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关键词： 超表面   雷达散射截面   RCS缩减   极化转换超表面   人工磁导体  

摘要： 雷达探测作为军事战争中的重要手段,在其中发挥着侦察目标的作用,而雷达隐身技术则是用来躲避雷达探测的有效手段。雷达隐身技术的核心在于降低目标的雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS),天线作为通信系统中不可或缺的重要组成部分,是主要的散射源之一,在保证天线正常辐射的同时降低其雷达散射截面是目前的研究热点。超表面由于其具有特殊的电磁特性,为降低天线的雷达散射截面提供了新的思路,而如何拓宽雷达散射截面缩减的带宽并同时增强天线的辐射性能,仍是当前研究的重中之重。本文聚焦于超表面在降低天线雷达散射截面方面的应用,进行了深入的探讨和研究。主要研究工作包括: 1、根据散射矩阵探究了天线散射场的构成,通过散射矩阵的分析,详细推导了雷达散射截面的计算方法。同时,对雷达散射截面理论和天线散射理论进行了系统阐述,在此基础上,本文进一步探讨极化转换超表面和人工磁导体降低RCS的原理,为后续研究提供理论指导。 2、设计了一款基于极化转换超表面(Polarization Conversion Metasurface,PCM)结构的低RCS、低剖面CP(Circularly Polarized)阵列天线。设计了一种斜挖槽PCM单元并研究了其极化转换机制,实现了对电磁波极化方向的有效调控。并将PCM结构与优化后的缝隙阵列天线相结合,该天线在实现良好辐射性能的前提下,显著降低了7.1-15.6 GHz频带内的雷达散射截面,实现了10 dB以上的RCS缩减。为了验证设计的有效性,对提出的2×2圆极化阵列进行了仿真、加工与测试,测试结果与仿真结果对比表明该阵列天线具有辐散一体化的性能。 3、设计了一款基于双层超表面结构的低雷达散射截面圆极化阵列天线。设计了两种基于散射相消的双层AMC(Artificial Magnetic Conductor)单元,其次验证了棋盘型AMC超表面的RCS缩减性能,并使用特征模分析法对双层结构的棋盘型超表面进行分析,得出上层贴片主要负责散射特性,下层贴片主要负责辐射特性的结论,并创新了一种排布方式,同时利用特征模分析法指导阵列天线的馈电网络设计,最后完成了低RCS圆极化宽带阵列天线的设计、仿真、加工与测试。仿真和测试结果表明所设计的辐散一体化天线10dB RCS缩减相对带宽为78.7%,且6dB以上的RCS缩减带宽可以达到119.7%。

关键词： X射线衍射分析   X射线摄影测量  

ISBN: (纸本)9787122457202

摘要： 本书着重介绍衍射图谱的产生过程和各类影响因素，以及与物相分析功能的相关性。在测量技术方面，详细介绍了衍射仪中各类光路元器件的工作原理和参数设置，并对测量过程的每个环节进行了详细论述。在物相分析方面，针对最常用的物相鉴定功能开展了鉴定原理、鉴定方法、鉴定技巧、数据库应用等方面的详细论述，并为鉴定结果的可信度提出评估方法和依据；针对物相定量分析、微结构分析等深层次功能，由浅入深地介绍了数学原理的推导、功能发展的历程，以及部分案例的应用，并且论证了分析方法的简化过程等内容。最后对衍射仪的维护保养、X射线辐射安全等方面进行了详细介绍，并对X射线衍射技术的学习方法和技巧进行了深入讨论，总结性指出了技术能力晋升的途径。

