阿伏加德罗常数测量与千克重新定义

阿伏加德罗常数(N_A)是一个联系微观尺度和宏观尺度的基本物理常数, 它的精确测量可用于重新定义国际基本单位千克和摩尔, 因而有助于推动国际单位制的发展. 现代N_A 测量方法为X 射线晶体密度法, 它以单晶硅为材料, 通过测量其摩尔质量、宏观密度和晶格常量得到N_A, 该方法涉及到的关键技术包括单晶硅材料的生长、大尺寸单晶硅球加工、硅原子量测量技术、X 射线干涉术、精密光学干涉技术、超薄膜厚度及成份测量技术等. 本文综述了现代N_A 测量的研究进展、研究难点和未来的研究方向, 并以千克重新定义为例, 分析了N_A 测量研究在基础计量学领域的重要作用.     

固体密度基准研究

固体密度基准的准确度主要取决于对单晶硅球直径的准确测量. 为了准确测量硅球直径, 针对传统五幅相移算法之不足, 提出了“改进型五幅算法”, 在保持该算法高准确度特点的同时, 通过将技术上难以实现的步长“准确控制”(理论上要求绝对准确)转换成步长测量问题, 解决了该算法在精密测长中的技术难题; 在算法突破的基础上, 利用“压力扫描”原理设计出“腔长可变式”法-珀标准具, 建立了一套与国外同行相比技术原理新颖、提高潜力较大的相移法精密测长系统. 该测量系统对硅球直径的测量准确度优于3 nm; 单晶硅密度的测量不确定度达到1×10^-7.     

质量单位千克复现初探

新定义的启用意味着千克原器将逐渐被以自然常数为基础的量子基准取代,基于新定义的千克单位复现将很快被提上议事日程.本文阐述了射线晶体密度法(X-ray crystal density, XRCD),即原子计数法测量阿伏伽德罗常数的基本原理和方法,包括晶格常数、同位素、浓缩硅、硅球直径及表面氧化层测量等.探讨了以原子计数法复现质量单位千克的基本技术路线和方案,并就复现方案进行了不确定度评估,将为国际单位制改制之后我国质量量值复现提供技术参考.     

吸收式化学蓄能的研究综述

吸收式化学蓄能是一种具有蓄能密度高、热损失小的热能储存技术, 在太阳能等可再生能 源的有效利用、工业余热及冷热电联供系统的余热等中低品位能源利用领域具有良好的应用前 景. 介绍了吸收式化学蓄能技术的基本原理和特点, 归纳和总结了国内外对吸收式化学蓄能在工 质对遴选、系统和循环研究及样机研发等方面的研究现状和进展, 并提出了此项技术需要进一步 研究和解决的关键技术问题.     

多孔硅的电位调制波长的可见光发射

虽然早在60年代就发现了单晶硅在氢氟酸中阳极氧化时伴随的电致荧光现象,直到1991年,随着多孔硅室温下可见光致荧光的发现,才真正认真开始了多孔硅电致发光的研究,由于PS固体电致发光器件的能量转换效率极低 10~(-4)～10~(-6),通常认为是导电镀层不能与表面粗糙的硅多孔层很好接触所致.为解决这一问题,Kelly等提出并实现了在强氧化剂溶液中阴极极化多孔硅的可见光发射,从而开辟了液相PS电致发光的新领域.通过对其电化学及光谱特性的研究,有助于弄清半导体电极的光电化学过程及荧光发射机制.Bsiesy在过硫酸铵溶液中调节多孔硅阴极偏压来改变电致荧光的波长,为可控波长的电光转换开辟了新途径,显示了硅在光电子学领域的巨大应用前景.本文对低掺杂N型多孔硅电位调制波长可见荧光发射现象进行了深入研究,首次报道了电致发光随时间淬灭峰位红移的光谱特征,并就其发光机制加以讨论.1 实验方法本实验所用样品为(100)晶面抛光的N型单晶硅,电阻率3～5Ω·cm.采用恒电流方式(电流密度=5mA/cm~2)阳极电解,对电极为透光的Pt网,电解液由重量百分比1:5:5的HF:EtOH:H_2O组成.氧化过程中用功率50W的卤钨灯照射,腐蚀10min后样品表面形成黄色多孔层,在紫外光激发下发出明亮的红黄色光.     

