微子探测物理结果.本文以XENONnT实验为例,介绍XENON系列实验的关键技术,包括双相型时间投影室探测器、液氙在线纯化和精馏除氡等.自2021年以来, XENONnT先后采集了两批实验数据用于寻找暗物质和中微子相关的稀有物理信号.其中首批实验数据对暗物质与核子散射截面提供了最强的实验限制之一,最高灵敏度达到2.58×10-47cm2.利用总曝光量为3.5 t year的两批实验数据, XENONnT测量到太阳硼-8中微子与氙原子核相干弹性散射信号,并首次在显著中微子本底干扰下搜索轻质量暗物质. XENON、LZ和DARWIN等实验建立了XLZD合作组,期望发展60 t级终极液氙暗物质探测器将探测灵敏度全面压低到大气中微子雾水平,并测量无中微子双贝塔衰变和太阳中微子散射等稀有物理过程.

关键词：液氙技术暗物质中微子深地实验室

特丁基对苯二酚的密度泛函理论计算及红外光谱分析

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原子与分子物理学报 2025年第2期42卷 33-40页

作者：张竺立逯美红高鹏慧王志军长治学院物理系山西046011

特丁基对苯二酚(Tert-butylhydroquinone,TBHQ)是一种常见的新型合成抗氧化剂,可以被用来延长食物的保质期,但过量使用会危害健康.目前的检测方法中振动光谱技术具有无损快速的优点,因此采用密度泛内涵理论与振动光谱技术相结合的研究... 详细信息

特丁基对苯二酚(Tert-butylhydroquinone,TBHQ)是一种常见的新型合成抗氧化剂,可以被用来延长食物的保质期,但过量使用会危害健康.目前的检测方法中振动光谱技术具有无损快速的优点,因此采用密度泛内涵理论与振动光谱技术相结合的研究方法可以为TBHQ的检测提供理论依据和参考.理论上,基于密度泛函理论DFT(RB3LYP)的三参数混合方法以及6-31G(d,p)和6-311++G(d,p)基组对TBHQ分子空间结构进行优化,给出了TBHQ的键长、键角和二面角等空间结构参数值,确定该分子空间构型为非平面结构.采Multiwfn和VMD程序计算并分析TBHQ分子的前线轨道和静电势,预测了该分子的反应活性位点,得出苯环和酚羟基的反应活性最强.TBHQ分子静电势最小值位于酚羟基的O原子附近,最大值位于酚羟基的H原子附近.亲电试剂和亲核试剂通过静电作用将与酚羟基发生作用.实验上,利用傅里叶变换红外光谱仪对TBHQ分子进行检测,然后在优化结构的基础上计算TBHQ分子的理论红外光谱.将得到的理论红外光谱与实验采集的数据进行对比,呈现出较好的一致性.理论计算结果可见TBHQ分子在0-2000 cm^(-1)和2000-4000 cm^(-1)范围两个区域有明显的红外活性,前者主要是指纹区的振动,后者是官能团的振动;从计算结果还可以明显看出943.9 cm^(-1)为叔丁基C-C伸缩振动以及C-H面外弯曲振动.由于-OH极性基团的取代,在1278.3 cm^(-1)、1307.1 cm^(-1)、1439.1 cm^(-1)、1587.5 cm^(-1)处出现了较强的骨架振动吸收峰和酚羟基-OH面内弯曲振动模式.这些均可作为TBHQ分子的特征峰.这为理解TBHQ的作用机理提供了重要信息,也为食品添加剂的检测研究提供了理论依据.

