18MeV质子辐照对Zr-Sn-Nb合金性能影响的研究

作者通过HZ B串列加速器用能量 18MeV的质子 ,研究了两种Zr Sn Nb合金的质子辐照效应 .结果表明 ,经 1.5× 10 14 /cm2 注量质子辐照处理后 ,其样品的电阻率升高 ,而显微组织没有明显的变化 .通过计算在此能量和注量下锆合金的初级撞出能量为 770keV ,足以产生级联碰撞 ,致使样品中的原子移位而生成点缺陷 ,从而电阻率上升 ,但因注量较小不能使显微组织发生明显的变化     

间隙原子在晶体中扩散的新的理论分析方法

本文提出间隙原子在晶体材料中扩散的微观过程的新的理论分析方法.这一理论的基础是基于间隙原子在晶体的晶格原子的间隙中运动受到晶格原子的周期势分布的作用这样一个基本现象,导出了扩散原子运动所满足的方程.根据方程解的特性,描述了原子在晶体的晶格原子的间隙中扩散的基本过程,获得了描述间隙原子在晶体中沿晶轴方向扩散的难易程度定量表达式.同时也获得了间隙原子沿着确定晶轴方向扩散的扩散系数D.根据这一关系式所得的结果与实验结果比较接近.     

原子模拟金属锆中点缺陷行为

锆合金广泛用于核工业,在辐照条件下,会产生形状和构型相对复杂的点缺陷团簇,并直接影响材料的物理性能。尽管已有大量针对锆的缺陷行为研究,但基于高通量原子构型搜索,并结合蒙特卡洛模拟实现具有原子分辨率的宏观尺度下的点缺陷行为研究,目前相关工作还比较少。采用激发弛豫算法(体系从一个局部能量最低值移动到相邻的另一个局部能量最低值的过程)给出了不同尺寸空位团簇、间隙团簇的稳定和亚稳定构型,通过计算这些构型的形成能、结合能和激发能等关键参数,确定不同尺寸下的能量最低构型,发现中小数目的空位团簇和间隙团簇的稳定构型的分布存在共性,并且中等数目的团簇构型由小数目的原醋构型构成等规律,这些规律揭示了金属锆中点缺陷的形成演化规律及其稳定构型的分布特征。     

光子晶体点缺陷在入射光激励下的响应特性研究

研究了光子晶体点缺陷在入射光激励下的响应特性,通过理论分析可以获得点缺陷的透射谱.分析发现,非线性点缺陷的缺陷模在入射光的激励下发生动态移动,且满足两个特征:首先,入射光功率强度越大,缺陷模移动幅度越大.其次,整个缺陷模的透射率随着功率强度的增大而降低.采用泵浦-探测技术的数值模拟方法可获得非线性点缺陷的动态特征.泵浦光和探测光可以选择不同频率以使缺陷模的特征比较清晰.所得现象与理论分析结果一致.该结论为该类光子晶体的应用提供理论依据.     

二维正方晶格各向异性光子晶体完全禁带中缺陷模的计算和分析

采用FDTD(时域有限差分法)方法,通过微调中心点缺陷半径Rd以及中心附近对称位置的点缺陷半径Rn,计算了二维正方晶格各向异性碲圆柱光子晶体的点缺陷模.计算结果表明,H极化缺陷模共振频率对于缺陷半径的变化不太敏感,得到了完全禁带中缺陷模频率与点缺陷半径和多点缺陷半径之间的有规律的变化关系.     

PS-PNVP嵌段共聚物的合成及其对CaCO_3形貌的调控

采用原子转移自由基聚合(ATRP)和可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)两步法合成了两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚乙烯基吡咯烷酮(PS-PNVP).经核磁共振氢谱(1 H-NMR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)方法确认了PS-PNVP的结构组成、相对分子质量及相对分子质量分布.采用气相扩散法,研究了PS-PNVP胶束溶液对CaCO3晶体的矿化及调控作用.采用扫描电子显微镜(SEM)表征了矿化所得CaCO3晶体的形貌.通过调整矿化温度和改变CaCl2溶液的浓度,获得了形貌丰富的多级结构CaCO3晶体.研究表明,以PS-PNVP胶束作为模板,可制备出形貌更复杂、结构更具层次的大尺度CaCO3晶体.     