用正电子湮没研究中子辐照Si

硅在能源技术应用中是很重要的材料,随着离子注入技术发展和对掺杂兴趣增加,了解由于粒子辐射而造成辐射损伤引起的空位与退火温度关系是非常重要的.在研究半导体缺陷中,正电子湮没方法是非常有用的方法,因为捕获正电子湮没的特性是受缺陷电荷影响,研究结果表明在半导体中,正电子能被辐射损伤缺陷所捕获.本工作是用正电子湮没寿命来研究经过中子辐照后的单晶硅,未退火及在400～1150℃范围内退火的空位变化情况,讨论了捕获模型.1 实验     

世界上最完美的圆球

不久前,一个国际研究小组利用高纯度硅成功制造出一个世界上最完美的圆球.有关专家表示,这一圆球的问世将有可能成为"1千克质量"的新标准.     

超临界二氧化碳流体技术制备多孔微球研究进展

多孔微球凭借其特殊结构,在药物载体领域已成为一种性能突出的给药新剂型.传统方法如喷雾干燥和乳化-溶剂挥发法,制备多孔微球在理论上和技术上均已较成熟,且成球成孔效果较好,但是制备过程中仍存在着条件不易控制或有机溶剂难以有效去除等问题.近年来,超临界二氧化碳流体技术利用二氧化碳流体优越的流体性能及环境友好特性,已被广泛用于制备各种实心微球及载药微球.通过不断研究与总结,超临界二氧化碳流体可以用作干燥剂、携带剂、致孔剂及抗溶剂等,发挥多种作用,并且在制备多孔微球领域也展示出巨大的发展前景.本文将国内外采用该技术制备多孔微球的研究进展及存在问题作一综述,同时对多孔微球超临界流体制备技术的发展方向提出观点.     

单晶硅表面键合光敏染料的研究

80年代以来,随着半导体光电技术的飞速发展,光电器件在越来越多的领域中得到应用.但是,由于半导体材料本身性质上的限制,使其在光电转换及光谱响应范围等方面还存在着许多问题.例如,目前的硅太阳能电池,其光电转换效率已达17％,这与理论值21.6％已经很接近,要想突破21.6％的理论值,就必须寻求新的途径,彻底改变光电材料的性质.在单晶硅表面键合光敏染料,正是在这方面的一种探索.     

苏联第三个人造地球卫星科学考察的某些总结

按照国际地球物理年的计划,苏联利用人造地球卫星进行了大量的关于高空大气和宇宙空间的研究。在莫斯科举行的国际地球物理年专门委员会的国际会议上,参加者以很大的兴趣听取并讨论了苏联科学家的各项报告。这些报告包括有关地球卫星运行的研究,大气数据的测量——大气高层的压力、密度和温度,宇宙射线的研究,地磁场的研究,太阳微粒辐射和微流星的研究,太阳硅电池工作情况的研究,在宇宙飞行条件下动物有机体生活情况的研究,以及其     

晶体硅电池的价电子结构与光谱响应的相关性分析

晶体硅太阳能电池是第一种实现商业化的太阳能电池,也是我国唯一实现商业化生产的太阳能电池.目前的研究多关注于硅电池的制备工艺,本文用固体与分子经验电子理论(EET)研究了单晶硅太阳能电池的价电子结构,从价电子结构的角度分析了单晶硅太阳能电池的光谱响应值,多晶硅电池的光谱响应问题.理论计算结果与实验数据基本一致,计算结果表明:单晶硅光谱响应的起始波长为4603,其光谱响应的最大值在波长7482处,光谱响应截止波长为10062,相当于1.23eV的禁带宽度.多晶硅电池的光谱响应范围虽然跟单晶硅一致,但是影响光谱响应值变小,其原因在于晶粒排列杂乱导致电子状态转变的难度增加,降低了对光子的吸收.最后用同样的方法对Ge的光谱响应进行了分析.分析表明,Ge的光谱响应的起始值在波长5596处,截止值在12940处,最大值在波长9224处,从价电子结构的角度解释了Ge不适合做太阳能电池的原因.     

