为了提高大空间γ辐射场全局计算效率，开展了全局减方差（Global Variance Reduction，GVR）方法在大空间γ辐射场计算中的应用研究。针对计数栅元/网格体积差异造成的过度分裂问题，引入体积修正因子修改全空间权窗参数。体积修正后的基于通量的GVR方法计算的全局品质因子（FOMG）比直接模拟提高约39倍。针对非计数区计算耗时问题，提出了非计数区修正方法，使得FOMG因子进一步提高40%。在引入体积和非计数区修正的基础上，在大空间γ辐射场计算中与基于粒子误差、权重、径迹、数目、能量、碰撞和通量的7种GVR方法进行对比。结果表明：7种GVR方法计算的FOMG因子比直接模拟提高2~3个量级，基于误差的标准差σ降低2~3个量级；而基于权重的GVR方法计算的FOMG因子比直接模拟提高2 304倍，在所有GVR方法中减方差效果最好。在基于通量的GVR方法中引入光滑因子SI后，模拟计算的权窗下限随SI增加而减小，FOMG因子随SI的增加先增加后减小。当SI=0.8时，该方法计算的FOMG因子最大，比直接模拟提高3 246倍。
全局减方差 全局权窗 体积修正因子 大空间γ辐射场 蒙特卡罗模拟 Global Variance reduction Global weight window Volume modifying factor Large space γ radiation field Monte Carlo simulation
Author Affiliations
Abstract
1 School of Environmental and Chemical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China
2 College of Materials Science and Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, China
3 College of Pharmacy, Xinjiang Medical University, Engineering Research Center of Xinjiang and Central Asian Medicine Resources (Ministry of Education), Urumqi 830000, China
4 Institute for Carbon Neutralization, College of Chemistry and Materials Engineering, Wenzhou University, Wenzhou 325035, China
5 School of Physics and Electronic Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China
6 Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry (Ministry of Education), Nankai University, Tianjin 300071, China
Anode materials are an essential part of lithium-ion batteries (LIBs), which determine the performance and safety of LIBs. Currently, graphite, as the anode material of commercial LIBs, is limited by its low theoretical capacity of 372 mA·h·g?1, thus hindering further development toward high-capacity and large-scale applications. Alkaline earth metal iron-based oxides are considered a promising candidate to replace graphite because of their low preparation cost, good thermal stability, superior stability, and high electrochemical performance. Nonetheless, many issues and challenges remain to be addressed. Herein, we systematically summarize the research progress of alkaline earth metal iron-based oxides as LIB anodes. Meanwhile, the material and structural properties, synthesis methods, electrochemical reaction mechanisms, and improvement strategies are introduced. Finally, existing challenges and future research directions are discussed to accelerate their practical application in commercial LIBs.
