1 中国建筑材料工业建设西安工程有限公司, 西安 710065
2 武汉理工大学 资源与环境工程学院, 武汉 430070
延期时间的优选对于矿山爆破振动的控制以及爆破技术经济效果的保障都至关重要。改进的线性叠加法可用于研究爆破振动质点峰值振速(PPV)与不同延期时间的关系。首先, 利用傅里叶级数来表示实测单孔爆破振动波形; 其次, 在傅立叶级数展开式的系数和相位中加入随机变量生成指定数量的单孔爆破振动波形; 再次, 利用蒙特卡洛模拟计算0 ms到250 ms之间每个延期时间对应的PPV均值, 得到PPV随延期时间变化曲线。实例分析结果表明: 若以距离爆源531 m处的民房为保护目标, 以0.45 cm/s为峰值质点振速控制标准, 7 ms以上的延期时间均可选择, 并且当延期时间增大, PPV呈减小趋势。结合矿山岩石破碎效果试验, 大块量随米延期时间增大呈先减小后增大的抛物线变化规律, 其最小值出现在米延期为7 ms/m处。若以爆破振动监测所在矿山的6 m孔距算, 其岩石破碎最优延期时间约为40 ms。综合爆破振动蒙特卡洛模拟结果和矿山岩石破碎效果试验结果, 得到该矿山爆破最优延期时间可选择为40 ms。
爆破振动 延期时间 改进的线性叠加 蒙特卡洛模拟 岩石破碎效果试验 blasting vibration delay time improved linear superposition Monte Carlo simulation rock fragmentation effect test
1 深圳大学 应用技术学院 深圳 518060
2 深圳市微纳光子信息技术重点实验室，教育部/广东省共建光电子器件和系统重点实验室，深圳大学物理与光电工程学院 深圳 518060
3 深圳技术大学 工程物理学院 先进材料测试技术研究中心，深圳市超强激光与 先进材料技术重点实验室 深圳 518118
4 湖北大学 物理与电子科学学院 武汉 430062
激光等离子体加速输出的电子束具有fs量级脉冲长度的优异品质。由于强激光场的存在，直接应用存在一定困难，更多应用场景需要把电子束传输到应用端。能散导致电子束在传输中产生能量啁啾，需要通过束流光学设计抑制脉冲长度的增长。通过对电子束在消色差束线中传输的研究，探索了消色差和非消色差传输中脉冲长度压缩的差异，以及消色差束线中偏转角度、偏转半径对不同能量电子束脉冲长度压缩的影响。针对消色差传输中仅有某个能量电子束得到最优压缩的局限，利用四极透镜磁场梯度的调节使电子束的传输适度偏离消色差，改变对能量啁啾的影响，实现在固定尺寸束线中不同能量电子束的压缩。
激光加速 电子束传输 电子束应用 超快 Laser acceleration Electron beam transmission Electron beam application Ultrafast
Author Affiliations
Abstract
1 Integrative Oncology Department – Imaging Unit, BC Cancer Research Institute, Vancouver, BC, Canada
2 Department of Dermatology and Skin Science, University of British Columbia and Vancouver Coastal Health Research Institute, Vancouver, BC, Canada
Multi-photon microscopy (MPM) and coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) are two advanced nonlinear optical imaging techniques, which provide complementary information and have great potential in combination for noninvasive in vivo biomedical applications. This paper provides a detailed discussion of the basics, development and applications of these technologies for in vivo skin research, covering the following topics: The principle and advantage of MPM and CARS, instrumentation development for in vivo applications, MPM and CARS of normal skin, application of MPM and CARS in skin cancer and disease diagnosis; application of MPM in skin disease intervention, i.e., imaging guided two-photon photothermolysis.Multi-photon microscopy (MPM) and coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) are two advanced nonlinear optical imaging techniques, which provide complementary information and have great potential in combination for noninvasive in vivo biomedical applications. This paper provides a detailed discussion of the basics, development and applications of these technologies for in vivo skin research, covering the following topics: The principle and advantage of MPM and CARS, instrumentation development for in vivo applications, MPM and CARS of normal skin, application of MPM and CARS in skin cancer and disease diagnosis; application of MPM in skin disease intervention, i.e., imaging guided two-photon photothermolysis.
Nonlinear microscopy multiphoton microscopy coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy skin skin cancer multiphoton therapy Journal of Innovative Optical Health Sciences
2023, 16(1): 2230018
Author Affiliations
Abstract
1 Center for Advanced Material Diagnostic Technology and College of Engineering Physics, Shenzhen Technology University, Shenzhen 518118, People’s Republic of China
2 Shenzhen Key Laboratory of Ultraintense Laser and Advanced Material Technology, Shenzhen Technology University, Shenzhen 518118, People’s Republic of China
3 College of Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, People’s Republic of China
We present a novel scheme for dense electron acceleration driven by the laser irradiation of a near-critical-density plasma. The electron reflux effect in a transversely tailored plasma is particularly enhanced in the area of peak density. We observe a bubble-like distribution of re-injected electrons, which forms a strong quasistatic electromagnetic field that can accelerate electrons longitudinally while also preserving the electron transverse emittance. Simulation results demonstrate that over-dense electrons could be trapped in such an artificial bubble and accelerated to an energy of . The obtained relativistic electron beam can reach a total charge of up to 0.26 nC and is well collimated with a small divergence of 17 mrad. Moreover, the wavelength of electron oscillation is noticeably reduced due to the shaking of the bubble structure in the laser field. As a result, the energy of the produced photons is substantially increased to the γ range. This new regime provides a path to generating high-charge electron beams and high-energy γ-ray sources.
