小角X射线散射技术的新进展

小角X射线散射(SAXS)技术是广泛使用的研究亚微观体系结构的主要工具之一.本文介绍了小角X射线散射的研究范围、技术特点、优势和最新发展.     

基于逆康普顿光束的核光科学

1IntroductionInthe scientific field called“nuclear photon science”,many applications from basic science research tobiotechnology are performed with photon beams.Nuclear excitation,synchrotron radiation,bremsstrahlung,andinverse Comptonscattering are use…     

An experimental study of premixed laminar methane/oxygen/argon flames doped with hydrogen at low pressure with synchrotron photoionization

Laminar premixed stoichiometric methane/hydrogen/oxygen/argon flames were investigated with tunable synchrotron vacuum ultraviolet （VUV） photoionizaUon and molecular-beam sampling mass spectrometry techniques. The methane/hydrogen fuel blends with hydrogen volumetric fraction of 0, 20%, 40%, 60% and 80% were studied. All observed flame species, including stable intermediates and radicals in the flames, were detected by measuring photoionization mass spectra and photoionization efficiency （PIE） spectra. Mole fraction profiles of major species and intermediates were derived by scanning burner at some selected photon energies near ionization thresholds. The influence of hydrogen addition on mole fraction of major species and intermediates was analyzed. The results show that the major species mole fraction of CO, CO2 and CH4 decreases with the increase of hydrogen fraction. The mole fraction of intermediates measured in this experiment decreases remarkably with the increase of hydrogen fraction. This would be due to the increase of H and OH radicals by hydrogen addition and the high diffusivity and activity of H radical promoting the chemical reaction. In addition, the increase of H/C ratio with the increase of hydrogen fraction also leads to the decrease of the mole fraction of carbon-related intermediates and contributes to the decrease of unburned and incomplete combustion products.     

上海市灰霾天大气颗粒物浓度及富集元素的粒径分布

利用电称低压冲击仪(electric low pressure impactor,ELPI)在线监测上海市灰霾天和非灰霾天大气颗粒物浓度的粒径分布,并收集0.03～4.4μm粒径段的大气颗粒物.用同步辐射X荧光分析其中K,Ca,Ti,Mn,Cr,Ni,Cu,S,Cl,Zn,As,Pb和Fe等13种元素的粒径分布特征;以Fe为参比元素,根据富集因子定性确定各元素在灰霾天和非灰霾天的污染特征.结果显示,大气颗粒物的质量浓度在灰霾天显双模态结构,在非灰霾天显单模态结构;灰霾天大气颗粒物的粒子数浓度在0.07～0.3μm粒径段内出现明显的峰值.K,Ca,Ti,Cl,Mn,Cr,Zn,As,Pb在非灰霾天显单模态结构,在灰霾天除了K仍显单模态结构外,其余均显双模态结构;Ni,Cu和S在非灰霾天显双模态结构,在灰霾天除Ni出现三模态结构外,仍显双模态结构,但3个元素峰值在非灰霾天和灰霾天变化明显.K,Ca,Ti的富集因子在非灰霾天和灰霾天均为1左右,Mn,Cr的富集因子也小于10,表明K,Ca,Ti,Mn和Cr来自自然源;Cl,Pb,As,Ni,Cu,S,Zn的富集因子在非灰霾天和灰霾天均远大于10,且Ni,Cu,S,Zn的富集因子在灰霾天明显大于在非灰霾天的值.     