金属中氦缺陷的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了面心立方fcc、体心立方bcc和六方密堆hcp结构金属中氦缺陷,计算分析了三种晶体结构金属中四面体间隙位置、八面体间隙位置和替代位置氦原子的形成能．并比较了fcc、bcc和hcp结构中不同位置氦点缺陷的稳定性．     

分子动力学研究SiC材料中的辐照损伤过程

利用分子动力学方法模拟了SiC材料的辐照损伤过程,对缺陷的产生规律以及电子能损的影响进行了研究。模拟中,SiC原子之间的作用势采用Tersoff经验势,入射离子采用了10keV的Si和200keV的Au。在200keV的Au原子入射的情况下,利用iontrack模型考虑了电子能损的效应。结果表明电子能损的影响主要体现在级联碰撞过程中移位原子的峰值的增大,对系统稳定后最后的缺陷数量影响不明显,缺陷对个数与核能损仍然保持幂函数的关系。     

晶体线缺陷--位错的发现历程

把晶体描述为原于完善的规则排列，是一种理想的情况。在实际晶体中，原于的排列或多或少地存在着偏离理想结构的区域，出现了不完整性--晶体的缺陷。科学家们对非完整性晶体的结构和非完整性是否是晶体的属性争论较多，晶体中微结构缺陷--嵌镶块等虽是常见的，但不是晶体的属性，这在1934年以后才逐渐为大家所认识。缺陷的三种类型中，在原子扩散中起主要作用的点缺陷(空位等)很容易被想象出；面缺陷(晶粒间界等)早巳得到确认；但位错这种线缺陷的发展却经历了一个非常艰难的历程。     

具有缺陷态的二维光子晶体通讯波长滤波器的结构优化设计

采用平面波展开法分别模拟设计了理想和带有点缺陷与线缺陷的二维光子晶体能带结构;进一步构建具有点缺陷和线缺陷联合结构滤波器,通过改变介质折射率、介质柱半径和背景材料折射率,使点缺陷的滤波中心波长处于光子晶体禁带中的1.31和1.55μm两个主要通迅波长.同时,采用时域有限差分算法模拟滤波器的传播和滤波频谱特性,结果显示,该结构滤波器的滤波频谱中心波长刚好分别位于1.31和1.55μm,透射峰尖锐,显现出优良的滤波特性.     

ZnO(0001)Zn极性面上不同单体生长动力学特性

通过第一性原理和密度泛函方法,计算了在富锌和富氧条件下形成的Zn原子、ZnO分子、Zn3O1和Zn1O3团簇等不同单体在ZnO(0001)Zn极性面上典型的纤锌矿和闪锌矿结构沉积位的系统总能及其扩散势垒和相互作用能.结果表明,Zn1O3和Zn3O1团簇以及Zn原子单体易于获得纤锌矿结构的ZnO,而ZnO分子的稳定性较弱且易于沉积于闪锌矿位；富锌条件形成的Zn3O1团簇单体或Zn原子单体,有利于在较低温度下获得均匀结构的晶体；Zn3O1团簇单体则会形成具有一定孔洞的单一相晶体,而Zn1O3单体易形成致密的晶体；以Zn原子、Zn1O1和Zn1O3团簇为单体的沉积更易于聚集,而ZnO分子则不利于成核.     

铕掺杂氧化钇的密度泛函第一性原理研究

基于第一性原理密度泛函,开展了氧化钇(Y_2O_3)的晶体结构和电子性质的计算研究,对比实验结果验证了计算方法的可行性.通过超元胞模型的密度泛函计算,探究了氧化钇主要本征点缺陷和不同格点阳离子铕(Eu)取代掺杂的形成能.结果表明,富氧条件有利于Eu杂质原子掺入氧化钇晶格,低费米能条件下,Eu原子易于取代周围6个O原子具有中心反演对称性的钇原子;在高费米能条件下,杂质原子对两种格点钇原子取代几率相等.本研究对于提升Eu掺杂氧化钇的发光效率具有一定的指导意义.     

MoTa合金点缺陷和迁移性能的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法研究了B2型MoTa合金三种缺陷(空位、反位缺陷和自间隙原子)的形成和迁移机制。根据能量最小观点,三种缺陷形成由难到易程度依次为:反位、空位缺陷和自间隙原子。在MoTa合金的六种迁移方式中,尽管[1-11]一步跳所需迁移能最低,但其迁移结果打破了系统局部有序性。[010]一步跳和[011]一步跳迁移结果保持了系统局部有序性,但需较高的迁移能。所以[010]一步跳和[011]一步跳将分别被[010]共面六步跳或[100]不共面六步跳和[011]共面六步跳所替代。     

