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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

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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

新疆西天山喇嘛苏铜锌矿床矽卡岩矿物学与还原性流体演化

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岩石学报 2024年第3期40卷 927-949页

作者：李文广申萍潘鸿迪中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029 长安大学地球科学与资源学院西安710054

喇嘛苏铜锌矿位于中亚成矿域西段,为新疆西天山地区相对较早发现的斑岩-矽卡岩铜锌矿床。本文对喇嘛苏铜锌矿矽卡岩和矽卡岩化大理岩中的矽卡岩矿物进行了岩相学及主微量成分分析,首次发现了喇嘛苏铜锌矿床发育的黑榴石和富钛钙铝榴石... 详细信息

喇嘛苏铜锌矿位于中亚成矿域西段,为新疆西天山地区相对较早发现的斑岩-矽卡岩铜锌矿床。本文对喇嘛苏铜锌矿矽卡岩和矽卡岩化大理岩中的矽卡岩矿物进行了岩相学及主微量成分分析,首次发现了喇嘛苏铜锌矿床发育的黑榴石和富钛钙铝榴石。对矽卡岩中发育震荡环带的钙铁榴石进行主量元素和电子探针mapping分析,发现钙铁榴石发育不均一的核部,环带部分表现为Al-Fe元素此消彼长的耦合震荡关系;对钙铁榴石从核部中央向边缘环带进行定向原位微量元素LA-ICPMS分析,发现∑REE表现为连续略有降低的趋势、δEu表现出震荡变化。黑榴石和富钛钙铝榴石表现为核幔结构,显示流体氧逸度的降低,流体从超常富集Ti转变为富集Ti。对富钛钙铝榴石进行原位微量元素LA-ICPMS测试,发现富钛钙铝榴石∑REE高于钙铁榴石(钙铝榴石:58.4×10^(-6)~408.4×10^(-6);钙铁榴石28.2×10^(-6)~108.7×10^(-6)),富钛钙铝榴石具有强烈正Eu异常(δEu=11.3~15.0),钙铁榴石和富钛钙铝榴石均表现为富集轻稀土而亏损重稀土。喇嘛苏铜锌矿中的原生辉石为透辉石,后经退蚀变流体交代发生Mg元素丢失和Fe元素富集,转变为次透辉石-铁次透辉石,随交代程度加深,进一步转变为铁角闪石,最后在退蚀变流体中直接沉淀出铁镁钙闪石。在背散射下,原生透辉石、次透辉石-铁次透辉石、铁角闪石、铁镁钙闪石表现为亮度不同的明暗结构。矽卡岩矿物的显微结构和主微量成分表明,蚀变流体为酸性和富Cl、REE、Ti的流体,蚀变阶段早期为氧化性流体,晚期为还原性流体。喇嘛苏铜锌矿流体中CH_(4)、C_(2)H_(6)等还原性物质、共生的磁黄铁矿-磁铁矿低氧逸度组合及还原状态矽卡岩矿物组合表明喇嘛苏铜锌矿可能为一还原性斑岩-矽卡岩铜锌矿。

关键词：还原性黑榴石富钛钙铝榴石核幔结构喇嘛苏铜锌矿

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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

基于改进的多分量频率-贝塞尔变换法研究郯庐断裂带潍坊段上地壳径向各向异性结构

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地球物理学报 2024年第3期67卷 1037-1052页

作者：周桂理罗松姚华建中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 中国科学技术大学蒙城地球物理国家野外科学观测研究站安徽蒙城230026

郯庐断裂带潍坊段位于郯庐断裂带中部,具有复杂的地质结构,总体呈现“两堑夹一垒”的构造格局.相比于郯庐断裂带其他区域,潍坊段地震活动性较弱,属于地震空区,未来发生大地震的可能性尚不明确.前人对该地区的研究目前仅局限于速度结构... 详细信息

郯庐断裂带潍坊段位于郯庐断裂带中部,具有复杂的地质结构,总体呈现“两堑夹一垒”的构造格局.相比于郯庐断裂带其他区域,潍坊段地震活动性较弱,属于地震空区,未来发生大地震的可能性尚不明确.前人对该地区的研究目前仅局限于速度结构和方位各向异性结构,对于上地壳径向各向异性结构特征鲜有报道.因此,研究该区域上地壳速度模型和径向各向异性结构,有助于更好地认识郯庐断裂带潍坊段浅地壳(生地震的可能性.我们利用2017年在潍坊段所布设的302个短周期地震仪采集的背景噪声数据,基于改进的多分量频率-贝塞尔变换(MMFJ)法,同时提取到潍坊段东南侧四个区域子阵列的Rayleigh波和Love波的基阶及高阶频散数据,并且进一步反演这些频散数据得到了SV波和SH波速度以及径向各向异性结构.数值实验结果表明,高阶模式频散数据的加入能够降低反演的非唯一性,更好地约束浅地壳径向各向异性结构.实例中的径向各向异性结果表明,郯庐断裂带潍坊段四个区域都有近似相同的变形特征:在约2 km以浅,径向各向异性为负(V_(SH)V_(SV)),这可能与早期地壳伸展沉积导致的水平变形结构有关.2~5 km,四个区域径向各向异性结构各有不同,但总体处于由负到正的转折状态.这可能因为2~5 km不仅受到断裂结构的控制作用,也受到水平沉积结构的影响,导致径向各向异性结构较为复杂.

