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
1 中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
2 青岛理工大学信息与控制工程学院，山东 青岛 266520
谱图还原算法是中阶梯光栅光谱仪高分辨的保障，其精度和速度的优化是推动仪器发展的关键。提出一种基于全像面拟合的谱图还原算法，将光谱标定融入到建模过程中的方式同时解决了环境改变和仪器扰动对模型精度的影响问题。首先建立初始模型，利用光线追迹结果进行全像面拟合，获得标准模型。再利用Hg-Ar灯的特征谱线对标准模型进行二次拟合以修正偏差，从而完成光谱标定。最后采用多种元素灯的特征谱线对所提建模方法的精度进行验证。实验结果表明，所建立的谱图还原模型的全像面误差在2 pixel内，全波段波长平均提取误差为0.01 nm。所提方法将建模过程与标定技术相结合，使标定常态化，简化了建模流程，为中阶梯光栅光谱仪的应用推广提供了算法基础。
光谱学 中阶梯光栅光谱仪 谱图还原算法 全像面拟合 光谱标定
1 广东省特种设备检测研究院顺德检测院，广东 佛山 528300
2 华南理工大学电力学院，广东 广州 510640
耐热钢微观组织及机械性能会随着服役过程发生退化，对老化状态的实时快速监测对安全运行及生产具有重要意义。基于便携式激光诱导击穿光谱（LIBS）设备对获取的T91光谱特征进行降维并优化了老化等级评估模型，实现了对T91耐热钢老化等级的快速诊断。分别采用主成分分析与线性判别式分析（LDA）的降维方法，对光谱特征进行优化精简。而后基于降维后的数据，进一步采用K最近邻算法和支持向量机（SVM）算法来建立金属老化等级评估模型，讨论了建模关键参数选择对模型性能的影响。结果表明，经过LDA降维的光谱数据能实现更好的聚类分布，可有效提高评估模型的准确率。同时，应用LDA-SVM模型能获得最高的老化等级评估准确度，达94.58%。所采用的模型建模方法可有效实现基于便携式LIBS的T91耐热钢老化等级评估。
光谱学 激光诱导击穿光谱 金属老化等级评估 光谱特征降维 K最近邻算法 支持向量机 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0530003
中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
中阶梯光栅光谱仪凭借高光谱分辨率在各领域应用日益广泛，已经成为主要的光谱分析仪器之一。谱图还原技术是中阶梯光栅光谱仪数据处理的核心，通过建立波长和成像位置间的对应关系实现二维图像到一维谱图的快速还原。谱图还原的精度直接决定了中阶梯光栅光谱仪的性能，是仪器开发的重点和难点。鉴于此，本文综述谱图还原技术的发展，将其演变过程归纳为光线追迹、模型化和标定法等3个阶段，重点介绍各阶段谱图还原算法的核心思路与代表方法的原理。最后针对中阶梯光栅光谱仪谱图还原技术，归纳其发展历程、预测其发展趋势、展望其发展方向。
中阶梯光栅光谱仪 谱图信息处理 谱图还原算法 光线追迹 光谱标定 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0330003
华东理工大学 化工学院, 化学工程联合国家重点实验室, 上海 200237
锰铈氧化物由于较强的氧化还原活性、优良的低温脱硝性能, 已被广泛用于选择性催化还原(SCR)脱硝反应, 但是锰铈氧化物存在活性组分易团聚、比表面积较低等问题, 限制其催化剂活性的提高。本研究以介孔结构的石墨烯基SiO2(G@SiO2)纳米材料为模板, 采用水热法制备了系列石墨烯基介孔锰铈氧化物(G@MnOx-CeO2)催化剂, 并考察了该催化剂在低温下(100~300 ℃)的SCR脱硝性能。结果表明, 与石墨烯基铈氧化物(G@CeO2)相比, G@MnOx-CeO2催化剂具有较高脱硝活性。当Mn、Ce与模板G@SiO2质量比分别为0.35、0.90时, G@Mn(0.35)Ce(0.9)催化剂的脱硝活性最佳, 220 ℃下NO转化率达到最高(80%)。添加适量MnOx, 提高了G@MnOx-CeO2催化剂的比表面积、孔容, 降低了催化剂的结晶度; 并且MnOx-CeO2以纳米尺度(2~3 nm)较为均匀地分散于石墨烯片层表面。此外, 由于MnOx与CeO2之间存在协同作用, Mn原子可以部分替代Ce原子掺杂于CeO2的晶体结构中形成MnOx-CeO2固溶体, 使G@Mn(0.35)Ce(0.9)催化剂表面存在较高含量的高价态Mn3+和Mn4+、Ce4+以及较高的化学吸附氧浓度, 从而展现出较高的脱硝性能。该工作为MnOx-CeO2基催化剂在低温NH3-SCR中的实际应用提供了基础数据。
石墨烯 铈氧化物 锰氧化物 NO 选择性催化还原 graphene cerium oxide manganese oxide NO selective catalytic reduction 
