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关键词： 量子不确定关系   修正广义斜信息   修正广义方差   量子信道   修正加权斜信息  

摘要： 量子信息学起源于20世纪80年代左右,是一门融合数学、物理学、信息科学的交叉学科.量子不确定关系是量子力学区别于经典物理的最基本特征之一,在量子信息理论领域有许多广泛的应用,如量子密钥分配、纠缠见证、量子转向和量子计量等.近年来,研究者们基于熵、方差、斜信息等信息量对量子不确定关系进行了广泛而深入的研究.但无论是以何种形式描述不确定关系,优化其下界都是一个困难且关键的课题.本文主要研究基于广义斜信息的量子不确定关系,主要内容如下:第一,利用修正广义方差和修正广义Wigner-Yanase-Dyson(MGWYD)斜信息,引入量子信道的整体不确定性和量子不确定性的概念,探究量子信道的整体不确定性所满足的一些基本性质.此外,建立量子信道的整体不确定性与纠缠保真度的权衡关系以及与交换熵/相干信息的关系.通过几个具体的例子计算量子信道的整体不确定性和量子不确定性的具体表达式,最后,运用实验方案,测量量子态为纯态情形时量子信道整体不确定性/量子不确定性的值.第二,引入加权(α,β,γ)Wigner-Yanase-Dyson((α,β,γ)WWYD)斜信息和修正加权(α,β,γ)Wigner-Yanase-Dyson((α,β,γ)MWWYD)斜信息(算子不一定是厄米的)的概念.探究基于(α,β,γ)WWYD斜信息N个互不交换可观测量和的不确定关系.通过具体的例子,证明我们的结果覆盖并改进了现有的基于Wigner-Yanase(WY)斜信息的结果.最后探究基于(α,β,γ)MWWYD斜信息的N个量子信道和的不确定关系.第三,通过一种新颖的形式,重新定义态关于量子信道的(α,β,γ)MWWYD斜信息.利用算子范数不等式,讨论基于(α,β,γ)MWWYD斜信息的量子信道和的不确定关系更紧的下界,并且发现当β=1-α,(α,β,γ)MWWYD斜信息退化为修正加权(α,γ)Wigner-Yanase-Dyson(α,γ)MWWYD)斜信息时,在特殊情况下,我们的界比现有的界更紧;最后讨论基于(α,β,γ)MWWYD斜信息的酉信道和的不确定关系.