关键词：改进的多分量频率-贝塞尔变换法径向各向异性郯庐断裂带沂沭断裂带背景噪声

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SXFEL与SHINE高功率X波段干负载研制

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核技术 2024年第9期47卷 62-68页

作者：高子和谭建豪王程黄晓霞方文程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201204

上海软X射线自由电子激光装置(Shanghai soft X-ray Free Electron Laser,SXFEL)与上海硬X射线自由电子激光装置(Shanghai High repetition rate XFEL and Extreme light facility,SHINE)需要使用许多大功率微波元件,例如行波加速管、偏转腔、脉冲压缩器等。为了满足这些元件的高功率测试与运行的需求,研发了两台高功率不锈钢吸收负载,在X波段两台负载的工作频率分别为11.424 GHz和11.988 GHz。通过模拟仿真的方法,设计了负载的初步模型,并优化了其微波参数。模拟结果显示两台负载在中心频率附近-20 dB以下的带宽达到百兆赫兹以上。通过理论计算的方法计算了水路中的对流换热系数,并基于此对负载的机械模型进行了热分析,计算了其工作状态下的温度分布。两台负载模型均具有周期性凹槽的类波导结构,在完成负载的加工制造后,使用矢量网络分析仪对两种负载在装夹状态和焊接完成后的射频参数进行了测量。实验测试的结果与模拟计算的结果吻合较好,达到了设计要求。

关键词：干负载 X波段功率吸收加速器

红外高光谱大气探测仪(FY-3E/HIRAS-Ⅱ)在轨数据非线性校正方法

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红外与毫米波学报 2024年第1期43卷 98-105页

作者：黄硕顾明剑胡勇杨天杭邵春沅张春明中国科学院红外探测与成像技术重点实验室上海200083 中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049

风云三号E星(FY-3E)搭载的高光谱大气探测仪(HIRAS-Ⅱ)能够实现大气的垂直探测,具有高光谱、高灵敏度、高精度的特点。仪器在轨之后由于仪器衰减和环境变化的原因产生非线性响应,影响在轨定标精度。针对非线性响应的问题,提出了一种基... 详细信息

风云三号E星(FY-3E)搭载的高光谱大气探测仪(HIRAS-Ⅱ)能够实现大气的垂直探测,具有高光谱、高灵敏度、高精度的特点。仪器在轨之后由于仪器衰减和环境变化的原因产生非线性响应,影响在轨定标精度。针对非线性响应的问题,提出了一种基于带内光谱的非线性校正方法。首先基于带外低频光谱的非线性特征求解非线性校正系数,将此系数作为初值输入到辐射定标模型中,以星上测量的黑体带内光谱与理想光谱的偏差为目标函数,通过迭代优化非线性校正系数。通过辐射定标实验得出,校正后的黑体亮温偏差明显低于未校正和基于带外光谱的校正方法。将HIRAS-Ⅱ的观测数据与IASI进行交叉比对并计算平均亮温偏差和偏差绝对值,经过带内校正法非线性校正后的亮温平均偏差为-0.13 K,优于带外校正方法。

关键词： HIRAS-Ⅱ 非线性校正在轨定标带内光谱

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电子储存环逐束团诊断技术研究进展

核技术 2024年第10期47卷 18-28页

作者：邓又铭冷用斌周逸媚陈方舟杨星汪宏双中国科学院上海应用物理研究所中国科学院大学中国科学技术大学中国科学院上海高等研究院

相比于目前在电子储存环中广泛应用的逐圈束流诊断技术，逐束团诊断技术能够对每一个束团进行测量与分析，更有助于充分了解束流内部的状态，测量结果更接近真实的物理模型。近年来，束流信号采集设备的发展与信号处理算法的进步为逐束... 详细信息

相比于目前在电子储存环中广泛应用的逐圈束流诊断技术，逐束团诊断技术能够对每一个束团进行测量与分析，更有助于充分了解束流内部的状态，测量结果更接近真实的物理模型。近年来，束流信号采集设备的发展与信号处理算法的进步为逐束团诊断技术的不断发展奠定了基础。本文简述了逐束团诊断技术的基本原理和架构，简要介绍了国内外主要研究组在此方向上的探索性工作和研究成果，重点介绍了上海光源研究团队的研究路线、目前的研究成果以及在应用技术中的探索，并讨论了后续值得关注的研究方向和发展趋势，为同样致力于束流测量领域的研究者提供有价值的思路。

关键词：束流诊断逐束团高速数据采集射频信号幅相提取算法

NDN-AdHoc网络中基于多属性决策的可靠转发策略

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通信学报 2024年第5期45卷 151-164页

作者：韩江萍汪浩东杨佳宇薛开平李健中国科学技术大学网络空间安全学院安徽合肥230027 中国科学技术大学信息科学技术学院安徽合肥230027

为了应对传统自组织网络高度动态拓扑、短寿命连接等特性导致的传输失效问题,基于命名数据网络(NDN)架构,设计了一种联合链路稳定性和内容可达性的可靠转发(RF-LSCA)策略。该策略基于多属性决策方法,综合考虑链路持续时间、节点间距离... 详细信息

为了应对传统自组织网络高度动态拓扑、短寿命连接等特性导致的传输失效问题,基于命名数据网络(NDN)架构,设计了一种联合链路稳定性和内容可达性的可靠转发(RF-LSCA)策略。该策略基于多属性决策方法,综合考虑链路持续时间、节点间距离和内容可达性3个关键属性,从而更加精确地选择最优转发节点,提升了内容传输性能;此外,鉴于单一最优路径可能存在的不稳定性,该策略进一步将决策模型与概率转发思想相结合,设计了兼具低开销与高可靠性的冗余转发机制。这一设计充分利用了NDN的多路径特性,以保障移动环境下的内容传输性能。通过仿真实验验证,所提RF-LSCA在内容获取平均时延、平均跳数、内容满足率等多个关键性能指标上优于现有策略,充分证明了其在提高NDN-AdHoc网络传输效率方面的优越性。

关键词：命名数据网络转发策略多属性决策概率转发