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Mobile Network and Mobile Multimedia Technology, Shenzhen 518055, China
2 Wireless Product Planning Department, ZTE Corporation, Shenzhen 518055, China
3 School of Microelectronics, Xidian University, Xi’an 710071, China
The GaN HEMT is a potential candidate for RF applications due to the high frequency and large power handling capability. To ensure the quality of the communication signal, linearity is a key parameter during the system design. However, the GaN HEMT usually suffers from the nonlinearity problems induced by the nonlinear parasitic capacitance, transconductance, channel transconductance etc. Among them, the transconductance reduction is the main contributor for the nonlinearity and is mostly attributed to the scattering effect, the increasing resistance of access region, the self-heating effect and the trapping effects. Based on the mechanisms, device-level improvement methods of transconductance including the trapping suppression, the nanowire channel, the graded channel, the double channel, the transconductance compensation and the new material structures have been proposed recently. The features of each method are reviewed and compared to provide an overview perspective on the linearity of the GaN HEMT at the device level.
GaN HEMT linearity improvement transconductance reduction transconductance compensation nanowire channel graded channel Journal of Semiconductors
2023, 44(12): 121801
1 兰州理工大学 材料科学与工程学院， 甘肃 兰州 730050
2 兰州理工大学 有色金属先进加工与回收国家重点实验室， 甘肃 兰州 730050
3 甘肃稀土新材料股份有限公司， 甘肃 白银 730922
采用静电纺丝法在不同气氛下制备了Sr2MgSi2O7∶Eu2+，Eu3+纤维，研究其晶体结构和形貌；将纤维与聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合后获得Sr2MgSi2O7∶Eu2+，Eu3+?PDMS复合材料，研究其光致发光和应力发光性能。研究结果显示，氮气、空气下制备样品的XPS图谱同时出现Eu2+和Eu3+结合能特征峰；在360 nm和395 nm激发下复合材料的光致发光光谱中，不但有Eu2+位于469 nm处的蓝色宽带发射，还包含Eu3+位于615 nm的多个红色窄带发射。因为Eu3+在电荷补偿下还原成Eu2+并在刚性结构保护下不被氧化，证实了Eu3+在Sr2MgSi2O7中的自还原现象。随着Eu3+的掺杂浓度增大，光致发光和应力发光强度都先增大后减小，Eu2+和Eu3+的发射分别在5%和10%时达到最强。应力发光强度与应力的增长是线性关系，Eu2+的发射增长量大于Eu3+。在实物照片和CIE坐标中观测到光致发光颜色从蓝色逐渐接近红色，应力发光颜色在应力增大时逐渐从粉红色变为紫粉色。该材料的研究将为发光调控提供参考，在应力传感和防伪等领域有着潜在的使用价值。
