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硼中子俘获治疗中子靶设计

核技术 2024年第4期47卷 32-38页

作者：王君岩孔海云李德明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

锂靶是^(7)Li(p,n)^(7)Be型硼中子俘获治疗装置中的关键部件。为设计一种可绕中心轴旋转的半轮胎状曲面结构的复合材料Li靶,采用蒙特卡罗工具包TOPAS模拟2.5 MeV、20 mA质子束入射不同径轴比的曲面锂靶对出射中子角分布、能谱和通量的影... 详细信息

锂靶是^(7)Li(p,n)^(7)Be型硼中子俘获治疗装置中的关键部件。为设计一种可绕中心轴旋转的半轮胎状曲面结构的复合材料Li靶,采用蒙特卡罗工具包TOPAS模拟2.5 MeV、20 mA质子束入射不同径轴比的曲面锂靶对出射中子角分布、能谱和通量的影响,采用ANSYS模拟了该靶的稳态温度分布。模拟结果表明:半轮胎状曲面结构的设计使得出射中子束更加集中,当径轴比为1.5时,出射角为0°~45°的中子数为相同情况平面靶的2.59倍,大于90°的中子数仅为相同情况平面靶的0.29倍。该曲面结构和褶皱水道设计使其散热性能也更优,对于50 kW的入射质子束,锂层稳态最高温度仅100℃,满足其散热要求。该新型曲面中子靶相比于传统平面靶极大地提升了出射中子的前向性和散热性能,在硼中子俘获治疗领域具有良好的应用前景。

关键词：硼中子俘获治疗中子靶蒙特卡罗模拟

实验室光源的微束X射线荧光成像系统研制及应用研究

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1061-1066页

作者：张文星陶芬刘一邓彪上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 中国科学院上海应用物理研究所上海光源中心上海201800 中国科学院上海高等研究院上海光源中心上海201204

微束X射线荧光成像(μ-XRFI)是无损获取样品内部元素微区分布信息的重要方法,主要应用于微米量级区域内的元素分辨成像。同步辐射是μ-XRFI的理想光源,由于其装置庞大、造价高昂,用户机时紧张,并不适宜于常规应用。基于实验室X射线光管... 详细信息

微束X射线荧光成像(μ-XRFI)是无损获取样品内部元素微区分布信息的重要方法,主要应用于微米量级区域内的元素分辨成像。同步辐射是μ-XRFI的理想光源,由于其装置庞大、造价高昂,用户机时紧张,并不适宜于常规应用。基于实验室X射线光管、多毛细管聚焦镜、高精度样品台及硅漂移探测器,研制了一套具有元素分辨的μ-XRFI系统,性能测试结果表明该系统可以测量分析元素含量为0.001%量级的溶液样品和优于20μm的空间分辨能力。基于该μ-XRFI系统开展了应用研究,获得了小鼠脑、芯片及古代陶瓷样品中的多种主要元素及微量元素的空间分布,结果表明该系统可满足μ-XRFI的需求,可为生物医学、电子元件检测、瓷器色彩成分鉴定等领域研究提供帮助。

关键词：实验室X射线光管多毛细管聚焦镜荧光成像元素分辨

3d过渡金属软X射线吸收谱学的理论计算进展

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核技术 2024年第4期47卷 1-20页

作者：樊亚磊周靖胡志伟王建强张林娟中国科学院上海应用物理研究所上海201800 马克斯-普朗克固体化学物理研究所德国德累斯顿01187 中国科学院大学北京100049

3d过渡金属化合物具有部分填充的3d壳层,展现出丰富多变的物理化学性质,在传感器、磁存储器、光电子器件、光催化以及电化学方面都有着广泛的应用,因此确定和理解它们的电子结构是极其重要的。软X射线吸收谱学的定量解析依赖基于晶体场... 详细信息

3d过渡金属化合物具有部分填充的3d壳层,展现出丰富多变的物理化学性质,在传感器、磁存储器、光电子器件、光催化以及电化学方面都有着广泛的应用,因此确定和理解它们的电子结构是极其重要的。软X射线吸收谱学的定量解析依赖基于晶体场理论和杂化理论的全原子多重态的理论计算方法,可以获取过渡金属及其配体的精细电子结构信息。在这篇综述中,首先简要介绍了软X射线吸收谱学的理论计算的基本原理,关键参数以及谱学计算软件等;随后,讨论了谱学理论计算在解析3d过渡金属化合物电子结构方面的应用,并着重介绍了其在电化学领域的应用。最后,对这一领域未来的发展提出了一些展望。

