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eXTP聚焦镜电子偏转器仿真分析与设计

物理学报 2025年

作者：郑人洲强鹏飞杨彦佶闫永清李悦盛立志陈勇中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室

X射线聚焦望远镜是进行空间X射线观测的核心设备，为保证其观测结果的准确性，需要对进入聚焦镜的低能电子进行有效的偏转，达到降低本底噪声的目的。本文针对增强型X射线时变与偏振空间天文台（enhanced X-ray Timing and Polarimetry ... 详细信息

X射线聚焦望远镜是进行空间X射线观测的核心设备，为保证其观测结果的准确性，需要对进入聚焦镜的低能电子进行有效的偏转，达到降低本底噪声的目的。本文针对增强型X射线时变与偏振空间天文台（enhanced X-ray Timing and Polarimetry Mission，eXTP）聚焦镜电子偏转器研制工作，满足聚焦镜光学系统对于低能电子的偏转需求，兼顾轻量化、电子偏转能力以及电磁兼容性能等问题，采用有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立了电子偏转器及聚焦镜镜片的全物理仿真模型，分析了磁感应强度分布、电子偏转轨迹以及磁场对聚焦镜镜片的影响，完成了电子偏转器电磁参数设计。模拟结果表明，电子偏转器周围空间中磁感应强度沿半径方向减小，两根辐条正中间磁感应强度最大值可达0.027 T。在磁感应强度平面及纵向分布中，当半径大于280 mm或纵向距离大于60 mm时，磁感应强度小于5×10-5T （0.5Gs），满足电磁兼容性能设计要求。当入射角≤10°时，电子偏转效率随电子能量和入射角增大而减小，50 keV能量以下电子偏转效率可达100%，满足电子偏转设计要求。聚焦镜镜片底端距离电子偏转器130 mm时，聚焦镜镜片在磁场的作用下，应力大小仅10-3N/m2量级，形变大小仅10-5nm量级，表明磁场不会对聚焦镜的光学性能产生影响。这些结果为eXTP聚焦镜电子偏转器的研制工作提供了重要参考。

关键词：聚焦镜电子偏转器磁场偏转效率形变

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中国科学院物理研究所超导国家重点实验室

自然科学进展 2001年第9期 112-114页

为适应高温超导研究的迅速发展,国家计委于1987年批准在中国科学院物理研究所建立国家超导实验室,1988年开始筹建,1991年4月实验室通过验收,列入国家重点实验室系列,并正式向国内外开放。1995年8月通过第1次评估,获B类第1名,2000年5月... 详细信息

为适应高温超导研究的迅速发展,国家计委于1987年批准在中国科学院物理研究所建立国家超导实验室,1988年开始筹建,1991年4月实验室通过验收,列入国家重点实验室系列,并正式向国内外开放。1995年8月通过第1次评估,获B类第1名,2000年5月通过第2次评估,被评为优秀(A类)国家重点实验室。

关键词：中国科学院物理研究所相分离电子中科院物理研究所轻子高温超导电性超导材料高温超导体国家重点实验室

3种粘结固体润滑涂层的摩擦学及气蚀性能研究

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摩擦学学报 2025年

作者：王伊枨刘昭侯国梁马俊凯万宏启吉利周惠娣陈建敏中国科学院兰州化学物理研究所润滑材料重点实验室(原固体润滑国家重点实验室) 中国科学院大学材料与光电研究中心西安航天动力研究所

为深入研究航空燃油泵止推轴承表面用粘结固体润滑涂层在极端工况下的失效行为，采用MMW-1立式万能摩擦磨损试验机和超声振动气蚀试验机对比研究了MoS2/石墨基粘结固体润滑涂层、MoS2基粘结固体润滑涂层和石墨基粘结固体润滑涂层3种现... 详细信息

