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摘要： 《核聚变与等离子体物理》(季刊)是中国核学会核聚变与等离子体物理学会会刊,是中文物理学类、原子能技术类核心期刊,由核工业西南物理研究院主办,1980年创刊,国内外公开发行。《核聚变与等离子体物理》是《万方数据——数字化期刊群》源刊、《中国学术期刊(光盘版)》源刊、《中国科技期刊数据库》源刊、《中国科学引文索引》源刊、《中国学术期刊文摘(中文版)》源刊和《中国学术期刊文摘(英文版)》源刊。本刊本着宣传贯彻科学技术是第一生产力的思想,

关键词： X射线成像   滑动剪切   金属熔体   扩散系数  

摘要： 扩散是金属原子在液态时发生质量传输的主要形式之一,金属熔体的扩散行为与材料科学、冶金科学和固体物理等诸多领域具有密切联系。熔体扩散不仅对金属凝固、玻璃化转变等动力学过程具有重要影响,在工业实践中如熔炼、先进材料设计等方面也具有广泛应用。但是受到测量技术的限制,目前很难获得精确的扩散系数,导致熔体扩散的相关研究进展缓慢。因此,本文基于X射线成像技术结合滑动剪切技术以及多层平动剪切技术,设计出一种能够高精度原位测量金属熔体扩散系数的设备,并通过测量Al-Cu合金的扩散系数验证该设备的可靠性。同时考虑到扩散系数的浓度依赖行为,在Al-Sn合金体系中进行了系统的推导和实验设计,结果表明浓度梯度的选取对于精确测量熔体扩散系数具有重要影响。本文的主要研究结果如下: （1）设计基于X射线成像的原位测量装置,该设备主要分为成像系统、真空系统、扩散台和实验装置四部分。首先对于X射线成像系统,采用高能X射线和CMOS平板探测器,使其具有微米级的空间分辨率,能够有效地分辨微孔、对流和自由表面等因素对熔体扩散的影响。其次对真空腔体进行设计,通过添加透射窗,并使用PI膜和高纯铝膜作为透射窗材料,使真空腔体对X射线成像基本没有影响,而且能够保持较高的真空度。之后,对扩散台进行设计,扩散台主要包括是铝盒、冷却水路和隔热层,由于实验装置安装在扩散台内,为安装实验装置方便,设计可拆卸铝盒,并添加泡沫石墨隔热层和铜管冷却水路,确保扩散台在使用时外部温度不会过高,避免步进电机等装置在高温下失效。最后,对实验装置进行设计,实验装置包括滑动剪切装置和多层平动剪切装置,本文对其进行改进,将其能够与X射线成像系统结合,使得该原位装置能够适用于低甚至无吸收衬度体系的扩散系数测量。 （2）为验证该设备获得浓度分布的准确性和有效性,利用该设备原位测量Al80Cu20合金在不同温度下的扩散系数,发现扩散系数与温度的依赖性符合Arrhenius关系,即该扩散可以看成一个热激活过程。通过非原位测量多层平动剪切装置二次剪切后样品的浓度分布,发现原位测量和非原位测量得到的浓度分布非常吻合,进一步验证设备的可靠性,且测量的973K的扩散数据与前人在微重力下得到的扩散系数在误差范围内一致。 （3）通过考虑扩散系数对浓度梯度的依赖关系,理论推导得到了扩散系数与浓度梯度之间的函数关系,并利用原位滑动剪切技术测量不同浓度梯度下Al-Sn合金的扩散系数,研究浓度梯度对扩散系数的影响,发现浓度梯度小于10at.%时,浓度梯度对扩散系数的影响较小,并且测量得到的扩散系数符合该函数关系。

