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稀土La^(3+)离子在高岭石表面吸附的原位AFM研究

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大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 283-292页

作者：冉凌瑜王高锋王迎亚梁晓亮朱润良朱建喜何宏平中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室/广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049

离子吸附型稀土矿是我国优势矿产资源,该类型矿床中,稀土元素主要是以离子的形式吸附在高岭石、埃洛石和铁锰氧化物等次生矿物上。本文主要通过原子力显微镜(AFM)的微观区域的力学测量功能,结合DLVO理论,研究原位水环境下稀土La^(3+)对... 详细信息

离子吸附型稀土矿是我国优势矿产资源,该类型矿床中,稀土元素主要是以离子的形式吸附在高岭石、埃洛石和铁锰氧化物等次生矿物上。本文主要通过原子力显微镜(AFM)的微观区域的力学测量功能,结合DLVO理论,研究原位水环境下稀土La^(3+)对高岭石不同表面(Si面和Al面)Stern电位的影响,揭示高岭石对La^(3+)的吸附能力随Si面和Al面表面性质不同而变化。实验结果表明:当La^(3+)浓度从0增加至1.0 mmol/L时,高岭石Si面的Stern电位由−46 mV转变为4 mV,表明高岭石Si面对La^(3+)有吸附作用;而Al面的Stern电位(在28~31 mV之间波动)几乎没有变化,表明高岭石Al面对La^(3+)的吸附作用不强。该研究表明在pH=4~6的风化壳条件下,高岭石Si面对La^(3+)的吸附可能占主导作用,Al面的贡献相对较小。本研究从微观角度揭示了稀土元素在高岭石不同表面的吸附特征,明确了高岭石不同表面对稀土元素吸附的贡献,为阐明风化壳中稀土的富集机制提供信息。

关键词：黏土矿物高岭石稀土吸附 AFM 离子吸附型稀土

用于离子捕获和冷却的线电极四极杆离子阱的设计与仿真

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 137-146,I0101页

作者：李泽楷周逸杰董常武侯高垒西安交通大学物理学院物质非平衡合成与调控教育部重点实验室西安710049 中国科学院上海应用物理研究所微观界面物理与探测重点实验室上海201800

射频离子阱作为离子捕获系统的核心器件,广泛应用于化学反应动力学、原子分子物理、精密测量和离子光谱等领域.离子阱可以与低温制冷机相结合,将离子储存、富集并冷却至低温,从而为后续实验提供极大便利,例如高分辨光谱学。本文详细描... 详细信息

射频离子阱作为离子捕获系统的核心器件,广泛应用于化学反应动力学、原子分子物理、精密测量和离子光谱等领域.离子阱可以与低温制冷机相结合,将离子储存、富集并冷却至低温,从而为后续实验提供极大便利,例如高分辨光谱学。本文详细描述了一种射频线电极四极杆离子阱的结构设计,该离子阱利用六个线电极作为传统四极杆离子阱的一个圆柱形电极模拟双曲面.研究模拟了离子阱内的电场分布和离子运动轨迹,用以考察所设计的射频线电极四极杆离子阱的性能,研究表明它能够将离子囚禁束缚在一个很小的空间.基于所设计的离子阱支撑部件、离子阱腔体、电极和印刷电路板,结合所选择的材料进行了传热学模拟。模拟的温度分布表明,所设计的射频线电极四极杆离子阱与液氢低温制冷机结合使用,可以将离子冷却到5K以下的低温.这项工作将有助于推动离子阱技术在精密光谱学中的应用。

关键词：射频离子阱线电极四极杆离子阱缓冲气体冷却低温制冷机

LaCu_(2)O_(n)^(-/0)(n=4,5)团簇的负离子光电子能谱和量子化学计算:氧单元与LaCu_(2)O_(3)六元环的相互作用

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 313-320,I0005-I0009,I0103,I0104页

作者：闫帅廷徐西玲许洪光郑卫军中国科学院化学研究所分子科学国家研究中心分子反应动力学实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

本文采用负离子光电子能谱实验与理论计算相结合对-铜氧化物团簇LaCu_(2)O_(n-/0)(n=4,5)进行研究,测得LaCu_(2)O_(4)^(-)和LaCu_(2)O_(5)^(-)电子垂直脱附能的实验值分别为3.70和3.79eV.理论计算表明,LaCu_(2)O_(4),5-团簇的基态最稳定结构均以一个LaCu_(2)O_(3)六元环结构为主体,再由一个额外的氧原子或超氧单元与其中的镧原子结合.在LaCu_(2)O_(4)^(-)团簇中,外接的氧原子与LaCu_(2)O_(3)六元环结构之间主要呈现出共价相互作用.而在LaCu_(2)O_(5)^(-)团簇中,超氧单元与LaCu_(2)O_(3)六元环之间存在以诱导力为主导的弱相互作用.