为深入研究航空燃油泵止推轴承表面用粘结固体润滑涂层在极端工况下的失效行为，采用MMW-1立式万能摩擦磨损试验机和超声振动气蚀试验机对比研究了MoS2/石墨基粘结固体润滑涂层、MoS2基粘结固体润滑涂层和石墨基粘结固体润滑涂层3种现役涂层在RP-3航空煤油中的摩擦学性能和气蚀性能；基于光学显微镜（OM）、三维光学形貌仪、扫描电子显微镜（SEM）分析了涂层原始表面以及摩擦和气蚀后表面形貌，利用高分辨X射线衍射仪（XRD）对比了摩擦前后涂层的物相组成，采用拉曼光谱仪对摩擦转移膜和涂层气蚀剥落碎屑的成分进行了表征，探讨了涂层的防护及失效机理。结果显示：在RP-3介质中，以石墨为润滑剂的石墨基粘结固体润滑涂层摩擦系数低至0.083，磨损率为1.5×10-6mm3/（N·m），表现出最好的摩擦学性能；3种涂层磨斑区域在摩擦前后没有出现物相变化，保持了良好的摩擦化学稳定性；对偶材料表面形成的转移膜有利于进一步降低摩擦系数。3种涂层在煤油中的抗气蚀性能较差，表现出填料率先脱落加速涂层片状剥离的特征；因MoS2的承载能力较差且颗粒尺寸偏大，气蚀剥离程度最为严重，导致MoS2/石墨基粘结固体润滑涂层加速气蚀10 h后脱落面积高达95.83%；石墨基粘结固体润滑涂层抗气蚀性能较好，涂层脱落面积为84.73%，更适合作为止推轴承表面润滑耐磨抗气蚀涂层使用。

关键词：粘结固体润滑涂层摩擦学性能气蚀性能航空煤油失效机理

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中国散裂中子源剥离膜温升与剥离电子研究

强激光与粒子束 2025年

作者：庞子西黄明阳陈佳鑫吴煜文杨涛王生散裂中子源科学中心中国科学院高能物理研究所中国科学院大学中国科学院粒子加速物理与技术重点实验室

负氢剥离注入是强流质子同步加速器累积束流的唯一可行性方案。目前中国散裂中子源（CSNS）采用负氢剥离方案为薄膜剥离注入。由负氢束流穿越剥离膜产生的能量沉积造成的膜片剧烈温升是影响剥离膜寿命和加速器稳定运行的关键问题。同时... 详细信息

负氢剥离注入是强流质子同步加速器累积束流的唯一可行性方案。目前中国散裂中子源（CSNS）采用负氢剥离方案为薄膜剥离注入。由负氢束流穿越剥离膜产生的能量沉积造成的膜片剧烈温升是影响剥离膜寿命和加速器稳定运行的关键问题。同时，剥离产生的高功率残余电子束会产生严重后果，包括：电子在膜中的电离作用造成膜温度升高；电子打在真空盒上造成真空盒热损伤；停留在真空管道中的电子可能被质子束流俘获，造成e-p不稳定性；产生的二次电子会引起严重的电子云效应。主要内容包括两部分：首先，利用有限元分析软件，考虑粒子通过剥离膜的平均穿越次数等参数，模拟剥离膜温升并对不同软件结果进行详细比较，得到剥离膜上的温度场分布，并对未来继续提高的束流功率做出膜表面温升的预测。其次，根据理论计算结果和蒙特卡罗程序Geant4模拟结果对剥离后电子分布进行分析，完善3D计算模型并综合考虑CSNS注入区的电磁场和束流条件，获得电子收集装置的合适位置，给出剥离电子收集方案。

关键词：中国散裂中子源负氢剥离注入薄膜剥离温升电子收集

铝合金作动部件表面复合PTFE硬氧膜层减摩抗磨性能

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中国表面工程 2025年

作者：胡波任俊辉石晓飞白常宁强力张俊彦航空工业庆安集团有限公司中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室中国科学院材料磨损与防护重点实验室

铝合金材料比强度高、易于加工，但表面硬度低，耐磨性差，其表面经硬质阳极氧化处理后具有耐磨、绝缘及耐腐蚀性等，广泛应用于航空液压系统。然而，硬质阳极氧化膜层（硬氧膜层）存在孔隙率大、表面粗糙度及摩擦因数高等问题，易加剧... 详细信息

