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两个系列铍反射层临界基准实验的一致性分析与核数据检验

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物理学报 2025年

作者：陈胜利王天翔中山大学中法核工程与技术学院

铍金属与氧化铍都是重要核材料，铍的中子核反应数据对核能研发具有重大意义。宏观检验是核数据评价过程的重要环节，对确保核数据的可靠性与精确度至关重要。临界基准实验是目前核数据宏观检验最重要的标准。但此前研究发现，两个高度... 详细信息

铍金属与氧化铍都是重要核材料，铍的中子核反应数据对核能研发具有重大意义。宏观检验是核数据评价过程的重要环节，对确保核数据的可靠性与精确度至关重要。临界基准实验是目前核数据宏观检验最重要的标准。但此前研究发现，两个高度相似的铍反射层临界基准实验系列HMF-058与HMF-066在检验铍的中子反应数据时给出了矛盾的结论，不能指出铍相关数据的改进方向，导致这两个系列共14个实验无法被用于高精度的核数据检验。出射中子角分布是反应堆物理计算中的关键物理量，但核数据宏观检验中对其的关注度较低。本文通过改进铍(n，n)与(n，2n)反应的出射中子角分布数据提升了两个系列的理论计算与实验测量值的一致性。基于改进的核数据，所有计算与实验测量值的偏差均在1σ实验不确定度范围内，因此无法在此不确定度内拒绝两个系列实验的一致性。结合最新的整套铀核数据，两者的一致性还有少许提升。若要得出两个系列期望值系统性差异的结论，仍需降低实验不确定度或开展更高精度的实验。

关键词：临界基准实验中子核数据宏观检验铍反射层

AlN:Er3+松树状纳米结构:发光与磁性多功能材料

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物理学报 2025年

作者：丁昕田子峰王秋实刘才龙崔航渤海大学物理科学与技术学院聊城大学物理科学与信息工程学院吉林大学物理学院

采用直流电弧等离子体法，以Al粉和Er2O3粉为原料，在氮气环境下，成功制备出了具有松树状纳米结构的Er3+掺杂AlN(AlN:Er3+)材料。通过X射线衍射，X射线光电子能谱，能量色散光谱，扫描电子显微镜，透射电子显微镜和高分辨率透射电子显... 详细信息

采用直流电弧等离子体法，以Al粉和Er2O3粉为原料，在氮气环境下，成功制备出了具有松树状纳米结构的Er3+掺杂AlN(AlN:Er3+)材料。通过X射线衍射，X射线光电子能谱，能量色散光谱，扫描电子显微镜，透射电子显微镜和高分辨率透射电子显微镜的分析，详细测定了松树状纳米结构的成分、形貌特征和显微结构。结果显示，该材料呈现出典型的六方纤锌矿晶体结构，其形态由主干与分支纳米线交织而成，且证实Er3+成功掺入其晶格中。光致发光光谱显示，AlN:Er3+能够发出强烈的绿光（～548 nm），并伴有多个发光峰，分别对应于Er3+内层4f电子跃迁的特征发光峰。根据不同温度下热耦合能级(2H11/2/4S3/2→4I15/2)发光光谱强度的比值，在温度为293 K时获得最高相对灵敏度，为1.9% K-1。磁学测量表明，AlN:Er3+显现出明显的室温铁磁性。通过第一性原理计算后发现其磁矩主要由Al空位周围N原子的2p轨道电子自旋极化产生。AlN:Er3+松树状纳米结构在光电器件、温敏传感器以及稀磁半导体等多个领域展现出潜在的应用前景。

关键词：氮化铝光致发光温敏稀磁半导体

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原子核的电荷改变反应机制研究进展

科学通报 2025年

作者：杨泽楷张寂潮李光帅苏军孙保华北京航空航天大学物理学院中山大学中法核工程与技术学院

电荷改变截面(charge-changing cross section, CCCS)是弹核与靶核碰撞后质子数减小的总反应截面,反映了弹核的质子密度分布信息.在相对论能区,通过精确测量不稳定原子核在实验靶(通常为氢或者碳)上的电荷改变截面,结合Glauber反应模型... 详细信息

电荷改变截面(charge-changing cross section, CCCS)是弹核与靶核碰撞后质子数减小的总反应截面,反映了弹核的质子密度分布信息.在相对论能区,通过精确测量不稳定原子核在实验靶(通常为氢或者碳)上的电荷改变截面,结合Glauber反应模型,可以研究不稳定原子核的质子分布半径.然而,当前采用Glauber模型计算电荷改变截面时,只考虑了弹核中的质子与靶核中的核子间的直接作用,而将弹核中的中子视为旁观者.这一模型仅能再现实验测量截面的约90%,其余的部分可以归结于弹核中子参与的电荷改变反应(charge-changing reaction, CCR)过程,即碰撞后先直接移除中子,再蒸发带电粒子的过程.对碳靶来说,这一过程可以贡献实验测得电荷改变截面的约10%,对于氢靶甚至可以贡献到50%.本文首先回顾了电荷改变反应研究的实验和理论研究进展,然后着重讨论了如何区分电荷改变反应的两种机制.利用同位旋相关的量子分子动力学模型(isospin-independent quantum molecular dynamics model, IQMD)结合GEMINI模型,我们研究了硅同位素链核素轰击碳靶的反应体系,分析了蒸发的质子与直接移除的质子的角度分布特征,初步讨论了实验可行性.