基于AT89S52的单片机开发板设计

单片机技术自发展以来已广泛应用于各个领域中,需求量巨大,产生了单片机开发板。本设计就是一种基于AT89S52单片机、实验程序源代码采用C语言编程方式、配套有电路原理图、液晶显示等功能的通用开发板。因为本设计中所有单片机输入、输出端口开放,能够满足在校学生学习单片机开发、爱好者进行单片机设计等功能。     

亚波长微纳光学的前沿研究(一)

材料与结构在微纳米尺度展现了许多不同于宏观尺度的新特征,微纳加工技术已经成为当前科学研究与工业开发的热门领域之一。笔者简要介绍了负折射材料和黑硅这两种微纳光学材料的制备及其特性,展示了微纳光学材料在新技术中的广阔前景和科技创新中的重要作用。     

高温超导本征结加工中的氩离子铣技术

最近, 用高温超导单晶Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+x 制备本征结器件从而实现太赫兹辐射源的研究有较大突破, 而本征结器件的样品制作仍需细致而深入的研究. 为此我们首先借助于单晶硅, 制作了矩形的高台(mesa)结构, 观测了在不同离子加速电压和不同离子束入射角度下, 氩离子铣的刻蚀速度和刻蚀形成台阶侧壁的形貌, 给出了一种刻蚀速率高、台阶侧壁陡峭、对样品损伤小的刻蚀方案, 用此方法加工出的高温超导本征结器件在一定条件下可以得到太赫兹辐射信号.     

碳化硅单晶的新多型体

碳化硅(SiC)是典型的多型性物质,是所有已知化合物晶体中结构变体最多的一种。已发现的SiC多型体达126种,其中我们曾发现了70种。变体中晶胞最大者1080 R的六方晶胞参数C=2721(?),为一般无机化合物晶胞参数的数百倍。一种化合物存在如此大量的多型体以及存在晶胞参数如此巨大的稳定变体,确是结构化学领域中十分值得深入研究     

漫谈物质密度*

物质的密度是与组成该物质的元素种类及其原子排列的疏密程度有关。在元素种类相同时固态物质的密度取决于晶体结构及其化学键特性。探讨了地球内部各圈层物质的密度状态及其差异的原因,指出了随着深度的增加,即温度和压力的增加,共价键及金属键的键性有增加的趋势。阐述了天体物质的密度差异。笔者认为研究地球各圈层物质的温度和压力状况有利于晶体材料的开发和改进。     

单光子探测激光距离测量技术

激光距离测量技术通过测量激光的时间、相位、频率、偏振、强度等信息,实现非接触和高精度的距离测量,在科研和工业生产中具有广泛的应用。单光子探测技术将光电直接探测的灵敏度提高到单光子极限,大幅提升了激光距离测量的能力,使我们看得更远。我们通过发展高速、多通道、高精度单光子探测器,实现了远距离高精度激光三维成像。     

激光聚爆玻璃壳靶的空间分辨X光摄谱结果

一、测试目的与原理 激光与等离子体相互作用的大量实验说明,被吸收的激光能量向靶的临界密度层以内的输运过程是十分复杂的,热流可能被磁场所抑制,等离子体密度分布可能被等离子体非线性效应所修正。因此,采用空间分辨X光摄谱来研究这些效应是十分必要的。此外,它对研究各种离子在不同条件下的能级跃迁与粒子数反转,进而研究产生X光受激辐射的条件等都是一项有效的工具。     

固态量子存储

实用化量子网络的构建依赖于量子存储器的物理实现, 利用量子存储器还可获得确定性的单光子源和纠缠光源, 为量子计算实现量子比特操作的时间同步. 基于稀土掺杂晶体的固态量子存储器, 自2008年首次实现单光子存储后, 实验技术迅速突破, 已成为国际上性能最优秀的量子存储器件之一. 本文介绍量子存储器性能的评价指标, 回顾近5年固态量子存储的实验进展, 并讨论固态量子存储器作为一种可灵活编程的介质在光学及基础物理理论检验等领域的应用.