一种新的全局优化算法——统计归纳算法

在多极值问题的优化领域 ,主要有模拟退火算法(SA) ,遗传算法 (GA) ,人工神经网络 (ANN)算法 ,它们都是基于对自然现象模仿的算法。该文从更基本的优化思想出发 ,基于概率论提出了一种新的全局优化算法——统计归纳算法 (SIA)。在一些标准测试函数以及“货郎担问题”(TSP)上的计算结果表明 ,该算法在智能性 (所需的函数计算次数 )和解的全局性方面都远远好于 SA和 GA。在中国 144个城市的 TSP问题实例中 ,它甚至很快就找到了比参考计算中给出的“目前已知的最优路径”更短的路径。从这一算法思想的角度 ,阐述了 SA和 GA为何对全局优化问题有效 ,以及SA和 GA各自固有的不足之处     

NiAl晶体中点缺陷的模拟

利用嵌入原子法（ＥＡＭ）势函数,通过分子静态弛豫方法ＮｉＡｌ合金中各种点缺陷的形成能进行了模拟计算。结果表明,从点缺陷的形成能来看,在ＮｉＡｌ晶格中很难形成Ｎｉ反位置缺陷,而Ａｌ原子亚点阵位置总是被占据。当合金富Ｎｉ时,Ｎｉ占据Ａｌ位置形成Ａｌ的反位置缺陷;当合金富Ａｌ时,形成Ｎｉ空位。点缺陷周围原子的位移情况及双空位形成能与空位之间间距的关系的研究表明,随着两个空位之间距离的增大,其交互作用逐渐     

分数阶微分Whittaker平滑器

目前Whittaker Smoother(WS)算法应用广泛，该算法的核心在于用整数阶微分来表示粗糙度.但整数阶微分表示过于单一，不够灵活，不能真实反映出信号的粗糙度.相反分数阶微分表示丰富，可以更好地描述真实信号的粗糙度.因此，本文用分数阶微分来改进WS算法，使它更加灵活有效.采用Riemann-Liouvile(RL)和Grumwald-Letnikov(GL)两种不同的分数阶微分计算方法来实现分数阶WS算法.此外，通过数学推导，实现分数阶WS算法的自动选参.含有尖锐峰的核磁共振谱实验结果表明:分数阶WS算法可以提取更多的真实信息;Marzipan红外光谱实验结果表明:与原有整数阶WS算法相比，光谱定量分析的精度更高.     

融合灰度和梯度方向信息的随机游走的图像分割

针对传统图像分割方法在处理梯度变化较大的图像中存在的缺陷,以随机游走算法为基础,在原始的像素的灰度信息的基础上,融合了像素间的梯度差信息作为图网络的权重,以更好地描述像素与其相邻像素间的关系,通过用户指定的种子点信息,借助于电路模拟以及线性方程的系统,使得随机游走者从每个非种子点沿着最大概率的边逐渐走向正确的标记点(目标点或背景点)即为其最可能属于的区域,从而最终实现图像的分割.实验结果表明,方法适合于梯度变化较大的图像,不仅保留了原有算法抗噪声的优势,而且运算效率较高,是一种有效的图像分割方法.     

基于三维曲面重建的CT图像肺边界缺陷修复

针对CT图像的肺实质分割中由边界粘连型肿瘤造成的肺边界缺陷修复问题,提出了一种基于三维曲面重建的修复方法.对肺实质边界曲率变化较大处的缺陷,二维图像上无法获得足够多的特征对肺实质边界进行修复.本文方法首先使用质心灰度法改进了三维区域生长算法,提取肺实质进行三维重建.再使用阈值法提取分布在缺陷周围的三维点云,对三维点云进行曲面重建即可得到完整的肺实质轮廓.实验结果表明:该方法与传统的凸包算法和滚球法相比,能够更加完整有效地修复边界粘连型肺实质边界的缺陷.     

工业CT检测中小缺陷定量方法

工程应用中采用工业电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)技术对金属材料内部缺陷进行检测,基于等值面分割法对缺陷进行尺寸测量,然而该方法存在小缺陷定量精度低、稳定性差等问题.对此提出了一种利用CT图像局部区域灰度变异系数表征小缺陷尺寸的方法.首先,设计制作不同穿透厚度、缺陷直径(通孔)的对比试块,对其进行CT检测获得模拟小缺陷断层图像,分析图像局部灰度特征,确定变异系数与小缺陷尺寸的对应关系,建立缺陷尺寸定量方法,并与半高宽法、等值面分割法相比较.研究结果表明:变异系数与小缺陷当量尺寸的相关系数稳定在0.99以上,基于变异系数定量方法的精度及稳定性高、操作简便、实用性强,是作为小缺陷定量检测的有效途径之一.