关键词：软X射线吸收谱过渡金属组态相互作用自旋态晶体场

溶液法原位大面积制备钙钛矿光电薄膜成膜的同步辐射可视化结晶过程研究

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物理学报 2024年第6期73卷 184-192页

作者：杨迎国冯尚蕾李丽娜复旦大学微电子学院上海201433 复旦大学光伏科学与技术全国重点实验室上海201433 中国科学院上海高等研究院上海同步辐射光源上海201204 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

溶液法是新型光电器件制备的重要手段,然而以钙钛矿半导体材料为代表的薄膜样品制备通常需要在手套箱环境下完成,传统的实验表征大多在空气环境下进行,这显然很难反映薄膜结构与器件性能间的真实关联,因此急需对溶液成膜过程的微结构演... 详细信息

溶液法是新型光电器件制备的重要手段,然而以钙钛矿半导体材料为代表的薄膜样品制备通常需要在手套箱环境下完成,传统的实验表征大多在空气环境下进行,这显然很难反映薄膜结构与器件性能间的真实关联,因此急需对溶液成膜过程的微结构演变开展原位实时研究.为了实现溶液法成膜中的结构与形貌的同步辐射掠入射广角散射实时观测,本文结合上海同步辐射光源线站布局,报道了一种基于手套箱的原位成膜观测装置,可实现标准手套箱环境(c(H_(2)O,O_(2))<1×10^(-6))下远程控制薄膜旋涂、涂布及样品后处理,并实时可视化监测微结构和形貌演变.基于该装置进行的钙钛矿薄膜狭缝涂布大面积成膜结晶过程的原位GIWAXS/GISAXS(gtrazing incidence wide and small angle X-ray scattering)可视化测试揭示了薄膜微结构转变的内在驱动力:钙钛矿薄膜沉积界面层的优化对提升钙钛矿成核速率、诱导结晶择优取向、形成晶粒有序堆叠等具有“共性作用”,同时在成膜过程中的新生中间相显著提升软晶格薄膜质量和稳定性.基于各层均采用卷对卷全溶液狭缝涂布方法制备的大面积全柔性三维钙钛矿薄膜太阳能电池转换效率提升至5.23%(单个器件面积约15 cm^(2)),为迄今报道的这一体系该尺寸的全溶液狭缝涂布柔性钙钛矿器件的最高器件效率之一.因而,基于该同步辐射原位GIWAXS/S/GISAXS装置可以获得控制薄膜生长界面特性和薄膜品质的关键工艺,指导优化制备薄膜的最佳工艺条件.

关键词：同步辐射掠入射X射线散射手套箱环境钙钛矿薄膜软晶格微结构演化

熔盐堆散体石墨组件堆芯结构变化对核反应性的影响

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核技术 2024年第6期47卷 110-120页

作者：曹金通朱贵凤辜峙钘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 成都理工大学成都610059

熔盐堆由于其燃料的流动性,堆芯结构变化会导致堆芯燃料分布及装载量的改变,从而影响堆芯物理特性参数。本文以新型实心六棱柱石墨组件熔盐堆堆芯设计模型为参考,使用MCNP程序分析了热膨胀、流体冲刷及堆本体震动和石墨辐照形变等因素... 详细信息

熔盐堆由于其燃料的流动性,堆芯结构变化会导致堆芯燃料分布及装载量的改变,从而影响堆芯物理特性参数。本文以新型实心六棱柱石墨组件熔盐堆堆芯设计模型为参考,使用MCNP程序分析了热膨胀、流体冲刷及堆本体震动和石墨辐照形变等因素导致的堆芯组件变形、位移等微小几何变化,并研究了这些堆芯结构变化对反应性的影响。结果表明:热膨胀引起的堆芯结构变化引入负反应性;流体冲刷及堆本体震动导致的石墨组件偏移,引入的反应性是波动的,但整体趋势是石墨组件向堆中心偏移,引入正反应性,向堆外围偏移,引入负反应性。为保障反应堆安全运行,需要将石墨组件约束在一定范围内;石墨辐照形变会使反应性先减小后增大,在堆芯寿期末堆芯反应性仍小于寿期初,该反应性变化可由在线加料或移动控制棒补偿,对熔盐堆运行影响有限,但需考虑该批燃料再入新堆后的临界控制问题。本文的研究将为熔盐堆的设计、运行和维护提供重要参考。