关键词：奇特原子核电荷改变反应核反应模型电荷半径

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上升气泡运动、变形与诱导流动的实验研究

力学学报 2025年第02期 368-379页

作者：李德康应阳王成跃董军南京理工大学物理学院中山大学中法核工程与技术学院

通过向静水中连续注入空气形成频率可控的上升气泡串,采用阴影成像与体视粒子图像测速技术对气泡的运动、变形以及诱导流场进行三维测量.基于阴影成像测量结果研究了气泡轨迹、运动速度以及界面波动特征;提出了基于两个非正交方向的投... 详细信息

通过向静水中连续注入空气形成频率可控的上升气泡串,采用阴影成像与体视粒子图像测速技术对气泡的运动、变形以及诱导流场进行三维测量.基于阴影成像测量结果研究了气泡轨迹、运动速度以及界面波动特征;提出了基于两个非正交方向的投影图像进行气泡三维重构的数学方法,并基于该方法得到了气泡界面的三维形貌;研究了不同空气注入流量对气泡上升速度、气泡空间分布以及气泡诱导流场的影响;通过条件平均方法,研究了单个气泡对周围速度脉动的影响.研究发现,气泡轮廓近似为椭球形,其瞬时长宽比呈现周期性的波动,波动频率与理论预测值符合较好;在空气注入流量较大时,气泡的运动轨迹呈现较大的随机性,并且在水平截面内的分布趋于各向同性;随着高度增加,气泡上升速度与诱导流场速度首先快速增长,然后趋于稳定.在本实验考虑的空气流量范围内,单个气泡对脉动速度场的诱导作用受流量影响较小;因此,泡诱导湍流可以近似地看作单个气泡诱导作用的线性叠加.

关键词：气泡两相体视粒子图像测速气泡重构条件平均

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固相微萃取在新污染物检测中的研究进展

环境化学 2025年

作者：陈靖琳冯小盈韦纯英郑娟欧阳钢锋中山大学化学工程与技术学院

基于新污染物的痕量存在、广泛分布、多样化物化性质，传统方法难以实现其高效检测，样品前处理技术成为有新污染物检测中不可或缺的一部分.固相微萃取技术日趋成熟，是一种集采样、萃取、富集于一体的样品前处理技术，凭借高效、溶剂... 详细信息

基于新污染物的痕量存在、广泛分布、多样化物化性质，传统方法难以实现其高效检测，样品前处理技术成为有新污染物检测中不可或缺的一部分.固相微萃取技术日趋成熟，是一种集采样、萃取、富集于一体的样品前处理技术，凭借高效、溶剂少、易于自动化等优点在新污染物检测中具有广阔的发展前景.固相微萃取的萃取效果主要与涂层材料和萃取装置密切相关，本文系统总结了多孔材料作为吸附剂在固相微萃取中的应用，并介绍了四种具有代表性的萃取装置，为进一步推动固相微萃取的发展及其在新污染物检测领域的应用提供参考.

关键词：新污染物固相微萃取涂层材料萃取装置

正负温度梯度条件下Al-4.5%Cu合金枝晶组织生长机制对比研究

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中国科学:技术科学 2025年第03期55卷 475-490页

作者：王昕王建元翟薇西北工业大学物理科学与技术学院

采用强制定向凝固和自由快速凝固实验技术,系统研究了Al-4.5%Cu合金在正和负温度梯度下的凝固动力学过程和组织演变规律.正温度梯度条件下,固液界面前沿的冷却速率仅为1.1×10-3～2.3 K·s-1,此时组成过冷是主要过冷形式,其数值低于理... 详细信息

采用强制定向凝固和自由快速凝固实验技术,系统研究了Al-4.5%Cu合金在正和负温度梯度下的凝固动力学过程和组织演变规律.正温度梯度条件下,固液界面前沿的冷却速率仅为1.1×10-3～2.3 K·s-1,此时组成过冷是主要过冷形式,其数值低于理论结晶温度间隔78 K.负温度梯度条件下,合金液滴冷速随着直径的减小不断升高,相比正温度梯度提高6个数量级以上,同时过冷度显著增大,最大值可达170 K.恒定正温度梯度下,初生α-Al相固液界面形态随生长速度增大发生“平界面—胞晶—枝晶”转变.随着正温度梯度的提高,界面转变临界生长速度不断增大,同时定向生长枝晶的顶端半径缓慢增大,一次枝晶间距和二次枝晶间距逐渐减小,其固相溶质浓度始终低于合金原始成分.负温度梯度作用下,初生α-Al相呈现出单点形核定向生长和多点形核等轴生长两种组织形貌.随着合金液滴直径减小,生长速度和过冷度的提高使得单点形核的α-Al相发生“枝晶—胞枝晶—胞晶”组织转变,而多点形核的等轴枝晶则转变为细小的近球状等轴晶,两者的一次枝晶长度和二次枝晶间距均不断减小.在100 K以上过冷度下, α-Al固相实现了无偏析枝晶生长.