Sr2MgSi2O7∶Eu2+，Eu3+ 纤维 自还原 应力发光 发光调控 Sr2MgSi2O7∶Eu2+，Eu3+ fibers self reduction mechanoluminescence luminescence regulation
1 1.贵州梅岭电源有限公司 特种化学电源全国重点实验室, 遵义563003
2 2.南昌工学院 机械与车辆工程学院, 南昌 330108
氧还原反应(ORR)是燃料电池阴极重要的电化学反应过程, 其自发反应进程缓慢, 对氧还原反应起高效催化作用的催化剂面临价格昂贵、合成流程复杂、污染环境等问题, 因此探索合成简单、环境友好的氧还原催化剂制备方法具有重要意义。铁氮共掺杂介孔碳材料(Fe-N/MC)是一种有巨大应用价值的非贵金属氧还原反应催化剂。本工作通过在马弗炉中的半封闭体系内高温碳化小分子前驱体得到介孔碳材料(MCM), 再把获得的MCM与铁盐混合在管式炉中高温处理制备得到铁氮共掺杂介孔碳材料(Fe-N/MCMT)。该方法热解条件简单, 无需模板剂和NH3、HF等有毒物质。由于MCM含有较高的氮和氧元素, 有利于提升介孔碳材料表面的亲水性和配位能力, 通过MCM和铁盐制备出的Fe-N/MCMT含有丰富的、催化ORR的Fe-Nx活性位点, 其起始电位和半波电位分别为0.941和0.831 V (vs RHE), 比商业化Pt/C催化剂的起始电位和半波电位分别正34和16 mV。氧还原反应按照反应过程分为二电子过程和四电子过程, Fe-N/MCMT和Pt/C的转移电子数分别为3.77和3.91, 表明具有四电子反应过程。
铁氮共掺杂介孔碳 氧还原反应 半封闭体系 催化剂 iron-nitrogen co-doped mesoporous carbon oxygen reduction reaction semi-containment system catalyst
1 1.太原理工大学 1. 新材料界面科学与工程教育部重点实验室
2 2.材料科学与工程学院, 太原 030024
针对TiO2表面活性位点不足、反应动力学缓慢、CO2还原产物中碳氢化合物的产率低以及选择性差等问题, 研究通过Pd催化氧还原法在缺氧环境中构筑了具有表面氧空位的一维单晶TiO2纳米带阵列(Pd-Ov-TNB)。通过形貌结构、载流子行为及光催化性能分析, 探究了表面氧空位和Pd的氢溢流效应对光生载流子分离传输及还原产物选择性的影响。结果表明, Pd-Ov-TNB的CO2还原活性强, 产物中CH4、C2H6和C2H4的产率分别为40.8、32.09和3.09 µmol·g-1·h-1, 碳氢化合物的选择性高达84.52%, 在C-C偶联方面展现出巨大的潜力。其一维单晶纳米带结构提高了材料的活性比表面积和结晶度, 为CO2还原反应提供了更多的活性位点, 并加速载流子的分离传输。同时, 氧空位增强了光生电荷的表面积累, 为CO2还原提供了富电子环境。此外, Pd纳米颗粒提高反应体系中H*的浓度, 并通过氢溢流效应将H*转移到催化剂表面吸附CO2的活性位点, 促进反应中间产物氢化。各种优势共同作用促使CO2向碳氢化合物高效转化。
氧空位 TiO2纳米带 氢溢流 光催化还原CO2 oxygen vacancies TiO2 nanobelt hydrogen spillover photocatalytic CO2 reduction
1 山东科技大学 资源学院，泰安 271000
2 中铁十四局集团 第二工程有限公司，泰安 271000
3 山东科技大学 安全学院，青岛 266510
为了降低爆破振动强度、控制爆破振动危害，根据爆破形成振动波的相互干扰叠加，在施工场地进行爆破振动试验。采用数码电子雷管，选用普通导爆管雷管作为对照组，在距掌子面15 m、30 m、45 m、60 m处布置监测点，进行了四组不同方案的振动速度变化规律的研究。利用数码电子雷管的精确延时特性，通过前三个组合的现场试验研究，取得泄洪排沙洞使用数码电子雷管洞挖爆破相对最佳的孔间、排间延时间隔时间组合为第二组合的成果：掏槽孔从上到下对称两孔同时起爆，上下孔孔间延时8 ms; 其余主爆孔对称安排（从隧洞断面中间向外侧）逐孔从上到下（顶拱从左到右）起爆，孔间延时16 ms; 所有排间延时间隔均为100 ms; 边顶拱光爆孔和底板光爆孔间隔100 ms，并实现了波峰错相叠加的减振效果。试验结果表明：爆破参数是降低爆破振动强度的关键; 在距爆源距离相同的情况下，采用数码电子雷管的质点振动速度峰值明显小于普通雷管，采用数码雷管的主频高于采用普通雷管; 数码雷管可大幅度降低爆破振动强度、提高爆破振动的主频。该工程技术在河南洛宁抽水蓄能电站泄洪排沙洞爆破施工中取得了显著的减振效果。
数码电子雷管 普通导爆管雷管 振动速度 减振效果 digital electronic detonator nonel detonator vibration velocity vibration reduction effect