蟹状星云中γ射线的辐射机制

根据蟹状星云中γ射线的观测数据拟合谱,对γ射线的辐射机制进行了分析,通过同步加速吸收的加速机制使电子得到产生γ射线的能量,定性确定了辐射γ射线的电子能量的上限,由观测谱推断高能γ射线是逆康普顿散射机制产生的,并由此确定了不同能量段的γ射线发自星云不同的区域。     

同步辐射技术和透射电镜技术以及密度泛函理论相结合的综合表征方法及其应用

同步辐射技术和透射电镜技术是研究材料的重要表征手段,广泛应用于物理、化学、材料、环境与能源等学科的前沿研究领域.这两种技术方法,其物理原理是光子和电子与材料的相互作用,包括光子在材料中的散射与吸收,电子的衍射与能量损失等,从而演化出各种具体表征手段.从物理本质看,基于量子力学的密度泛函理论,其本征函数可以与同步辐射X射线的衍射和透射电镜电子的衍射得到的电荷密度相对应,而其本征值则可以与同步辐射X射线的吸收谱和光电子谱以及透射电镜电子的能量损失谱得到的能级或能带信息相对应.这些对应关系使得这两种技术手段和理论计算方法可以互相验证也可以互相补充,从而对材料的结构和电子信息的分析更为全面细致.本文综述了同步辐射技术和透射电镜技术的进展,通过典型材料表征进行举例说明,这两种技术结合密度泛函理论,能够深入分析功能材料的晶体结构信息以及各种物理化学性能.最后展望了这三种方法相结合的未来发展趋势.     

同步辐射真空紫外单光子电离技术及其应用

主要介绍了同步辐射的真空紫外单光子电离技术，及其近年来在化学反应动力学、燃烧化学、大气气溶胶、有机-无机纳米粒子、生物小分子等领域中的应用，并展望了其未来的发展趋势．     

船用柴油机第一道活塞环岸积碳的微观形貌和孔隙特性的相衬显微CT研究

大型二冲程船用柴油机具有热负荷高、燃用重油、润滑油参与燃烧及其变质、颗粒物排放高等特点,直接或间接地导致其燃烧室内更为明显的积碳现象,同时积碳层的构成和特性会显著影响柴油机的输出动力性能和排放特性．采用我国第三代同步辐射装置一上海光源的x射线相衬显微CT技术,对第一道活塞环岸积碳样品进行了三维无损显微成像．通过定量数字图像处理,对积碳层的微观特性和孔隙分布特性进行了分析研究．结果表明,活塞环上部积碳厚度基本在1．0mm左右,仅为缸套和活塞间距的一半,但是其表面形态显示出与缸套强烈的摩擦磨损痕迹,这说明该部位的积碳会明显破坏缸套的滑油分布．同时积碳内外表面裂纹密集,而中部裂纹较疏松,积碳内外表面的裂纹形成机理存在显著差异．从孔隙连通性来看,几乎所有的裂缝都是相通的,计算得到的总的孔隙率在10．9％～12．8％之间．并且连通的裂纹中存在交汇的孔洞结构,这些孔隙结构可能对燃气产生吸附和解吸的作用．     

材料的高通量制备与表征技术

 经过40 年的发展,材料高通量制备与表征技术已取得了较大的进展,并被证明可有效地加速材料研发-应用进程,因此被列为材料基因组计划的三大技术要素之一。本文简要回顾材料高通量实验技术的发展历程,阐述高通量实验在材料基因组技术中的地位与作用,系统介绍一系列有代表性的高通量制备与表征技术,并指出一些高通量实验方法的应用局限。对未来面临的挑战与发展趋势进行了分析展望,重点介绍基于同步辐射、散裂中子源等大科学装置以及基于材料非均匀性本质的原位统计映射表征解析等发展新一代材料原位实时高通量制备、表征与分析技术的新思路,以期为中国材料基因组技术的跨越式发展提供参考。     

高性能纤维束横向压缩变形机理

基于同步辐射X射线显微断层成像技术,采集纤维束内部图像,经过计算机后续处理得到纤维束截面二维图像,分析了纤维束横向压缩变形机理,研究5种不同压缩应力下纤维束体积分数、分布状态、接触点数目的变化情况.研究结果表明:纤维体积分数与压头-压槽耦合后的面积几乎呈线性关系;纤维分布随应力增加趋于均匀;通过对纤维束内部接触点数目的统计,得出了纤维体积分数-接触点数目的拟合公式.