关键词：量子化学计算光电子能谱尺寸选择

高电荷态类硼离子P-P跃迁的实验和理论研究进展

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物理学报 2024年

作者：刘鑫汶伟强李冀光魏宝仁肖君复旦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北京应用物理与计算数学研究所

高电荷态离子（highly charged ion，HCI）的精细结构及辐射跃迁性质的精确测量不仅可以检验基本物理模型，包括：强场量子电动力学（quantum electrodynamics，QED）效应、电子关联效应、相对论效应、原子核效应等，而且能够为天体物... 详细信息

高电荷态离子（highly charged ion，HCI）的精细结构及辐射跃迁性质的精确测量不仅可以检验基本物理模型，包括：强场量子电动力学（quantum electrodynamics，QED）效应、电子关联效应、相对论效应、原子核效应等，而且能够为天体物理和聚变等离子体物理提供关键原子物理参数。相对于研究较多的类氢和类锂离子体系，类硼离子的精细结构禁戒跃迁的相对论效应和QED效应的贡献很大，高精度实验测量与理论计算为进一步检验多电子体系的基本物理模型提供了重要途径。此外，类硼离子也被认为是最佳的高电荷态离子光钟候选体系。本文主要介绍了类硼离子基态2P3/2-2P1/2跃迁的实验和理论研究最新进展，概述了其精细结构和超精细结构的研究现状，并讨论了使用电子束离子阱结合高分辨光谱学实验技术开展类硼离子超精细分裂实验测量的方案，为未来开展类硼离子超精细分裂实验研究并在更高精度上检验QED效应，提取原子核磁化分布半径，检验相关的核结构模型等研究提供了参考。

关键词：高电荷态离子超精细结构量子电动力学高电荷态离子光钟

极紫外光源及高荷态离子诱导下甲烷的脱氢通道碎裂机制

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物理学报 2024年第4期73卷 144-150页

作者：骆炎余璇雷建廷陶琛玉张少锋朱小龙马新文闫顺成赵晓辉河北大学物理科学与技术学院保定071002 中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学北京100049 兰州大学核科学与技术学院兰州730000

CH_(4)广泛存在于行星大气之中,研究CH_(4)的解离动力学对了解宇宙中气体演化的过程具有重要的价值.目前,CH_(4)^(2+)→CH_(3)^(+)+H^(+)碎裂通道已被大量研究,但针对该通道的解离机制的解释尚存在一定争议.本实验利用高分辨反应显微成... 详细信息

CH_(4)广泛存在于行星大气之中,研究CH_(4)的解离动力学对了解宇宙中气体演化的过程具有重要的价值.目前,CH_(4)^(2+)→CH_(3)^(+)+H^(+)碎裂通道已被大量研究,但针对该通道的解离机制的解释尚存在一定争议.本实验利用高分辨反应显微成像谱仪,开展了25—44 eV的极紫外(extreme ultraviolet,XUV)光电离实验及1 MeV Ne^(8+)与CH_(4)的碰撞实验.通过符合测量得到了CH_(3)^(+)和H^(+)两种离子的动能,重构了两体解离的动能释放(kinetic energy release,KER),并研究了CH_(4)^(2+)解离产生CH_(3)^(+)+H^(+)解离路径下的碎裂动力学过程.在光电离实验中,观测到KER谱上存在4.75 eV和6.09 eV两个峰,结合前人的工作及XUV的能量范围,对每个峰的机制归属进行讨论.特别是4.75 eV峰,分析认为可能来自于CH_(4)^(2+)直接解离机制的贡献.另外,在1 MeV Ne^(8+)离子碰撞实验中,可观测到3个KER峰,将每个峰的分支比与以往的实验结果进行对比,未发现速度效应对KER谱的显著影响.

关键词：极紫外光动能释放异构化库仑爆炸

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电化学渗氮对不锈钢表面结构的影响

材料研究学报 2024年第3期38卷 161-167页

作者：陈真勇魏欣欣徐妍婷张波马秀良中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 松山湖材料实验室大湾区显微科学与技术研究中心东莞523830 中国科学院物理研究所北京100190

使用原子力显微技术和透射电子显微技术等手段,研究了电化学渗氮的304L不锈钢多尺度下表面结构的演变。结果表明,在电化学渗氮电位下304L不锈钢表面发生了钝化膜的局部阴极还原、金属基体的微区阳极溶解以及溶解的金属阳离子再沉积,从... 详细信息

使用原子力显微技术和透射电子显微技术等手段,研究了电化学渗氮的304L不锈钢多尺度下表面结构的演变。结果表明,在电化学渗氮电位下304L不锈钢表面发生了钝化膜的局部阴极还原、金属基体的微区阳极溶解以及溶解的金属阳离子再沉积,从而形成了起伏幅度为几十纳米的微观粗糙表面。在扫描透射成像模式下进行的超级能谱分析结果表明,表面沉积物的主要组成是Fe的氧化物,进一步佐证了在渗氮过程中发生了Fe的微区阳极溶解和Fe阳离子的再沉积过程。