关键词： 硝基芳烃   取代基   瞬态吸收光谱   氢键   电子转移  

摘要： 硝基芳烃化合物是大气中广泛存在的污染物,因其致癌性和致突变性引起了研究者的广泛关注。硝基芳烃的系间窜越效率高,受光照后可产生较高产率的最低激发三重态(T)。T态的长寿命使其易与环境中的酸、碱、氢供体、电子供体等发生反应,即环境中硝基芳烃光照后的主要反应通道。本论文以1-甲氧基-4-硝基萘(Me O-NN)、1-甲基-4-硝基萘(Me-NN)、4-氨基-4’-硝基联苯(NH-BP-NO)、4-硝基联苯(NO-BP)、2-溴-5-硝基噻吩(2-Br-5-NO-TP)为模型分子,利用纳秒瞬态吸收光谱技术和密度泛函理论计算方法,通过获得短时中间体的光谱和动力学信息,揭示了T态硝基芳烃化合物电子转移、质子转移、氢转移等反应的微观机制,以及取代基、芳环结构和溶液环境对T态反应活性的影响。获得了T态Me O-NN(Me O-NN)和T态Me-NN(Me-NN)与一系列电子供体的电子转移反应二级速率常数,利用Rehm-Weller公式分析速率常数与电子供体氧化电势间的关系,得到Me O-NN与Me-NN的还原电势为1.22～1.24 V,溶剂重组能为6.76～7.72k J/mol。获得了Me O-NN、Me-NN与1,4-环己二烯的氢转移反应速率常数分别为(9.77±0.37)×10和(1.12±0.05)×10Ms、与高氯酸的质子转移反应的速率常数分别为(1.75±0.08)×10和(3.53±0.42)×10Ms。反应速率结果说明甲氧基、甲基取代对T态分子的氧化能力、夺氢能力基本无影响,但甲氧基取代的T态分子碱性更强,意味其具有较强的得氢键能力。Me O-NN与三氟乙醇反应的动力学结果说明三氟乙醇二聚体参与反应。这些结果很好的解释了Me O-NN在甲醇溶液中寿命只有300 ns的原因是由于其与甲醇分子形成氢键复合物。Me-NN在甲醇溶液中进行氢转移反应生成自由基(Me-NNH·)。荧光和低温磷光光谱结果印证了Me O-NN和甲醇的氢键复合物的存在。氨基取代使NH-BP-NO、NO-BP与醇分子之间形成的氢键复合物类型不同,导致吸收峰变化趋势差异明显,前者发生蓝移,后者长波长吸收峰相对增强。获得了四氢呋喃溶液中T态NH-BP-NO与1,4-环己二烯夺氢反应的反应速率常数为(1.55±0.08)×10Ms,甲醇溶液中的反应速率比四氢呋喃溶液中更慢,两种溶液中T态NH-BP-NO电子构型均为ππ*。乙腈和甲醇溶液中T态NH-BP-NO与一系列电子供体的电子转移速率变化比四氢呋喃中快;乙腈、四氢呋喃溶液中T态NH-BP-NO和TBA发生质子转移反应,生成NH-BP-NO,最大吸收峰在450 nm。溶剂对NH-BP-NO激发态弛豫具有调控作用,四氢呋喃溶液中NH-BP-NO的荧光量子产率为0.0065,乙腈、甲醇溶液中NH-BP-NO荧光量子产率<0.001。噻吩环的富电子性使2-Br-5-NO-TP具有显著的光碱性质,其T态的质子化产物为2-Br-5-NOH-TP,利用Ware公式分析T态2-Br-5-NO-TP与酸反应的速率常数,获得2-Br-5-NOH-TP的p K为2.36。由Rehm-Weller公式分析T态2-Br-5-NO-TP与电子供体的电子转移二级速率得到其还原电势为(1.58±0.04)V。T态2-Br-5-NO-TP与酚发生质子耦合电子转移反应,产物为夺氢自由基(2-Br-5-NOH·-TP),最大吸收峰在290-300 nm。以上硝基芳烃化合物T态与酸、碱、电子供体、氢供体反应的光谱和动力学研究结果,说明取代基、芳环结构、以及溶剂环境极大地影响T态分子的反应方向和反应活性。这些结果为环境中各种硝基芳烃化合物的光化学反应研究提供了实验依据。

关键词： 健美运动史   上海健身学院   赵竹光   健美运动文化  

摘要： 本文探讨上海健身学院的价值,并追溯健美运动在民国时期由传入到初步构建的发展历程。每一章都研究了上海健身学院的一个方面,它因构建健美运动文化圈而在中国获得了话语权:这些表现技术——著作、杂志、身体练习和体格摄影——进一步调解了通过健身运动的个体自制的健美形态。运用文献资料法、历史分析法和逻辑分析法等研究方法,研究(1)上海健身学院的历史脉络。(2)在动荡的社会背景下,上海健身学院宣传健美运动救国的主要方式。(3)分析上海健身学院如何以著(译)作为纽带,开发训练课程;以刊物为窗口,怎样推动健美运动的发展,扩大学院的影响力,并奠定了健美运动发展的基础。(4)从“培养体系”“竞赛与表演”“文化交流平台”“对女子健美的推动作用”四个角度,研究上海健身学院的价值。研究结论:(1)上海健身学院以倡导体格锻炼为宗旨,重振青年人的尚武精神,培养他们坚强的意志,从而投身抗战,报效祖国。(2)通过《健力美》杂志和各种措施,推广健身知识,提高公众健康水平,并逐步推动了健美运动由上海地区的普及向全国的发展。(3)上海健身学院在人才培养方案上,做出系统的规划。在特殊的历史时期,帮助建立了一个新的机构制度,旨在培养男子气概、力量、美貌、健康和民族主义。(4)上海健身学院的训练体系主要是对训练制度、时间、模式的规定,从而构成的一种专门的系统。(5)上海健身学院从“美是肉体与心灵的健和力的反应,每个人都可以得到美”的观点出发,在不同方面划分“美”的标准,包括姿势、肌肉线条、肌肉质量、体型比例、肤色和整体协调等,重视女子健美,积极促进多元发展。