铝合金材料比强度高、易于加工，但表面硬度低，耐磨性差，其表面经硬质阳极氧化处理后具有耐磨、绝缘及耐腐蚀性等，广泛应用于航空液压系统。然而，硬质阳极氧化膜层（硬氧膜层）存在孔隙率大、表面粗糙度及摩擦因数高等问题，易加剧摩擦配副磨损而泄漏，严重制约其实际服役。为了改善铝合金硬质阳极化膜层表面粗糙度，提升其减摩性能以满足新一代航空作动部件对减重及高机动性的服役需求，利用原位合成技术在铝合金表面制备复合PTFE硬氧膜层，研究粗糙度对其表面复合PTFE硬氧膜层和传统硬氧膜层不同配副方式下摩擦磨损行为的影响，并对复合PTFE硬氧膜层耐磨性能进行工程化模拟验证。研究结果表明：复合PTTE硬氧膜层较传统硬氧涂层更加致密，且硬度更高；其摩擦因数（0.08）较传统硬氧涂层（0.14）降低约40%，磨损量则降低2个数量级；在产品功能性试验中未发现脱落，磨损量小，能够满足产品性能需求；在产品实际使用中具有自抛光效应，这更有利于缩短产品生产周期及大幅度降低成本。提出一种更有利于缩短产品生命周期、大幅降低成本的复合硬氧膜层工艺，并在产品功能性试验中得到检验，在工程化应用中具有重要的推广意义。

关键词：铝合金作动部件复合PTFE硬质阳极化膜层摩擦学性能工程化验证

基于纳秒LIBS的氢气/空气火焰混合分数测量研究

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 24-29页

作者：刘子晗刘艳韩磊单沅鲁政高强李帅瑶李博天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 中国科学院工程热物理研究所北京100190

在双碳政策和化石能源短缺的背景下,氢能作为高效环保的清洁能源,受到广大研究人员的关注。氢气/空气混合燃烧作为推动氢能规模化应用的重要途径,其燃烧机理和关键参数的测量技术成为目前研究的热点。燃空当量比是表征燃烧过程中燃料与... 详细信息

在双碳政策和化石能源短缺的背景下,氢能作为高效环保的清洁能源,受到广大研究人员的关注。氢气/空气混合燃烧作为推动氢能规模化应用的重要途径,其燃烧机理和关键参数的测量技术成为目前研究的热点。燃空当量比是表征燃烧过程中燃料与氧化剂混合程度的重要参数,直接影响燃烧的开始、自持以及燃烧化学反应的活跃程度。因此,对燃烧过程中的局部当量比实时在线监测,对于改善燃烧效率、控制燃烧过程具有重要意义。目前,可以实时测量氢气/空气火焰当量比的方法相对较少,激光光谱技术作为一种非侵入式的测量方法,不仅具有实时在线测量的能力,还具有快速、原位、远程分析、多元素同时在线监测等特点,在燃烧测量领域具有重要的应用潜力。采用纳秒激光诱导击穿光谱技术对氢气和空气燃烧场的燃空当量比进行测量研究。氢气和空气在管内混合后,由射流口喷出形成射流燃烧火焰场。激光通过透镜聚焦到射流燃烧场中击穿并产生等离子体,其等离子体的发射光谱由光谱仪采集,实验发现光谱中H 656 nm和O 777 nm具有很强的发射强度,且光谱强度随着当量比的变化,呈现规律性变化趋势。因此,采用H 656 nm和O 777 nm的光谱分别标示氢气和空气,并将其比值作为燃空当量比的测量参量。实验在氢气空气混合均匀的低速流场中测量了不同当量比下H 656 nm与O 777 nm的光谱强度比值,并与当量比建立标定曲线,实验发现该标定曲线对燃烧场和非燃烧场同样适用。基于标定曲线,我们研究了存在外界掺混情况下,射流燃烧场的局部燃空当量比情况。在当量比1.0,流场速度为20 m·s^(-1)的射流燃烧场中,测量了射流中心位置不同高度的燃空当量比变化情况,并在相同工况下进行了数值模拟。模拟结果与实验测量吻合较好,验证了纳秒激光诱导击穿光谱技术测量氢气/空气混合气的燃空当量比的可行性。该方法可为氢气燃烧基础研究及数值模拟提供技术支持。

关键词：激光诱导击穿光谱氢能当量比模拟

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高电荷态原子物理:电荷交换及其在X射线天文建模中的应用

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中国科学:物理学力学天文学 2025年

作者：魏宝仁张瑞田复旦大学大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室中国科学院近代物理研究所中国科学院大学核科学与技术学院