alkali-earth metal iron-based oxides anodes lithium-ion batteries electrochemical energy storage Journal of Semiconductors
2024, 45(2): 021801
1 华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室，湖北 武汉 430074
2 光谷实验室，湖北 武汉 430074
衍射场作为叠层衍射成像技术（ptychography）的重要约束，其信息的丰富度和准确性将直接影响重构质量。提出一种基于极大似然噪声估计的高动态范围（ML-HDR）叠层衍射成像方法，即在探测器线性响应假设下，构建复合高斯噪声模型，根据极大似然估计求解最优权重函数，由多张低动态范围衍射场合成高信噪比衍射场。对比了单次曝光、传统HDR和ML-HDR三种方法的重构质量。仿真和实验结果表明：相比单次曝光，ML-HDR能将动态范围拓宽8位，重构分辨率提升至2.83倍；相比传统HDR，ML-HDR能提高重构图像的均匀性和对比度，且无需额外标定硬件参数。
计算成像 叠层衍射成像术 高动态范围 相位恢复 极大似然估计 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0811011
安徽科技学院生命与健康科学学院, 安徽 凤阳 233100安徽科技学院农学院, 安徽 凤阳 233100
品质性状的化学测定操作繁琐且存在破坏性和耗时较长等不足的问题, 光谱测定具有高效、 快速、 成本低等优点, 但测定准确度受到不同仪器以及不同机型的影响。 为了建立和优化快速测定苜蓿样品的粗蛋白（CP）、 粗脂肪（EE）、 酸性洗涤纤维（ADF）和中性洗涤纤维（NDF）近红外漫反射光谱的模型, 更好的测定苜蓿品质性状。 选取了25份苜蓿材料147份试验样品, 采用傅里叶变换近红外光谱技术（NIRS）扫描, 获得扫描光谱范围4 000~10 000 cm-1的光谱值, 软件TQ Analyst v9选用偏最小二乘法（PLS）和OPUS7.0选用定量2方法建立定量模型并优化, 并进一步交叉验证和外部检验评估模型效果。 结果表明利用2种软件建立的模型都能很好的预测CP的含量, 建模决定系数（R2cal）分别达到0.999 9和0.984 8, 交叉验证的均方根误差（RMSECV）分别为2.121和0.471, 外部验证决定系数（R2）都大于0.97, 残留预测偏差（RPD）值大于6.0。 EE应用TQ Analyst v9所建立的模型效果更好, R2cal为0.999 7, RMSECV为1.502, 外部验证的R2为0.9293, RPD值为3.89; ADF和NDF利用OPUS7.0建立的模型效果更好, R2cal分别为0.944 1和0.978 8, RMSECV分别为1.040和0.514, 外部验证的R2依次为0.914 5和0.911 8, RPD值分别为3.66和3.43。 4种品质性状建模效果表明, 相对分子结构相对简单的蛋白质和脂肪, 利用TQ Analyst v9更准确, 而对于分子结构更复杂的纤维素, OPUS7.0的预测效果更好。
苜蓿 近红外反射光谱 营养品质 含量 Alfalfa Near-infrared reflectance spectroscopy Nutrition quality Content 光谱学与光谱分析
2023, 43(12): 3753
1 上海理工大学科技发展研究院 技术转移中心，上海 200093
2 上海理工大学 材料与化学学院，上海 200093
设计合成了一种Eu3+离子功能化的聚合物基稀土杂化探针。利用苯甲酰三氟丙酮（BFA）与镧系Eu3+进行配位反应得到配合物Eu（BFA）3后再进一步与MMA单体进行聚合制备得到聚合物杂化探针分子Eu?（BFA）3@PMMA，对Eu（BFA）3@PMMA的结构和荧光性能进行了详细的探究，并且将其用于肿瘤标志物唾液酸（SA）的传感检测应用。研究结果表明，SA能对Eu（BFA）3@PMMA的荧光产生明显的猝灭效果。此外，在最佳激发波长为325 nm时进行荧光性能对比实验发现Eu（BFA）3@PMMA对SA具有较强的选择性和抗干扰能力，且检出限较低。
镧系配合物 杂化探针 唾液酸 荧光传感 lanthanide complexes hybrid probes sialic acid fluorescence sensing
1 兰州大学 核科学与技术学院兰州 730000
2 兰州大学 中子应用技术教育部工程研究中心兰州 730000
3 中国核动力研究设计院成都 610213