摘要： 2023年8月25日,新一代人造太阳“中国环流三号”取得重大科研进展,首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行,再次刷新我国磁约束聚变装置运行纪录,突破了等离子体大电流高约束模式运行控制、高功率加热系统注入耦合、先进偏滤器位形控制等关键技术难题,标志着我国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。

关键词： 沥青路面   抗滑性能   BPN   衰变   高温高湿  

摘要： 随着沥青路面建设项目的快速发展,行车安全性引起重视。路面抗滑能力作为评价路面状况的重要参数之一,尽管公路竣工验收时均满足要求,但是随着交通开放后,路面抗滑性能会快速衰减,国内外学者研究发现路面抗滑能力与环境因素具有一定的关联性,因此本文研究沥青路面的抗滑性能在不同温度、湿度、高温高湿和磨耗次数下的抗滑性能。本文选取四种类型的沥青混合料车辙板试件分别为AC-13、AC-16、SMA-13、SSAM-13,采用摆式仪测试不同温度、不同湿度、不同积水量和高温高湿环境条件下的摆值,从而研究上述环境因素BPN变化规律,并分析产生原因,建立温度、湿度、积水量、高温高湿下沥青路面抗滑性能的预测模型。其次,通过动态摩擦系数仪、摆式摩擦系数仪、纹理仪(AMES)测试不同磨耗次数下的BPN与DFT以及路面纹理数据,其中纹理数据包括平均断面深度(MPD)、Ra、Rq,从而研究沥青路面抗滑性能衰变,同时分析磨耗后试件抗滑指标相关性。最后通过摆式测试不同磨耗次数下沥青路面在不同温度以及高温高湿环境下的BPN,建立抗滑衰变预测模型。得到如下结论:高温高湿沥青路面抗滑性能快速下降,随着湿度升高,抗滑性能继续降低但下降速度降低;随着温度升高,抗滑性能下降速度与幅度较湿度更高。温度或湿度沥青路面抗滑性能较高温高湿沥青路面抗滑性能比较中,SMA-13与SSAM-13都较AC型沥青混合料抗滑性能下降程度更小,下降速度更慢,SMA-13与SSAM-13之间抗滑性能的下降程度及下降速度基本相当。四种类型沥青混合料经加速磨耗后,路面纹理数据MPD、R、R以及路面摩擦系数BPN、DFT随磨耗次数的增加而减少,其中BPN与DFT以及BPN与MPD仍能呈现良好的相关性。AC-13与AC-16的BPN与DFT呈现更快的衰减速度和更大的衰减幅度,在温度环境下,SMA-13与SSAM-13的抗滑性能衰减程度更低;高温高湿环境中,AC-13与AC-16的抗滑性能随磨耗次数的增加呈现快速衰减,而SSAM-13抗滑性能衰减程度低并且幅度相对较小。通过不同高温高湿和磨耗次数下沥青路面BPN,进行多元回归分析得出抗滑性能预测模型,用以评价高温高湿沥青路面抗滑性能的可行性。分析高温高湿沥青路面抗滑性能,进行数据拟合,推导出高温高湿沥青路面抗滑性能衰变预测模型。