关键词：特丁基对苯二酚红外光谱密度泛函理论静电势前线分子轨道

自旋-轨道耦合作用下极化激元凝聚中的调制不稳定性

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原子与分子物理学报 2025年第6期42卷 136-143页

作者：陈海军陇东学院物理系庆阳745000

利用线性稳定性分析方法,对存在自旋-轨道耦合(SOS)作用的二维极化激元玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)系统中的调制不稳定性(MI)进行了研究.分析了组分内部,组分之间以及SOC相互作用对系统调制不稳定性的影响.结果显示,当系统内部不存在SOC作用... 详细信息

利用线性稳定性分析方法,对存在自旋-轨道耦合(SOS)作用的二维极化激元玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)系统中的调制不稳定性(MI)进行了研究.分析了组分内部,组分之间以及SOC相互作用对系统调制不稳定性的影响.结果显示,当系统内部不存在SOC作用,组分之间的相互作用为0,组分内部存在排斥作用时,不会出现调制不稳定性,组分内部存在吸引作用时,会出现调制不稳定性,并且调制不稳定性区间长度随吸引作用的增强而增加;组分之间相互作用不为0时,组分之间的相互作用以平方形式出现,其正负不会对调制不稳定性产生实质性影响.存在SOC相互作用时,SOC相互作用会引起增益谱曲线的不规则振荡,破坏原来的调制不稳定性区间.

关键词：极化激元凝聚调制不稳定性自旋-轨道耦合双分量

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离子回旋共振法同位素分离研究进展

核技术 2025年第1期48卷 12-26页

作者：罗岚月张梦龙汪耀庭李和平姜东君周明胜清华大学工程物理系北京100084

离子回旋共振同位素分离(Ion Cyclotron Resonance Isotope Separation,ICR-IS)方法自20世纪70年代提出以来,受到了世界各国研究者和产业界的广泛关注。本文基于国内外研究者公开发表的有关ICR-IS的研究成果,综述了ICR-IS方法的基本原... 详细信息

离子回旋共振同位素分离(Ion Cyclotron Resonance Isotope Separation,ICR-IS)方法自20世纪70年代提出以来,受到了世界各国研究者和产业界的广泛关注。本文基于国内外研究者公开发表的有关ICR-IS的研究成果,综述了ICR-IS方法的基本原理、装置基本结构、产生显著同位素分离效应需要满足的主要约束条件,以及用于不同种类同位素分离的ICR理论与实验研究进展,最后简要探讨了推动该方法走向实际工程应用仍需深入研究的关键科学与技术问题。

关键词：同位素分离离子回旋共振选择性加热乏燃料后处理非平衡态等离子体带电粒子输运

木质素基多孔炭在超级电容器中的应用研究进展（英文）

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新型炭材料(中英文) 2025年第01期40卷 50-80页

作者：查顶辰汪嘉珩郝瑞祥仵云凤李秀禾赵佳文李雯朴文香姜男哲延边大学工学院高分子材料与工程系延边大学工学院材料与化工系延边大学理学院化学系

随着电子设备和便携设备的迅猛发展，开发轻质、经济且具有高能量和功率密度的超级电容器电极材料的需求日益增长。由于其大比表面积、简单的掺杂方法和高导电性等特点，基于木质素的多孔炭在能量储存研究中得到了广泛研究。本综述回顾... 详细信息

随着电子设备和便携设备的迅猛发展，开发轻质、经济且具有高能量和功率密度的超级电容器电极材料的需求日益增长。由于其大比表面积、简单的掺杂方法和高导电性等特点，基于木质素的多孔炭在能量储存研究中得到了广泛研究。本综述回顾了从木质素衍生多孔炭的合成方法进展，分析了多种策略进行制备以及通过杂原子、金属氧化物、金属硫化物和导电聚合物进行改性。讨论了这些材料的电化学性能和离子存储机制。重点关注了制备基于木质素的多孔炭过程中遇到的挑战，以及旨在优化超级电容器应用中比容量和能量密度的方法。最终，强调了现有技术的局限性和提高基于木质素的炭材料性能的潜在研究方向。