关键词： 原子荧光光谱法(AFS)   信噪比   多道叠加测试技术   砷   汞  

摘要： 采用多通道原子荧光光谱仪(AFS)测量多种元素时，因各种元素蒸气发生时所需介质、介质的浓度及测定工作条件等的差异，往往采用相互折中的工作条件，而非各元素最佳条件，使得测定结果的灵敏度和准确性受到了限制。本文基于多通道原子荧光光谱仪，提出了多道叠加测试技术，在提高原子荧光信号强度的同时避免了引入噪声，提升了仪器的整体技术性能。在双通道原子荧光光谱仪基础上，将采用多道叠加测试技术对As和Hg的测试结果与未采用多道叠加测试技术进行比对，考察了多道叠加测试技术对仪器灵敏度、精密度、正确度等指标的改善效果。结果表明，分别测试As和Hg两个校准曲线溶液系列，As和Hg的测试灵敏度较未采用该技术时均提高了近1倍；分别对含5%(体积分数)盐酸的空白溶液连续测量11次，结果表明，As和Hg的仪器检出限较未采用该技术时均降低了一半；分别测定5.0 ng/mL As标准溶液和0.50 ng/mL Hg标准溶液，测定结果的相对标准偏差(RSD)较未采用该技术时均略有降低；分别对3个土壤标准物质中的As和Hg进行7次平行测定，测定结果的相对误差(RE)均降低了约原来的1/3。

关键词： 连续谱中束缚态   狄拉克半金属   传感   费米能级   拓扑  

摘要： 连续谱中束缚态(Bound state in the continuum,BIC)是一类处于连续谱中却又束缚的共振态。BIC主要来自于不同辐射模式之间的干涉相消或者本身与外界传播模式之间不耦合而局域化,因此很难被外界的模式所激发。BIC不向外界辐射,其所拥有的零泄露、零线宽和无限大的品质因子等优异特性使其在完美吸收、折射率传感、超快激光、光场调控中展现出极大的潜力。因为其具有普适性,在各类系统中都能稳定的存在。然而通常BIC的构建都是基于光子晶体结构或者介电材料,这些结构一般不具有主动可调性。另一方面,体狄拉克半金属作为一种三维石墨烯,在具有二维石墨烯的光敏特性和动态电导率同时,其结构厚度不受限制更有应用的前景与价值。此外狄拉克半金属极高的载流子迁移率和极短的瞬态时间使其在太赫兹波段更具有应用潜力。本文围绕狄拉克半金属中的连续谱中束缚态传感探测进行以下的主要工作: (1)狄拉克半金属系统中BIC的发现和特性研究:狄拉克半金属不同的太赫兹频率下表现出不同的材料属性响应。在其分别处于金属态响应和介质态响应时,发现系统中可以支持多类BIC模式。利用这些不同的BIC模式实现了高性能的折射率传感。 (2)狄拉克半金属费米能级的优化和调谐作用:当狄拉克半金属处于金属态响应时,其材料本身损耗较大,此时通过增大费米能级可以有效降低材料损耗从而提升性能。当其处于介质态响应时,通过改变费米能级可以使BIC的位置发生移动和变化,从而实现合并增强的BIC模式。 (3)手性BIC的模式的构建:当打破结构的对称性时,SP-BIC因为结构保护的缺失而转变为准BIC,并且对称保护BIC所携带的整数的拓扑荷会分裂为具有手性的分数拓扑荷。利用手性BIC对不同旋向的圆偏振光选择性透射,可以实现对周围环境的手性传感探测。 通过理论和数值分析,对狄拉克半金属中的连续谱中束缚态(BIC)进行了研究,并将其附近的准BIC模式用作环境折射率变化的检测中。最终实现了检测范围可拓展、传感性能优异、灵活主动调控、稳定高性能的折射率传感探测。