高电荷态离子与中性原子分子碰撞是一个多原子中心的量子态跃迁过程,具有强库仑场、多通道、高激发态等动力学基本特征.电荷交换过程研究不仅有助于理解原子尺度强库仑场下量子态的跃迁动力学,对极端条件下量子散射理论的检验和高温等... 详细信息

高电荷态离子与中性原子分子碰撞是一个多原子中心的量子态跃迁过程,具有强库仑场、多通道、高激发态等动力学基本特征.电荷交换过程研究不仅有助于理解原子尺度强库仑场下量子态的跃迁动力学,对极端条件下量子散射理论的检验和高温等离子体的诊断与建模同样具有重要意义.本文围绕高电荷态离子与原子分子电荷交换过程实验和理论研究发展的历史、现状和面临的挑战,综述了动力学相关的电荷交换总截面的绝对测量、量子态选择截面及伴随X射线发射的谱学研究,最后以彗星大气X射线起源为例,讨论了电荷交换在天体环境冷-热流非平衡态等离子体X射线天文观测建模中的重要性.

关键词：高电荷态离子电荷交换绝对截面态选择截面 X射线发射天文建模

接地源短偏移瞬变电磁法理论及其在深部矿产勘探中的应用

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中国科学:地球科学 2025年

作者：薛国强武欣陈卫营周楠楠中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院大学地球与行星科学学院

瞬变电磁法是探测地下金属矿体的关键地球物理技术之一,其发射源包括回线源和接地源两种形式.长偏移瞬变电磁法(LOTEM)采用接地源,其探测理论基础是远源观测方式和平面波模型简化.然而,远源观测到的信号强度小,平面波简化后的方法勘探... 详细信息

瞬变电磁法是探测地下金属矿体的关键地球物理技术之一,其发射源包括回线源和接地源两种形式.长偏移瞬变电磁法(LOTEM)采用接地源,其探测理论基础是远源观测方式和平面波模型简化.然而,远源观测到的信号强度小,平面波简化后的方法勘探精度低,其有效探测深度约1000m,综合误差15%.近年来,我们提出并发展了接地源短偏移瞬变电磁法(SOTEM),显著提升了500～2000m矿产资源的探测深度和精度.本文综述了SOTEM的理论基础、仪器设备、数据处理方法及其实际应用效能. SOTEM基于点电荷微元模型,精确计算电磁场的曲面波效应.针对近源观测,我们开发了高功率、高分辨率的大带宽勘探设备,并发展出三维混合反演方法.在河南省周庵地区的镍-铜隐伏矿床实测中, SOTEM揭示了2km深度范围内的高分辨率电导率结构,验证了浅部已知矿体,并在岩体接触带和底部发现了深部矿化异常,显示出该矿区深部的巨大找矿潜力.

关键词：远源观测平面波简化接地源短偏移瞬变电磁法大带宽勘探设备三维混合反演

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近红外有机光电探测器研究进展

激光与光电子学进展 2025年

作者：王浩然胡均义成明王云鹏王飞中国科学院长春光学精密机械与物理研究所特种发光科学与技术重点实验室中国科学院大学

近红外有机光电探测器(NIR-OPDs)在柔性可穿戴设备、环境检测、医疗健康监测、生物医学成像等领域有广阔的应用前景。近年来，高性能的近红外有机光探测器受到了极大的关注，国内外学者在推动近红外有机材料和光电器件结构创新方面做出... 详细信息

近红外有机光电探测器(NIR-OPDs)在柔性可穿戴设备、环境检测、医疗健康监测、生物医学成像等领域有广阔的应用前景。近年来，高性能的近红外有机光探测器受到了极大的关注，国内外学者在推动近红外有机材料和光电器件结构创新方面做出了巨大贡献。本文在阐述了有机光电探测器的光导型、晶体管型、二极管型的器件结构和光谱响应范围、响应度、外量子效率、探测率等性能参数的基础上，总结了窄带隙聚合物、小分子受体、非富勒烯受体材料在器件中的应用并介绍结构优化、表面钝化处理、界面工程等优化器件性能的各种策略，以及窄带、全色、颜色选择NIR-O PDs研究现状并展望了未来发展面临的挑战和应用前景。

关键词：近红外有机光探测器有机光电二极管有机半导体材料