关键词： 可读性   科普文本   科技翻译  

摘要： 本翻译实践报告基于《中微子的故事——一个微小粒子在宇宙中的重要作用》的第一、二部分的翻译实践过程撰写而成。原作者通过天体物理类科普文本的形式,将相对论、质子、中微子、量子物理学等知识相结合,探索中微子对于物理学发展的重要意义。该文本属于非文学作品中的物理学科普类文本,书中客观讲述中微子等天体物理学相关概念,学术性强,读者理解起来有一定的难度,在内容上的可读性方面颇具挑战。 本报告在深入分析刘宓庆在《新编当代翻译理论》中所阐述的译文可读性的五大因素的基础上,结合天体物理学科普文本的独特属性,归纳提出了针对此类译文可读性的三大原则:即实现语法、语义和语体上的可读性,由此分析在翻译实践中遇到的不可读问题及解决方法。基于合乎语法、语义和语体可读性的个案分析,本报告回顾完成初稿时所遇到的翻译难题及如何运用相关理论提出解决方案。在合乎语法的可读性方面,译者针对性地解决了译文中的逻辑混乱等不可读问题,主要采用了调整语序、改译连接词的方法来增强译文的可读性;在合乎语义的可读性方面,译者调整词语搭配,适当地进行语义重复同现,译文表述更加清晰易懂;在合乎语体的可读性方面,针对译文中存在的表达生硬等问题,译者充分考虑科普文本自身的科学性和文学性,采用加注和“四字格”的翻译技巧,既兼顾了表达上的科学性,也再现了行文的文学意趣。最后一章总结本次实践报告的收获与体会以及科普文本机器翻译的优缺点,指出要想提高科普文本翻译的可读性,需要实现译文的逻辑性、清晰性、科学性及文学性的有机统一。

关键词： 硅纳米线   量子受限效应   电子自旋   态密度   第一性原理  

摘要： 随着器件尺寸的持续微缩和电路集成度的日益提升,传统的硅基半导体器件已逐渐触及微电子器件的物理极限。特别是当器件尺寸缩减至纳米级别时,量子效应变得日益显著,从而对摩尔定律构成了严峻挑战。幸运的是,电子自旋的独特性质为此类问题提供了有效的解决方案。我们致力于研究电子自旋,目的在于利用其独特的电子自旋属性及其相关耦合机制,开发出集成度高、响应速度快且具备可操作性的电子自旋器件。电子自旋的研究对于量子信息计算方面有着重大意义,量子计算机因此应运而生。相对于传统的二进制计算机来说,传统的电子计算机是串行算法,而量子计算机以量子比特作为单位,采用波函数的巨并行算法,有着远超传统电子计算机的计算能力和计算速度快等优势。量子计算通常采用光量子计算编码和电子自旋计算编码两个方面,量子计算机采用电子自旋向上|↑>和电子自旋向下|↓>两种电子自旋状态进行编码,研究纳米材料中的电子自旋态对于发展量子信息储存和计算方面有着重要意义。实现对电子自旋的有效调控与操纵,目前仍是科学界面临的一大挑战,随着对电子自旋的研究,由于硅基材料具有源料丰富和绿色环保等特点,人们发现基于电子自旋的硅基纳米材料的研究有很好的发展前景。而硅材料存在着电子自旋劈裂间隔小,会导致集成上的信息失真等影响,因此寻求硅基材料上的电子自旋劈裂间隔展宽也成为了重要的突破目标。基于此,本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对一维硅纳米线中的能带结构、态密度和电子自旋特性等进行了系统的研究和调控,从而实现电子自旋劈裂能级的展宽,为量子计算领域提供相应的理论支撑。其主要研究内容如下: (1)对纯硅[100]、[110]和[111]纳米线的能带结构进行了模拟计算研究。发现三种取向下的硅纳米线的带隙变化基本都是遵循量子受限(QC)效应的。 (2)对硅[100]纳米线表面的硅氧双键、硅氧桥键和硅氮键局域态中的能带结构、态密度和电子自旋分别进行了模拟计算研究。当硅纳米线的尺寸为0.50 nm时,掺杂形成的局域态中电子自旋劈裂能级间隔会得到大幅的展宽:掺Si=O双键时电子自旋劈裂能级展宽到约320 me V,掺Si-O-Si桥键时电子自旋劈裂能级展宽到约200.34 me V,掺Si-N键时电子自旋劈裂能级展宽到200.69 me V左右。掺杂后的计算研究结果表明,电子自旋态被嵌入在局域态之中并被限制在导带底部,可实现在局域态中的有效隔离与约束,有效避免了其它电子态的干扰。随着硅[100]纳米线尺寸的减小,能带带隙的展宽随之增大,三种不同掺杂键下的电子自旋劈裂能级的展宽现象是由于硅[100]纳米线在进行掺杂之后在导带底形成了局域态,其中的电子自旋态与局域态耦合所产生的一种现象。 (3)对硅[110]纳米线表面的硅氧双键、硅氧桥键和硅氮键局域态中的能带结构、态密度和电子自旋态进行了模拟计算研究。发现硅[110]纳米线的尺寸为0.40 nm时,掺杂形成的局域态中电子自旋劈裂能级间隔会得到大幅的展宽:掺Si=O双键时电子自旋劈裂能级展宽到约532 me V,掺Si-O-Si桥键时电子自旋劈裂能级展宽到约357 me V和掺Si-N键时电子自旋劈裂能级展宽到444 me V左右。随着硅[110]纳米线尺寸的减小,能带结构的展宽随之增加;而电子自旋劈裂能级的展宽也是由于掺杂后的电子自旋态被镶嵌到导带底的局域态中所导致,这种耦合现象能够使电子自旋劈裂能级间隔大幅展宽。 (4)对硅[111]纳米线表面的硅氧双键、硅氧桥键和硅氮键局域态中的能带结构、态密度和电子自旋态进行了模拟计算研究。发现硅[111]纳米线的尺寸为0.54 nm时,掺杂形成的局域态中电子自旋劈裂能级间隔会得到大幅的展宽:掺Si=O双键时电子自旋劈裂能级展宽到约542 me V,掺Si-O-Si桥键时电子自旋劈裂能级展宽到约294 me V和掺Si-N键时电子自旋劈裂能级展宽到160 me V左右。计算结果表明随着硅[111]纳米线尺寸的减小,掺杂硅[111]纳米线能带带隙的展宽也随着尺寸的减小而增大;在掺杂时电子自旋态与导带底的局域态耦合电子自旋劈裂能级得到了的显著展宽。