关键词：熔盐堆石墨组件堆芯结构反应性蒙特卡罗模拟

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纳米气泡及其特殊的界面效应

中国科学：化学 2024年第1期54卷 85-92页

作者：张立娟郑晋文博胡钧中国科学院上海高等研究院上海光源上海201204 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 上海大学理学院上海200444

固液界面性质研究,特别是纳米尺度下的界面性质,一直是基础科学和材料科学研究者非常关注的问题.纳米级的气泡,其真实存在有悖于经典热力学和气体扩散理论.但随着2000年第一篇关于纳米气泡图像文章的发表,已经被证明能够在固液界面或体... 详细信息

固液界面性质研究,特别是纳米尺度下的界面性质,一直是基础科学和材料科学研究者非常关注的问题.纳米级的气泡,其真实存在有悖于经典热力学和气体扩散理论.但随着2000年第一篇关于纳米气泡图像文章的发表,已经被证明能够在固液界面或体相中稳定存在.近二十年大量研究发现,其超高稳定性、纳米尺寸效应及特殊的生物学效应等特性都与界面息息相关.这些特性决定了其必然带来新的应用前景,催生很多重要的应用,如水环境和土壤修复、农业种植、水产养殖、工业清洗、化工催化、生物医学治疗与诊断以及养生健康等.基于本研究团队的前期研究,本文主要介绍了纳米气泡研究的概况,重点描述了纳米气泡的基本性质、其特殊的界面效应和生物学效应以及该领域的亟待解决的问题,并对未来研究进行了展望.

关键词：纳米气泡界面效应抗氧化蛋白活性

亚波长光栅与法布里-珀罗滤光片集成的高性能光谱偏振分光器

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红外与毫米波学报 2024年第2期43卷 179-186页

作者：朱远宇关学昱余沛其刘清权贾奇祥吴杰李辰璐李志锋王少伟中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室上海200083 上海科技大学物质学院上海201210 上海节能镀膜玻璃工程技术研究中心上海200083 中国科学院大学北京100049

光谱偏振成像技术是一种新型的光学成像技术,它不仅提高了目标的信息获取量,还降低了背景噪声,可以捕获目标细节,检测伪装目标。本文提出了一种将亚波长光栅与F-P滤光片相结合的光谱偏振测量器件,该器件可以获得超高光谱分辨率和偏振消... 详细信息

光谱偏振成像技术是一种新型的光学成像技术,它不仅提高了目标的信息获取量,还降低了背景噪声,可以捕获目标细节,检测伪装目标。本文提出了一种将亚波长光栅与F-P滤光片相结合的光谱偏振测量器件,该器件可以获得超高光谱分辨率和偏振消光比,并且光谱和偏振可以灵活调控。本文设计了一种光谱偏振同时分光器,可同时获得4个光谱通道的斯托克斯参数。仿真结果表明,其光谱分辨率为217,偏振消光比为106。实验结果表明,亚波长光栅的偏振消光比大于500,透射率为90%。全介质F-P滤光片的光谱分辨率为30,在长波红外波段的透射率为60%。该设计方法具有通用性,可用于可见光、红外甚至太赫兹等波段。得益于这些优点,器件在微型偏振光谱仪和全斯托克斯偏振检测等领域有很大的应用潜力。

关键词：光谱偏振分光器亚波长光栅法布里-珀罗滤光片光谱偏振

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银染高尔基染色法用于神经元完整结构成像

应用化学 2024年第5期41卷 677-686页

作者：周峰蔡小青汤乔伟诸颖王丽华胡钧中国科学院上海应用物理研究所中国科学院微观界面物理与探测重点实验室上海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科学中心上海201210 上海大学理学院化学系材料生物学研究所上海200444 祥符实验室嘉善314102