关键词：材料表面与界面表面结构演变电化学渗氮透射电子显微技术原子力显微技术 304L不锈钢

基于4H-SiC探测器多球谱仪的聚变中子能谱测量研究

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核技术 2024年第9期47卷 77-84页

作者：张明强钟国强黄娟常加峰杜勤陈传凯陆洋陈乐中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 合肥综合性国家科学中心能源研究院合肥230051 安徽省辐射环境监督站合肥230071 安徽省合肥生态环境监测中心合肥230601

Bonner多球谱仪作为主要用于测量中子能谱和剂量的仪器,对于聚变装置的辐射监测与防护具有重要意义。为了研究超导托卡马克(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)在中性束注入(Neutral Beam Injector,NBI)加热实验条件... 详细信息

Bonner多球谱仪作为主要用于测量中子能谱和剂量的仪器,对于聚变装置的辐射监测与防护具有重要意义。为了研究超导托卡马克(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)在中性束注入(Neutral Beam Injector,NBI)加热实验条件下的中子能谱和剂量当量,研制了一套由涂有6LiF的4H-SiC半导体探测器和8个慢化球组成的Bonner中子多球谱仪,在相应放电实验中进行了实验测量。通过与EAST上中子注量监测结果进行源强归一化处理,并结合模拟计算获得的每个慢化球中子响应函数,利用最大熵程序解算出大厅内部中子能谱分布。进一步通过中子注量-剂量转化系数获得中子剂量当量,并与蒙特卡罗方法模拟计算的主机大厅内相应位置的中子能谱和剂量当量进行比较,归一化聚变中子源项下测量位置的中子注量与模拟值的比值为0.98;归一化聚变中子源项下测量位置的周围剂量当量与模拟值的比值为1.05。对比结果验证了该多球谱仪在EAST装置上初步应用的可靠性。

关键词： Bonner多球谱仪 4H-SiC探测器中子能谱 EAST

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欠驱动蛇形机器人轨迹跟踪算法

南京航空航天大学学报 2024年第3期56卷 407-414页

作者：吕翔许彦阳秦国栋吉爱红南京航空航天大学机电学院南京210016 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所合肥230031 南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京210016

蛇形机器人由于其狭长的机械臂和超冗余自由度,在复杂极端环境中具有优越的灵活性。本文在欠驱动蛇形臂机器人的结构基础上,提出了基于等效杆长和等效虚拟关节的两种轨迹跟踪算法,实现蛇形臂机器人对目标曲线的跟踪,满足蛇形臂机器人的... 详细信息

蛇形机器人由于其狭长的机械臂和超冗余自由度,在复杂极端环境中具有优越的灵活性。本文在欠驱动蛇形臂机器人的结构基础上,提出了基于等效杆长和等效虚拟关节的两种轨迹跟踪算法,实现蛇形臂机器人对目标曲线的跟踪,满足蛇形臂机器人的运动控制需求。最后,设计了臂长1075 mm包含7关节单元的蛇形机器人样机,并进行了轨迹跟踪实验,结果表明蛇形机器人可轻松穿过直径90 mm以上的狭小管道。运动过程平稳、无振动,验证了轨迹控制算法的正确性和结构设计的合理性。

关键词：欠驱动蛇形机器人分层驱动轨迹跟踪虚拟关节

基于三电平变换器的永磁同步电机快速模型预测控制

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电源学报 2024年

作者：熊川羽张秀青马莉舒思睿熊一柯方超国网湖北省电力有限公司经济技术研究院中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所

基于三电平变换器驱动永磁同步电机时，针对传统模型预测控制策略计算负担大的问题，本文提出一种优化策略。首先对永磁同步电机进行了离散化建模。其次，将Nelder-Mead算法应用到三电平变换器最优电压矢量的选取中，通过不断迭代，以... 详细信息

基于三电平变换器驱动永磁同步电机时，针对传统模型预测控制策略计算负担大的问题，本文提出一种优化策略。首先对永磁同步电机进行了离散化建模。其次，将Nelder-Mead算法应用到三电平变换器最优电压矢量的选取中，通过不断迭代，以获取使电流控制误差最小的电压矢量。最后，结合直流侧电容电压确定输出电压矢量。所提优化策略在一个控制周期仅进行至多7次电流预测。实验验证表明，相较于传统模型预测控制策略，所提优化策略的计算时间减少了约45%，且稳态控制性能未受到影响。同时，所提优化策略具有良好的直流侧电容电压平衡能力。

关键词：永磁同步电机三电平变换器模型预测控制计算效率