Matter and Radiation at Extremes
2023, 8(1): 014403
1 深圳技术大学 工程物理学院，先进材料测试技术研究中心，深圳市超强激光与先进材料技术重点实验室，广东 深圳 518118
2 深圳大学物理与光电工程学院，深圳市微纳光子信息技术重点实验室，教育部/广东省共建光电子器件和系统重点实验室，广东 深圳 518060
激光加速器可以输出具有独特品质的质子束，例如µm尺寸、ps脉冲长度和高峰值电流。强流粒子束的空间电荷力效应较强，对面向应用的束流传输提出了挑战。通过二维PIC模拟研究了激光加速后与质子速度接近的电子的影响。采用椭球模型估算空间电荷力的影响，比较不同电荷分布的差异。结果表明每束团质子数超过1010后空间电荷力显著影响质子束传输，甚至严重破坏束流品质。空间电荷力的影响在20 ps后显著减弱，离开靶约1.2 mm。
激光加速 质子束 空间电荷力 高亮度 laser acceleration proton beam space charge force high brightness 强激光与粒子束
2023, 35(2): 021004
Author Affiliations
Abstract
Smart Materials Laboratory, Department of Applied Physics, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129, China
Optical metamaterials present opportunities and challenges for manipulation of light. However, metamaterials with visible and near infrared responses are still particularly challenging to fabricate due to the complex preparation process and high loss. Here, a visible light poly(amidoamine) (PAMAM)-Ag metamaterial is prepared with the assistance of fifth-generation PAMAM (5G PAMAM), based on the dendritic structure. The large area of metamaterials, where Ag nanoparticles are spherical with diameters of and distributed in a multilevel netlike sphere, results in broadband resonance. The negative Goos–Hänchen shift and anomalous spin Hall effect of light generated by 5G PAMAM-Ag in visible broadband are observed, and a strong slab focusing effect at 750–1050 nm is demonstrated. In addition, the simulation shows possible application of the dendritic structure in topological photonics. The results offer advances in the preparation of large-scale visible light metamaterials, showing the potential for subwavelength super-resolution imaging and quantum optical information fields.
Photonics Research
2022, 10(4): 04000965
南京航空航天大学自动化学院生物医学工程系, 江苏 南京 211106
骨关节炎是一种威胁中老年人群公共健康和生活质量的重大医学疾病。 骨关节炎的早期病变主要表现在细胞外基质成分含量的变化, 患者自身很难发现, 现有的临床方法和实验方法也不能较准确地识别骨关节炎的早期病变。 近年来, 傅里叶变换近红外(FTNIR)光谱技术因为其分析速度快、 成本低、 易于穿透组织获得样本的光谱信息等特点已被用于手术导航、 无损检测和疾病诊断等各个领域。 基于以上优势, 采用FTNIR技术对不同深度分区(表层区、 过渡区、 深层区)的健康和骨关节炎的关节软骨进行NIR光谱采集和预处理, 结合主成分分析(PCA)和Fisher判别(FDA)分别研究不同的预处理方式对判别结果的影响、 不同深度下基质成分含量的变化以及骨关节炎分期识别。 比较其他2种(基线校正、 二阶导数3次多项式25点Savitzky-Golay平滑)预处理方式, 同分区中一阶导数2次多项式21点Savitzky-Golay平滑预处理的判别结果最优, 其中表层区的识别率高达95%(初始案例)和90%(交互验证案例); 表层区的判别结果优于过渡区, 更优于深层区, 恰可证明骨关节炎的早期病变主要发生在表层区。 在骨关节炎分期识别中, 经数据优化后模型的初始案例识别率为100%, 交互验证识别率为93.3%, 预测集的识别率为87.5%。 结果表明: NIR光谱的一阶导数预处理结合PCA-FDA方法能有效地鉴别关节软骨病变与否并进行骨关节炎的分期诊断, 对骨关节炎监测和早期诊断研究具有重要意义, 并有潜力应用于骨关节炎的原位分期和早期临床诊断。