关键词：木质素多孔炭超级电容器炭化

来源：博看期刊

LHCb实验上核物质效应的重味探针研究进展

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科学通报 2025年第1期70卷 70-82页

作者：陈缮真朱相雷中国科学院高能物理研究所北京100049 清华大学工程物理系北京100084

相对论重离子碰撞实验的首要物理目标是产生极端高温高密的夸克胶子等离子体新物态并研究其性质.重味强子是碰撞中产生的热密核物质性质和强相互作用非微扰特性的重要实验探针.与之相关的多个实验观测量,比如核修正因子和粒子产额比,表... 详细信息

相对论重离子碰撞实验的首要物理目标是产生极端高温高密的夸克胶子等离子体新物态并研究其性质.重味强子是碰撞中产生的热密核物质性质和强相互作用非微扰特性的重要实验探针.与之相关的多个实验观测量,比如核修正因子和粒子产额比,表现出对热密核物质效应的敏感性.然而,基于它们来定量提取热密核物质性质还需要对碰撞中的冷核物质效应进行定量限定.LHCb实验参与了LHC上重离子碰撞数据获取,在其独特的前向快度区系统地测量了质子-铅核等碰撞中多种粲、底强子和重夸克偶素的核修正因子以及多种重味强子的产额比,对核物质效应和重味夸克强子化机制进行了深入研究.本文将介绍LHCb实验在这些研究中取得的新进展和未来研究方向.

关键词：大型强子对撞机 LHCb实验相对论重离子碰撞夸克胶子等离子体核物质效应重味

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共热解副产物对生物炭吸附苯蒸气性能影响

环境科学 2025年第1期46卷 613-624页

作者：王海秋彭越徐馨墨平晓晨佟心语朱玲北京石油化工学院环境工程系北京102617

为探讨生物质原料组成及共热解副产物对生物炭物化特性的影响,选取木质素含量高和N元素含量低的稻壳(RH)与纤维素和N元素含量均高的木屑(SD)为典型原料,采用热解法合成生物炭,并在固定床上进行苯蒸气吸附评价,利用热重(TG)、扫描电镜(S... 详细信息

为探讨生物质原料组成及共热解副产物对生物炭物化特性的影响,选取木质素含量高和N元素含量低的稻壳(RH)与纤维素和N元素含量均高的木屑(SD)为典型原料,采用热解法合成生物炭,并在固定床上进行苯蒸气吸附评价,利用热重(TG)、扫描电镜(SEM)和气相色谱质谱联用仪(GC-MS)分析热解过程产生的副产物组分,结合X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)和拉曼光谱(Raman)等方法对生物炭结构进行表征,探究共热解副产物对生物炭结构及吸附苯蒸气性能的影响机制.结果表明,所制备样品的晶体结构没有明显差别;纤维素含量高的木屑比木质素含量高的稻壳热解后比表面积高1.6倍;共热解中生物质中的原料油酸和含N元素的氨基酸分解产物氨气的协同反应,生成副产物油酸酰胺并聚集堵塞孔道,RC1比表面积最小,为134.28m^(2)·g^(−1);掺混共热解生物炭(RCn)的苯蒸气实际吸附容量比单独热解生物炭(RC和SC)以及单独热解再掺混(RC-m SC)低.共热解过程中随着木屑含量增加,油酸酰胺生成量减少,RC4的吸附容量和比表面积分别提升至238.78 mg·g^(−1)和367.37 m^(2)·g^(−1).YoonNelson动力学方程拟合结果表明,RCn吸附速率常数k值范围在0.060~0.084 min-1,均高于SC的k值(0.039 min-1),共热解有利于提升吸附速率.共热解副产物对生物炭吸附苯蒸气有抑制影响,随着掺混比的上升,抑制影响逐渐减弱;生物炭对苯蒸气的吸附符合拟一级动力学模型,并以物理吸附为主.RC3经过5次循环后的再生效率超过85%,具有较好的工业应用潜能.以上研究结果从原料组成和副产物角度分析了共热解生物炭吸附苯蒸气的关键影响因素,可为生物质减量化、资源化和无害化提供参考.

关键词：生物质组成生物炭共热解副产物油酸酰胺苯蒸气吸附