高尔基染色是神经元树突和树突棘可视化的经典方法,目前仍被广泛用于神经元形态可视化。银高尔基染色目前存在易产生黑色沉淀、染色神经元形态结构不完整等问题。对重铬酸钾(K_(2)Cr_(2)O_(7))和硝酸银(AgNO_(3))如何影响银染高尔基染... 详细信息

高尔基染色是神经元树突和树突棘可视化的经典方法,目前仍被广泛用于神经元形态可视化。银高尔基染色目前存在易产生黑色沉淀、染色神经元形态结构不完整等问题。对重铬酸钾(K_(2)Cr_(2)O_(7))和硝酸银(AgNO_(3))如何影响银染高尔基染色方法的染色效果进行了研究,通过研究染色液组成成分重铬酸钾、硝酸银质量浓度变化和组分的不同作用方式,实现了对银染高尔基染色方法的优化。结果表明,35 mg/mL多聚甲醛(Paraformaldehyde,PFA)和20 mg/mL K_(2)Cr_(2)O_(7)混合液染色效果要明显优于20 mg/mL K_(2)Cr_(2)O_(7)单独染色效果,在K_(2)Cr_(2)O_(7)的质量浓度优化过程中,80 mg/mL K_(2)Cr_(2)O_(7)的染色效果最佳,35 mg/mL PFA与20 mg/mL K_(2)Cr_(2)O_(7)混合溶液和80 mg/mL K_(2)Cr_(2)O_(7)最佳染色时长比为3∶1,染色过程中AgNO_(3)的最佳质量浓度为10 mg/mL,在最终的染色液组成成分以及作用方式中40 mg/mL PFA固定2 d、35 mg/mL PFA和20 mg/mL K_(2)Cr_(2)O_(7)混合溶液处理3 d、80 mg/mL K_(2)Cr_(2)O_(7)处理1 d和10 mg/mL AgNO_(3)处理5 d对脑组织神经元形态的可视化具有最佳效果。优化后的银染高尔基染色方法可实现对神经元的完整形态结构染色,同时在染色过程也将产生更少的成像杂质沉淀噪点。该工作将提供一种新的高尔基改良染色方法,实现神经元完整形态结构的染色,有望为研究脑神经元结构变化与脑疾病之间的关系提供新的染色方法。

关键词：重铬酸钾硝酸银神经元形态银染高尔基染色

溶胶-凝胶SiO_(2)减反膜的制备与光学性能研究

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无机材料学报 2024年第5期39卷 525-530页

作者：沈斌张旭熊怀李海元谢兴龙中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理重点实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

碱催化溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜具有优异的光学性能及抗激光损伤性能,是高功率激光装置中的重要组成部分,但其与光学元件之间的结合强度低,使得膜层易发生接触破坏。本研究以“神光II”高功率激光装置溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜为基... 详细信息

碱催化溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜具有优异的光学性能及抗激光损伤性能,是高功率激光装置中的重要组成部分,但其与光学元件之间的结合强度低,使得膜层易发生接触破坏。本研究以“神光II”高功率激光装置溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜为基础,通过提拉法在其表层涂覆致密的SiO_(2)薄层后得到机械强度提升的双层SiO_(2)减反膜(SiO_(2)-MTES),并与常用的单层氨固化SiO_(2)减反膜(SiO_(2)-HMDS)进行相关应用性能的综合比较。结果表明,涂覆SiO_(2)-MTES的熔石英在约800 nm处的峰值透过率大于99.6%,运用1-on-1激光损伤阈值测试方法测得该双层SiO_(2)减反膜的零几率激光损伤阈值为51.9 J/cm^(2)(1064 nm,9.1 ns),与涂覆SiO_(2)-HMDS的性能相当。同时,SiO_(2)-MTES膜层与水的接触角达到117.3°,且在相对湿度大于90%的高湿环境中膜层的透过率较稳定。多次擦拭实验结果表明SiO_(2)-MTES的耐摩擦机械强度明显优于SiO_(2)-HMDS,有效提升了膜层与光学元件之间的结合强度。

关键词：溶胶-凝胶减反膜 SiO_(2) 机械强度