骨关节炎 NIR光谱 导数预处理 主成分分析 Fisher 判别 分期诊断 Osteoarthritis NIR spectra Derivative preprocessing Principal component analysis Fisher discrimination Stage diagnosis 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2770
1 华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
2 上海航天控制技术研究所, 上海 201109
为降低探测激光功率抖动对高精度冷原子干涉仪测量结果的影响, 以声光调制器作为激光强度反馈媒介, 采用混频器对声光调制器驱动射频功率进行控制, 搭建了用于冷原子干涉仪探测激光脉冲的功率稳定系统, 实现了冷原子干涉仪探测过程中激光脉冲的快速功率稳定。功率稳定后, 激光脉冲的功率稳定建立时间达到μs量级, 功率稳定度优于[2.11×10-4](500 μs), 激光功率的长期稳定度为[2.47×10-4](14 h), 激光功率的噪声得到了有效抑制。理论上可以将探测激光的功率抖动对于冷原子干涉仪相位信号的噪声贡献降低至[1.38 mrad]。较大程度上提高了干涉信号的稳定性, 降低了系统噪声。
冷原子干涉仪 探测激光 功率稳定 功率噪声 cold atom interferometer probe laser power stability power noise
1 华中科技大学 强电磁工程与新技术国家重点实验室，武汉 430074
2 华中科技大学 脉冲功率技术教育部重点实验室，武汉 430074
真空断路器的开断容量限制其在高压大电流开断领域的应用，获取燃弧过程中的等离子体参数对于提高真空断路器的开断容量至关重要。利用发射光谱法对真空电弧内的等离子体参数进行了诊断，研究了在不同电流幅值条件下真空电弧内电子温度、电子密度、谱线强度的轴向分布规律，结合真空电弧高速图片对真空电弧内不同粒子的扩散过程与弧柱直径之间的关系进行了分析。得到的电子温度在8000～10 000 K量级，电子密度在1019～1020 m−3量级，电子温度与电子密度从阴极向阳极逐渐下降，同时铜原子谱线强度主要集中在两极而一价铜离子谱线强度由阴极向阳极逐渐升高。铜原子谱线强度的径向分布呈现类平顶波分布、一价铜离子谱线强度的径向分布呈现类高斯分布的特点，且铜原子的谱线范围略大于弧柱直径，一价铜离子的谱线范围略小于弧柱直径，两种粒子的扩散速度存在差异。
真空电弧 发射光谱 电子温度 电子密度 谱线强度 vacuum arc emission spectrum electron temperature electron density specral line intensity 强激光与粒子束
2021, 33(6): 065014
研究了传统荧光材料香豆素C545T在激基复合物3DTAPBP/TPBi和非激基复合物CBP/TPBi体系中发光机制, 器件结构为ITO/MoO3/3DTAPBP/C545T/TPBi/LiF/Al和ITO/MoO3/CBP/C545T/TPBi/LiF/Al。 3DTAPBP, CBP和TPBi分别是有机材料2,2’-Bis(3-(N,N-di-p-tolylamino) phenyl) biphenyl, 4,4’-bis(N-carbazolyl)-2,2’-biphenyl, 1,3,5-tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl) benzene的简称。 薄膜3DTAPBP, CBP和TPBi的光致发光峰分别为415, 411和380 nm; 异质结薄膜3DTAPBP/TPBi的光致发光光谱有两个发光峰: 412和490 nm, 412 nm的峰可认为是3DTAPBP的发光, 但490 nm的发光既不来自3DTAPBP, 也不来自TPBi, 是3DTAPBP与TPBi界面形成激基复合物产生的发光; 而异质结薄膜CBP/TPBi的光致发光光谱表现为CBP和TPBi发光的叠加, 未产生新的发光峰, 因此CBP/TPBi界面不能形成激基复合物。 把C545T插入激基复合物3DTAPBP/TPBi和非激基复合物CBP/TPBi界面, 器件的电致发光光谱表明发光主要来自C545T。 器件中, C545T与其两侧的材料相互扩散, 形成掺杂体系, 即C545T与3DTAPBP、 TPBi, 或与CBP、 TPBi形成掺杂体系, 掺杂体系中客体发光机制通常有两种: 主体与客体之间的能量传递和客体直接捕获载流子形成激子发光。 在激基复合物3DTAPBP/TPBi体系中, 主体3DTAPBP/TPBi的发光涵盖了客体C545T的激发光谱, 光谱重叠面积大, 且器件的电流密度-电压曲线几乎不随C545T厚度(浓度)的增加而变化, 因此发光机制主要是来自3DTAPBP/TPBi与C545T之间的能量传递。 而在非激基复合物CBP/TPBi体系中, 主体CBP/TPBi的发光与客体C545T的激发光谱重叠面积相对较小, 能量传递较弱, 同时器件的电流密度-电压曲线随C545T厚度(浓度)的增加向高电压方向移动, 说明C545T捕获载流子复合发光, 使得C545T越厚驱动电压越高, 因此非激基复合物体系中, C545T发光机制以直接捕获载流子为主。
光致发光 能量传递 载流子捕获 激基复合物 Photoluminescence C545T Energy transfer Carrier capture Exciplex C545T 光谱学与光谱分析
2020, 40(12): 3711