关键词： 伴随粒子   耐高温   碳化硅   像素探测器   结型场效应管  

摘要： 氘氚聚变反应产生的快中子与伴随粒子存在时间和空间关联,利用该特性可开展磁约束聚变诊断、中子源强测量和中子活化元素成像分析。基于伴随粒子成像的中子活化元素分析方法能够提高瞬发γ能谱信噪比,减少屏蔽材料用量,实现元素三维分布测量,在深空探测和行星地质勘探等领域中具有应用潜力。但是,目前常用的闪烁体伴随粒子探测器的光电转换结构复杂、体积和重量较大,而硅探测器的耐高温能力和抗辐照性能差,无法满足高环境适应性、长寿命、高中子源强的运行需求。因此,需要研究开发新型耐高温、抗辐照和小型化的伴随粒子探测技术。针对以上问题,本论文提出了采用SiC探测器作为伴随粒子探测器,采用SiC-JFET作为前置放大器输入级的耐高温伴随粒子测量方案。开展了 SiC像素探测器的模拟仿真和实验制备,测试了 SiC像素探测器在高温下的电学特性和粒子探测性能,开发了基于SiC探测器的伴随粒子成像元素分析系统,研究了SiC-JFET的高温特性及其用于电荷灵敏前置放大器输入级时的噪声表现,最后开展了 SiC-JFET的实验制备和测试研究。本论文的主要研究内容及结果如下:(1)开展了 SiC像素探测器的设计仿真和制备测试工作,使用TCAD方法模拟分析了场板结构对探测器电学特性和输出特性的影响,实验制备了 SiC像素探测器并开展了性能测试。模拟仿真结果表明,场板结构有助于降低探测器像素边缘的峰值电场,能够降低器件漏电流。实验制备了 3×3像素场板结构SiC探测器,像素尺寸2×2 mm2,探测器在-30 V全耗尽偏压下漏电流小于10 pA。利用陶瓷基板和纳米银膏封装后的探测器在300℃下烘烤5小时后无性能变化,在300℃下漏电流小于1μA。粒子探测实验结果表明,封装后的SiC探测器在150℃以下能量分辨无变化,在300℃时可以稳定输出脉冲信号。(2)设计搭建了基于SiC探测器的伴随粒子成像元素分析系统,测试分析了主要部件性能和系统的元素识别与成像能力。实测SiC伴随粒子探测器对Am-241放射源发出的α粒子的能量分辨率小于1.6%,对氘氚聚变中子伴随α粒子的能量分辨率小于6.8%。测试了伴随粒子成像元素分析系统对石墨样品的元素成像性能,结果表明该系统能够准确识别快中子激发碳元素产生的4.4 MeV瞬发伽马特征峰,能量分辨率小于3%,系统本征时间分辨率小于2 ns,在中子飞行方向上的元素成像空间分辨率好于10 cm,对距靶点70 cm远处的样品的二维成像空间分辨率约为6 cm,可以准确分辨视野范围内随机分布的多个样品,能够获得样品的三维元素分布信息。(3)研究了 SiC-JFET在高温下的电学特性变化及其作为电荷灵敏前放输入级时的噪声贡献,分析了 SiC-JFET的噪声受温度变化影响的物理机制,比较了Si-JFET和SiC-JFET与SiC探测器匹配时的噪声及其随温度升高的变化规律。TCAD仿真结果表明,SiC-JFET具有较好的高温稳定性和较宽的工作温度范围,在25～250℃温度范围内,跨导变化小于31%,在400℃下具备正常工作能力。在成形时间0.1～10μs和温度25～400℃范围内,SiC-JFET的噪声始终比相同结构的Si-JFET低。当匹配小电容SiC探测器时,SiC-JFET在温度高于50℃时具备低噪声优势。当跨导为7.5 mS,与自制SiC像素探测器联合使用时,SiC-JFET在较高温度和较小成形时间下具备低噪声优势。(4)开展了前放用SiC-JFET的制备和性能测试分析,讨论了器件制备方案、关键工艺流程、测试表征和高温性能测试结果。通过自主设计工艺方案和加工条件制备得到了 SiC-JFET。在室温下SiC-JFET的实测沟道夹断电压为-5.4 V,饱和漏源极电流为0.78 mA,均小于仿真结果。室温下的器件跨导为0.35 mS,为仿真值的49%。导致实测值和理论值差异的主要原因包括仿真模型的沟道掺杂浓度和高度偏小,材料缺陷导致载流子迁移率偏小,刻蚀工艺误差导致沟道长度偏大,以及漏源极串联电阻较大。高温测试结果表明,在栅源极接地时,SiC-JFET在室温至200℃下跨导减小约为34%,饱和漏极电流减小约为36%,与仿真结果接近。由于制备工艺问题,工作状态下栅极漏电流密度高达1 mA·cm-2,但是在200℃下仅增大1.3倍,说明SiC-JFET在高温下噪声变化较小,但是还需进一步改进工艺以减小栅极漏电流。综上所述,本研究针对耐高温伴随粒子探测技术难题,提出了基于耐高温SiC探测器和SiC-JFET的解决思路,对SiC像素探测器开展了模拟仿真和实验制备,搭建了基于SiC探测器的伴随粒子成像元素分析装置,全面梳理和剖析了探测器和前置放大器在高温下的噪声变化,对耐高温SiC-JFET的电学特性进行了模拟仿真研究并开展了实验制备和测试工作。本文的研究成果为发展耐高温伴随