关键词： τ轻子半轻衰变   CP不对称   手征微扰理论   共振态手征理论   低能常数   形状因子   前后不对称   角分布   新物理  

摘要： 粒子物理标准模型(Standard Model,SM)不能很好地描述中微子质量的起源、宇宙中正反物质的不对称、暗物质和暗能量的存在,以及其他反常信号(如μ子反常磁矩实验测量与理论计算约有4σ偏差),这意味着可能存在超出标准模型的新物理。τ轻子比较重(mτ=1776.86MeV),是唯一可以衰变到强子末态的轻子;此外,τ轻子不参与强相互作用,其实验背景非常干净。因此,τ轻子半轻衰变是研究低能强相互作用、检验标准模型和寻找新物理信号的理想场所。 本学位论文主要从模型无关的有效场理论出发,研究了 τ轻子半轻衰变过程中的新物理效应。首先,基于2012年BaBar合作组首次探测到τ→ KSπvτ衰变过程中的CP不对称与标准模型预言值存在2.8 σ的偏差这一现象,我们在模型无关的有效场理论框架下对τ→ KSπvτ衰变进行了详细的唯象分析。在Belle实验测量的四个不同Kπ不变质量区间中的CP不对称和衰变分支比的联合限制下,我们给出了标量和张量新物理参数的虚部的允许空间,其最佳拟合值分别为Im[εS]=-0.008±0.027和Im[εT]=0.03±0.12。基于该最佳拟合值得到的与时间相关的CP不对称,几乎在整个Kπ不变质量区域都显著地偏离标准模型预言值,从而可以用来探索标量和张量新物理算符的效应。 其次,虽然T-→ωπ-vτ是探测二类流的场所之一,但在标准模型中,一类流对该过程仍起主要贡献,而目前对一类流的研究仅停留在标准模型层次,并无过多的工作来考虑超出标准模型的一类流的贡献。因此,我们在模型无关的低能有效场理论框架下研究了τ-→ωπ-vτ过程中由新物理引起的一类流的效应。鉴于τ-→ ωπ-vτ衰变中的张量形状因子未知,我们采用手征微扰理论和共振态手征理论计算了描述真空到ωπ强子矩阵元的矢量和张量形状因子。在这个过程中,我们构造了所需的矢量共振、赝标介子与张量外源场相互作用的手征拉氏量LVTP;并在考虑QCD短距离贡献和谱函数的实验限制的基础上,通过已知的赝标介子有效拉氏量中的耦合常数间接地确定我们所需的共振态手征有效拉氏量中的低能常数。利用得到的描述真空到ωπ强子矩阵元的矢量和张量形状因子,我们预言了τ-→ ωπ-vτ衰变过程中前后不对称的分布情况,发现其标准模型贡献严格为零。因此,该观测量中的任何非零信号都将是新物理效应的证据。 最后,为了探究τ轻子自旋信息是否会带来其他更明显的新物理信号,我们使用螺旋度振幅的方法保留粒子自旋信息,构造了τ →KSτ衰变中的九个角观测量。同样地,在低能有效场理论框架下,我们预言了这九个角观测量随Kπ不变质量平方q2的分布情况。其中,角观测量Iss2s中标准模型效应和标量新物理效应都严格为零,这表明该观测量中的任何非零的效应都将是张量型新物理算符的贡献。然而,若新物理参数取第一个工作中所得数值结果,则这些角观测量仍无法区分标准模型和新物理的贡献。因此,我们重新定义了对新物理更敏感的、依赖于时间的CP不对称观测量,并得到其随q2的分布情况。同样,可观测量Iss2sACP中标量新物理效应与标准模型效应都为零,是探测张量新物理信号的理想场所。 显然,上述结论非常依赖于对应过程的相关实验数据。伴随着Belle Ⅱ和我国的超级陶粲工厂等大科学实验装置的运行,我们将获得更多、更为精确的τ轻子半轻衰变的实验数据。同时,借助于愈来愈完善的理论研究方案,我们可以通过τ轻子半轻衰变过程,对粒子物理标准模型进行更精确的检验和对超出标准模型的新物理信号进行更有效的探索。

关键词： 微扰QCD   三体衰变   两介子波函数   共振态  

摘要： 与两体衰变相比,B介子三体衰变具有更加丰富衰变道,是精确检验标准模型并测量其参数、探究CP破坏起源和机制、寻找新物理信号等的重要场所。本文采用微扰QCD方法对B介子含粲三体衰变过程B（s）→（?）/DKπ的共振贡献进行了系统研究,即准两体B（s）→（?）/D（R→）Kπ衰变过程,R代表中间共振态。本文中主要考虑矢量共振态K*（892）、标量共振态K0*（1430）和张量共振态K2*（1430）,Kπ则成对的产生于这些中间共振结构。通过引入精确的两介子波函数来描述Kπ介子对之间的非微扰相互作用,精确地计算了B（s）→（?）(R→)Kπ过程以及B（s）→D（R→）Kπ过程的衰变分支比。Bs→D（R→）Kπ过程的理论结果与LHCb的实验结果完美一致。解释了目前的实验观测,同时也为实验的进一步测量提供了理论指引。为进一步验证两介子波函数机制的可靠性,本文利用窄宽度近似并基于准两体计算结果抽取了相应的B介子两体衰变B（s）→（?）/DR的衰变分支比,与实验结果以及现有理论预言相一致。最后指出,该类衰变过程只有树图算符贡献,因此在标准模型框架下,不存在CP破坏,任何明显的CP破坏结果可能预示着新物理信号。