关键词：温度梯度定向凝固固液界面深过冷快速凝固枝晶生长

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浅水晃荡载荷特性与近似计算方法研究

振动与冲击 2025年第1期44卷 51-60页

作者：袁心怡苏焱中山大学海洋工程与技术学院广州510275

利用高精度的Boussinesq方程建立数值模型,并结合试验手段,深入分析了矩形水箱内部浅水晃荡运动的载荷特性。研究结果显示,当无因次外部激励频率接近液体固有频率时,晃荡运动与载荷时历曲线表现出相似的非线性特征,随着激励频率的增加,... 详细信息

利用高精度的Boussinesq方程建立数值模型,并结合试验手段,深入分析了矩形水箱内部浅水晃荡运动的载荷特性。研究结果显示,当无因次外部激励频率接近液体固有频率时,晃荡运动与载荷时历曲线表现出相似的非线性特征,随着激励频率的增加,呈现出多种不同的形式。通过对载荷时历曲线进行傅里叶分析,得到了不同外部激励频率下载荷的频域分布特征。基于晃荡载荷与自由液面波高频响曲线的相似性以及载荷特性的分析结果,建立了晃荡载荷的近似计算方法。该方法在不同水深及激励幅值下表现出优良的泛化性能,能够修正共振状态下线性近似对壁面载荷的过高估计,使跳跃频率处误差减少了50%以上。利用所提出的近似方法能够在已知波高的情况下快速估计壁面载荷,为工程设计提供技术支持。

关键词：浅水晃荡载荷特性近似方法模型试验

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数字孪生战场:概念、架构与技术

系统工程与电子技术 2025年第1期47卷 141-152页

作者：熊宇涵李雄中山大学系统科学与工程学院广东广州510275

当前作战仿真模型存在态势理解滞后、物理模型无法更新等问题,这些问题将影响后续态势推演与决策效果。为此,提出数字孪生战场的概念,并建立数字孪生战场的4层架构模型。基于这种模型,分析其在战场空间的部署方式及寿命周期运用,探讨其... 详细信息

当前作战仿真模型存在态势理解滞后、物理模型无法更新等问题,这些问题将影响后续态势推演与决策效果。为此,提出数字孪生战场的概念,并建立数字孪生战场的4层架构模型。基于这种模型,分析其在战场空间的部署方式及寿命周期运用,探讨其潜在运用价值。同时,从多源数据采集与处理、孪生战场建模、模型动态更新和态势推演与决策4个视角出发,讨论数字孪生战场建模所需的关键技术。随着作战仿真模型的运用,可以帮助指挥机构做出更高效的决策。

关键词：数字孪生战场指挥决策多源数据采集作战建模模型更新态势推演

稀土硼酸盐双折射材料的电子结构和光学性质的第一性原理研究

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原子与分子物理学报 2025年第1期42卷 171-179页

作者：努尔比耶·图尔洪刘鸿涛崔秀花刘静姜轶井群新疆大学物理科学与技术学院乌鲁木齐830017

近年来,稀土(RE)硼酸盐材料因其丰富的结构和优异的光学性质,引起人们广泛关注.使用第一性原理高通量筛选工具获得五个性能优异的短波长稀土硼酸盐材料,并进一步研究了他们的电子结构和光学性质.研究结果表明,这些材料的紫外截止边和双... 详细信息

近年来,稀土(RE)硼酸盐材料因其丰富的结构和优异的光学性质,引起人们广泛关注.使用第一性原理高通量筛选工具获得五个性能优异的短波长稀土硼酸盐材料,并进一步研究了他们的电子结构和光学性质.研究结果表明,这些材料的紫外截止边和双折射率分别为:210 nm,0.0934@1064 nm(LaB_(3)O_(6))、246 nm,0.0880@1064 nm(LaBO_(3))、347 nm,0.0815@1064 nm(LuBO_(3))、272 nm,0.0914@1064 nm(ScBO_(3))、279 nm,0.0920@1064 nm(Sc_(3)B_(5)O_(12)).本文使用投影态密度、实空间原子实切割以及Born有效电荷分析了各原子及离子基团对双折射率的影响机制,结果表明RE-O基团和B-O多面体在决定光学性质方面做出了主要贡献.

关键词：稀土硼酸盐第一性原理双折射率

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