中子像转换屏是热中子透射成像技术的关键部件，中子像转换屏的参数严重影响空间分辨率和热中子-光子转化效率两方面的特性。采用Geant4程序模拟热中子透射成像的物理过程及透射光子二维图像，建立了基于LiF（ZnS）和LiF（GOS）像转化屏的热中子透射成像模拟模型和Siemens star像指示器模型，利用线扩散函数（Line Spread Function，LSF）计算空间位置分辨率，获得热中子像转化屏厚度与空间位置分辨率、中子-光子转换效率的关系。基于兰州大学紧凑型D-D中子源的热中子透射成像系统参数，推荐选取LiF（GOS）像转化屏的厚度为40 μm，LiF（ZnS）像转化屏厚度应选取80 μm，热中子透射成像空间分辨率分别可达到45 μm和63 μm，为基于紧凑型D-D中子源的热中子透射成像系统的研发奠定了技术基础。此外，本工作得到的LiF（GOS）、LiF（ZnS）像转化屏优化参数同样适用于其他热中子成像装置，可为热中子透射成像系统的搭建提供了技术参考。
热中子透射成像 像转换屏 空间位置分辨率 光转换效率 Thermal neutron radiograph Image conversion screen Spatial resolution Neutron-photon conversion efficiency
1 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院，景德镇 333403
2 江苏拜富科技股份有限公司，无锡 214200
采用高温熔融法制备了R2O-Bi2O3-B2O3-SiO2系无铅低熔点玻璃，并将其应用于汽车玻璃油墨，重点研究了组成对玻璃结构、热学性能和耐酸性能的影响规律。结果表明，随着Bi2O3/B2O3和Bi2O3/SiO2的增加，［BO3］和［BiO3］三角体结构单元数量逐渐减少，［SiO4］和［BO4］四面体结构单元数量逐渐增多，玻璃的网络结构增强。当碱金属氧化物总量为15%(摩尔分数)时，双碱玻璃的热膨胀系数α25~320 ℃、转变温度Tg和软化温度Tf比单碱玻璃的小，耐酸质量损失率Dr更低。当n(Li2O)∶n(Na2O)=1∶1时，双碱玻璃的α25~320 ℃为9.35×10-6 ℃-1，Tg值降低至439.8 ℃，Tf值为481.7 ℃，Dr值为0.006 70 g/cm2。将其应用于汽车玻璃油墨，烧结后的油墨具有良好的附着力、黑度、遮盖率和光泽度。
R2O-Bi2O3-B2O3-SiO2系玻璃 无铅低熔点玻璃 结构 热学性能 耐酸性能 汽车玻璃油墨 R2O-Bi2O3-B2O3-SiO2 glass lead-free low-melting point glass structure thermal property acid resistance automotive glass enamel
1 湖北交投智能检测股份有限公司,武汉 430050
2 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉 430070
为了研究不同岩性机制砂石粉作为辅助胶凝材料对水泥浆体水化产物和微结构的影响,本文借助石粉流动度比和活性指数研究了玄武岩、花岗岩、石灰岩三种不同岩性石粉的活性及其对减水剂吸附性的影响,并通过水化量热、XRD、综合热分析、SEM测试了掺不同岩性石粉水泥浆体的水化热、水化产物和微结构。结果表明: 三种岩性石粉对减水剂的吸附性大小顺序为花岗岩石粉＞玄武岩石粉＞石灰岩石粉; 石灰岩石粉的3 d活性指数最高,玄武岩石粉的28 d活性指数最高,而花岗岩石粉的3、28 d活性指数均最低; 石灰岩石粉的掺入对水泥早期水化具有促进作用,促使水泥浆体在早期形成了更多的水化产物,并伴有水化半碳铝酸钙的生成; 玄武岩石粉具有火山灰反应活性,玄武岩石粉的水泥浆体中后期形成了更多水化产物并降低了Ca(OH)2的含量; 花岗岩石粉不具有水化反应活性,花岗岩石粉水泥浆体的水化反应程度最低。
岩性 石粉 水化热 水化产物 微结构 lithology stone powder hydration heat hydration product microstructure
1 南昌航空大学江西省光电信息科学与技术重点实验室，江西 南昌 330063
2 南昌航空大学江西省光电检测技术工程实验室，江西 南昌 330063
钽铌矿中Ta和Nb元素含量极低，采用常规激光诱导击穿光谱（LIBS）技术面临检测灵敏度不足的问题，双脉冲LIBS技术可显著改善分析灵敏度，但设备成本高。为此，提出一种基于单激光分束构造的双脉冲激光诱导击穿光谱（DP-LIBS）技术对钽铌矿中Ta和Nb元素进行高灵敏度检测。在对离焦量、采集延时、激光能量等实验参数优化的基础上，建立了LIBS定量分析模型。结果表明：所提的DP-LIBS系统对Ta和Nb元素特征谱线强度比单脉冲LIBS增强3~4倍，检测灵敏度提高约2倍，Ta和Nb元素检出限分别达到195.91 μg·g-1和81.79 μg·g-1。为钽铌矿痕量Ta和Nb元素的快速高灵敏度定量分析提供了一种有前景的检测方法。
双脉冲激光诱导击穿光谱 钽铌矿 定量分析 灵敏度 等离子体 激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1330001