关键词： 能源管道焊缝缺陷检测   稀疏描述与字典学习   神经网络   自动缺陷检测  

摘要： 管道运输被应用于煤炭、化学产、天然气、电力、石油等资源的运输中,是统一运输网中的特殊组成部分。随着管道运输的广泛使用,管道的检修也变得越来越重要。管道焊接质量主要取决于焊缝成形,焊缝组织性能,焊缝力学性能等几个主要方面,由于不能使用破坏性的检测方法,因此常采用射线检测或超声波检测的方法进行无损检测。目前射线检测使用人工评片的检测方法,结果受主观影响大且效率高,因此为了提高检测效率实现全检测,文章对X射线能源管道焊缝图像自动化检测方法进行讨论。 本课题的研究内容如下: (1)X射线焊缝底片取得的过程中由于测量环境的影响,图像会呈现噪声多、对比度不足、黑度过大等问题,直接对其进行识别容易出现漏报和误报的情况,因此针对这些问题对原始图像进行预处理。首先采用中值滤波法降噪,结合伽马变换增强,提高图像清晰度。然后利用OTSU分割与Laplacian算子相结合,准确分割感兴趣区域,最后运用密度聚类算法,提取出疑似缺陷区域。 (2)将U-net网络和K-means聚类算法相结合,构建一个能够对较大缺陷进行标定和初步特征提取的预训练网络,该网络能够解决较大缺陷样本数量较少且样本不易标定的问题,将未进行标定的较大缺陷样本直接输入预训练网络,得到像素级的标定后的缺陷特征样本,再利用深度卷积神经网络进行学习和缺陷识别。该网络有效的实现了较大缺陷的特征提取,提高了识别准确率。实现了对符合SY/T4109-2020标准的焊缝缺陷类型的全检测。 (3)分别设计开发基于C/S架构和B/S架构的管道焊缝缺陷识别系统,实现了X射线能源管道焊缝缺陷实时检测和在线检测,基于B/S架构的在线缺陷检测系统能够进行图像上传、显示、缺陷识别,并显示缺陷的类型及位置。 (4)应用基于神经网络的X射线能源管道焊缝图像缺陷检测系统完成对较大和较小缺陷的识别,平均检出率到达90%以上。