关键词： High energy density plasma   Radiation transport   X-ray line polarization   X-ray spectroscopy   High-energy-density  

摘要： Spectroscopy is a powerful utility for noninvasive investigation of high-energy-density (HED) plasma environments with broad application to atomic physics, astrophysics, and HED laboratory physics, including inertial confinement fusion (ICF), making it an inimitable tool for interdisciplinary science. Spectroscopic examination of plasma radiation can yield robust information on plasma conditions such as, temperature, density, size, and elemental composition. Plasma radiation is an atomic fingerprint, providing insight into the diverse microphysics of the complex and intricate plasma system. X-ray radiation, for example, is a signature of ionization kinetics in mid-to-high-Z atoms. X-rays, moreover, are notably valuable for diagnosing HED plasmas, where thermal and nonthermal x-ray features describe, in general, “hot” and “cold” plasmas, respectively. This dissertation focuses on identifying and characterizing nonthermal effects and radiative properties in HED laboratory Z-pinch plasmas. Nonthermal effects describe the interaction of non-Maxwellian electrons or high-energy, external photons with inner-shell electrons in plasma ions, producing distinct radiative signatures which, for example, can diagnose the cooler regions of ICF plasmas as well as plasma accretion around astrophysical compact objects. Z-pinch plasmas are efficient x-ray sources, presenting an attractive platform for laboratory astrophysical studies, such as x-ray-driven emission properties of black hole accretion zones and stellar iron opacity, and for benchmarking spectroscopic codes against plasmas under controlled conditions. In this dissertation, three research projects are presented on two types of pulsed-power Z-pinches of mid-atomic-number material using a suite of experimental, theoretical, and computational techniques. Two projects investigate the role of non-Maxwellian electrons in K-shell Fe, Cr, Ni, and L-shell Mo X-pinch plasmas produced on the Zebra generator at the University of Nevad

关键词： MEMS   原子气室   微波电场测量   里德堡原子   EIT-AT  

摘要： 微波电场的高灵敏振幅检测在通信导航、雷达探测及气象预测等领域具有重要意义。基于里德堡原子微波电场测量的量子传感器技术,提供一种无电阻参与的信号接受方式,因此近年来成为研究的热点。原子气室作为量子传感器的核心敏感表头,其体积对量子传感器的集成化、小型化发展起到决定性作用。在传统制备方法中,原子气室主要采用玻璃气泡吹制形成,其尺寸一般在厘米级别,且需要克服批量化、低成本制备的问题。针对以上问题,本文以微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)制备技术为手段,设计、制备了一种硅基腔体的MEMS原子气室。在搭建的双光子激发里德堡态的差分光路测试平台的基础上,对MEMS原子气室的性能进行了表征,实现了微波场强的检测。论文首先简述了基于经典物理和量子物理方法的微波电场测量的特点,并对原子气室的国内外研究现状进行了详细介绍。其次,简要介绍了碱金属铯原子的基本性质和能级理论,在使用RLC电路模型模拟电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)现象的基础上,开展基于Aulter-Townes(AT)效应的微波电场探测研究。针对MEMS原子气室的微小型化需求,设计了一种“双腔式”气室结构,通过解决气室腔体深硅刻蚀、玻璃/硅/玻璃三层结构阳极键合等关键技术,在4英寸衬底上实现了对5 mm×7 mm×2 mm原子气室的制备和碱金属释放剂的原位填充封装。采用功率为1W的激光对碱金属释放剂进行激活,实现了碱金属单质的原位释放。为了表征MEMS原子气室特性,本文采用双光子激发原子里德堡态的方式。在搭建852 nm探测光和510 nm耦合光双光子激发光路的同时,构建了饱和吸收谱稳频探测激光光路。利用光子吸收实验,分析了不同激光功率下的原子吸收深度,试验结果表明其吸收幅值首先随着探测光光功率的增加成正比例变化,最后幅值逐渐趋于稳定,证明了MEMS原子气室中铯碱金属单质原子的存在。使用探测光差分的检测方式,对MEMS原子气室进行了EIT信号检测,理论分析了“探测光功率”相关EIT幅值变化的原因。在此基础上,对频率为23.887GHz的微波电场进行了测量,实验得到了EITAT分裂间隔与微波源输出功率的6.256±0.240 GHz/√m W线性关系,实现了MEMS原子气室的功能性验证。