关键词： 磁星   伽马射线暴   X射线余辉  

摘要： 一颗快速旋转且具有强大磁场的中子星称为磁星,大质量恒星的塌缩和双致密星的合并都可以产生新的磁星。理论和观测研究表明,伽马射线暴(简称伽马暴,Gamma-ray bursts,GRBs)、快速射电暴(Fast radio bursts,FRBs)等灾难性天体爆发现象可以由磁星作为中心引擎供能。本文详细阐述了伽马暴的研究进展,重点介绍磁星与伽马暴之间可能存在的联系。 伽马暴的瞬时辐射,X射线波段平台以及X射线耀发都被认为是来自内部耗散,并且磁星作为中心引擎的螺旋桨回落吸积模型被用来解释上述的观测现象。我们通过在Swift/X-ray Telescope数据库中系统的搜寻存在以上特征的X射线波段光变曲线,我们找到了7个符合条件且已知红移的伽马暴,并且更有趣的是这7个暴的X射线波段耀发和伽马射线波段子暴是同时观测到的。利用磁星螺旋桨回落吸积模型对这7个暴观测数据进行马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)模型拟合。从拟合的结果中我们发现,GRB 140512A和GRB 180329B的参数可以得到有效的限制,然而其他5个伽马暴的参数或多或少的无法得到很好的限制。 另一方面,这个模型需要螺旋桨成分的能量转换效率两倍或者三倍于磁偶极辐射的能量转换效率,甚至更高。这就会导致重子加载问题,也就是抛出大量物质进入到喷流之中,导致喷流被污染,使得喷流无法被加速到相对论速度。我们的结果表明磁星螺旋桨回落吸积模型可以很好的解释一些伽马暴X射线波段的平台特征。但是当此模型涉及到与伽马射线波段辐射和极端相对论喷流相关的重子加载问题时,它就存在着重大理论缺陷。

关键词： 辐射剂量   大视野口腔锥形束X射线计算机体层成像(CBCT)   受检者   铅防护眼镜  

摘要： 目的 探讨大视野（视野FoV高度≥11 cm）口腔锥形束X射线计算机体层成像（CBCT）受检者眼部（晶状体）与口唇部（牙齿）辐射剂量及铅防护眼镜屏蔽效果。方法 选取福州市的站位/坐位扫描与卧位扫描两类大视野口腔CBCT共4台，测量并分析仿真人头颈模体在是否佩戴、有无护边、不同铅当量屏蔽眼镜下的眼晶状体当量剂量Hp（3）(mSv)与口唇部入射体表吸收剂量（mGy）。结果 眼晶状体Hp（3）单次扫描最大值为11.41 mSv。不同设备和防护情况下的数值呈非正态分布，与未佩戴铅眼镜相比，佩戴0.5 mmPb有护边铅眼镜（Z=-2.60,P=0.009）、0.75 mmPb有护边铅眼镜（Z=-3.19,P=0.001）均可使Hp（3）下降，0.5 mmPb无护边铅眼镜的Hp（3）下降无统计学意义（Z=-1.20,P=0.232）;0.5 mmPb有护边铅眼镜与0.75 mmPb有护边铅眼镜的Hp（3）差异无统计学意义（Z=-0.85,P=0.398）。口唇部入射体表吸收剂量：卧位扫描口腔CBCT均值为0.32 mGy,站位/坐位扫描口腔CBCT均值为0.46～7.51 mGy。结论 大视野口腔CBCT对眼晶状体投照辐射剂量大，亟待在设备质量控制检测标准中增加剂量控制技术要求；同时应制定相应的个人防护用品要求，在不影响图像采集情况下，尽量采用较小扫描视野并佩戴围护范围广的铅防护眼镜。

摘要： 我们去医院检查身体时，有时医生会叫我们去拍片。一张小小的胶片就能显示出我们身体内部的状况，这都是X射线的功劳。现如今，X射线不仅广泛应用于医学领域和工业领域，也为我们的生活带来了诸多便利。那么，X射线的发现者威廉·康拉德·伦琴，究竟是怎么发现X射线的呢？