期刊,物理学报 2024年卷3期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

物理学报

中国物理学会，中国科学院物理研究所

主办单位：中国物理学会，中国科学院物理研究所

主　　编：欧阳钟灿

出版周期：半月刊

国际刊号：1000-3290

电子邮箱：wulixb@aphy.iphy.ac.cn

电　　话：010-82649294

邮政编码：100190

地　　址：北京603信箱

物理学报/Journal Acta Physica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEISCI

查看更多>>刊登物理学科各领域中原创性成果的前沿研究综述、研究快讯及研究论文。该刊以论文水平高、创新性强，发表速度快的特点，受到国内外物理学工作者的高度重视，被国际著名的SCI等17种核心检索系统收录。2004年在SCI数据库中，影响因子为1.250。该刊被引频次已连续5年居中国物理类期刊第一位，已达到国际期刊的中上水平。在中信所数据库中，该刊被引频次和影响因子已连续7年居中国物理类期刊第一位，曾多次被评为中国科学院优秀期刊一等奖，荣获首届、第二届、第三届国家期刊奖，2001年荣获中国期刊方阵“双高”（高知名度，高学术水平）期刊和2001，2002，2003，2004，2005年百种中国杰出学术期刊奖。　　　欢迎各省、市、县图书情报界、科技教育界、高科技企业界及广大物理学工作者订阅。

正式出版

收录年代

多晶材料散射模型及识别实验研究

刘昱贺西平贺升平

93-101页

查看更多>>摘要：超声波识别在国防、军事、航空航天、核设施等高科技领域具有重要的应用价值.利用超声波可以实现对个体金属材料的识别,但现有研究侧重于识别材料超声信号差异的算法,缺乏识别机理.本文以 2A12铝合金为例,利用 6个晶粒在尺寸、形状、排布方向以及排列顺序不同时,建立了 10个 2A12铝合金微结构的初级模型,以此类比多晶金属材料的复杂微观结构.利用Comsol有限元软件仿真计算了金属材料不同微观结构中的超声波时域信号,并将回波信号中的的背向散射信号提取为超声指纹.定义了特征差异Q,量化了具有不同微结构的散射模型间的超声指纹的差异.结果表明,微观结构的细微变化也会导致超声信号出现差异,其中晶粒尺寸的变化对信号的影响更为显著.随后提出了超声识别算法,并对 4块形状完全一致的 2A12铝合金样品进行了识别实验.识别结果表明,利用超声指纹可以准确识别出目标样品,且各样品间的超声指纹有显著区别.最后对样品进行了扫描电子显微镜实验,所得电子显微镜图片显示了各样品真实微观结构的形貌与差异,证实了所建立的超声散射模型的有效性.

关键词：

超声散射微观结构多晶材料超声识别有限元方法

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维普
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Janus-Helmholtz换能器的振动模态谐振频率理论分析研究

张羿双桑永杰陈永耀吴帅...

102-111页

查看更多>>摘要：Janus-Helmholtz换能器利用驱动振子纵向谐振与Helmholtz谐振腔的液腔谐振耦合,具有大功率、宽带声发射特性.传统观点认为导纳曲线中低频谐振峰对应液腔谐振频率,而高频谐振峰对应纵振动谐振频率,然而大量的实验研究发现该结论存疑.本文结合一只Janus-Helmholtz换能器实验样机的实验结果,运用等效电路法结合有限元法分析并求解了驱动振子纵向模态的谐振频率,使用有限元法分析并求解了Helmholtz谐振腔的液腔谐振频率.研究结果表明,与传统观点相反,导纳曲线中第 1个谐振峰为驱动振子的纵向谐振,第 2个谐振峰为Helmholtz谐振腔的液腔谐振;Janus换能器 4个大尺寸辐射面带来的可观辐射质量是造成纵向振动谐振频率在水中大幅度下降的原因;Janus-Helmholtz换能器中存在两个等体积的Helmholtz共振腔而非传统认为的仅存在一个共振腔.这些结论对于正确认识Janus-Helmholtz换能器的结构及性能特性起到了正本清源的作用,也为优化创新该换能器的结构、改善换能器的声发射特性提供了技术支撑.

关键词：

Janus-Helmholtz换能器谐振频率等效电路法辐射质量

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声悬浮条件下双水相液滴的蒸发与相分离

贺华丹钟琦超解文军

112-119页

查看更多>>摘要：采用声悬浮无容器处理技术,研究了聚乙二醇-硫酸铵(PEG-AMS)双水相液滴的蒸发与相分离过程.双水相液滴蒸发过程中,液滴赤道直径的平方d2随时间线性减小,同时液滴横纵比γ随时间线性增大.初始处于单相区的液滴随着水分蒸发可以跨越到双相区,进而发生相分离.声悬浮状态下PEG-AMS双水相液滴的相分离分为 3个阶段:首先液滴内部形成富PEG相微滴,然后富PEG相微滴发生碰撞凝并同时向外迁移,最终液滴形成水平分层结构.对比分析了不同横纵比及不同成分的双水相液滴的蒸发和相分离过程,发现横纵比γ越大,富PEG相体积分数越小,则液滴蒸发速率越快;横纵比γ越大,富PEG相体积分数越大,则液滴相分离越快.这些发现有助于深入理解声悬浮条件下液滴的运动特性、蒸发动力学和相分离规律,并为材料的声悬浮无容器制备和加工提供依据.

关键词：

声悬浮双水相液滴蒸发相分离

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非封闭式热斗篷热防护特性

苗钰钊唐桂华

120-126页

查看更多>>摘要：高超声速飞行器在飞行过程中产生大量气动热,高效的热防护技术对保证其正常工作具有重要意义.本文基于热超材料调控热流传播路径思想,针对高超声速飞行器头锥,采用坐标变换法设计非封闭式点变换热斗篷及简化近似的多层结构.COMSOL数值模拟研究表明,两种结构均有效实现导热和辐射热流的热绕流,使部分热量沿头锥表面传播,头锥前端温度显著降低,机体升温速率减缓.但其热防护性能的提升要求材料固相和辐射热导率低于原隔热材料.进一步设计了非封闭式域变换热斗篷,材料固相和辐射热导率均可高于原隔热材料.模拟结果表明,热绕流显著提升了域变换热斗篷的热防护能力,相比于纯隔热材料,头锥前端温度降低达100 K,机体降温达10 K,展现出重要的热防护应用潜力.

关键词：

热超材料坐标变换COMSOL热防护

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基于双柔性电极模拟叉指图案电极的液体介电泳研究

尚修霆陈陶谌静徐荣青...

127-133页

查看更多>>摘要：介电泳通过非均匀电场作用于介电液体内偶极子影响表面润湿性,实现液滴接触角可调,克服了电润湿效应的接触角饱和限制,但其驱动电极需图案化处理,难以实现实用的三维可调光学器件.本文采用外裹绝缘介电层且互不导通的双柔性电极缠绕于平板基底形成二维平面线墙,模拟叉指图案电极以驱动液体介电泳,给出了"液滴-叉指平面线墙"模型的接触角与电压理论关系.在 0-250 Vrms电压范围内实验测量的接触角变化可达32°,符合上述理论关系,为构造液体介电泳三维可调光学器件提供了理论和实验基础.

关键词：

液体介电泳效应模拟叉指图案电极柔性电极接触角

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EAST托卡马克钨杂质上下不对称性分布的实验研究

赵伟宽张凌程云鑫周呈熙...

134-142页

查看更多>>摘要：基于EAST托卡马克装置高性能极紫外空间分辨杂质光谱仪,本文首次开展了磁约束聚变装置高Z杂质上下不对称分布的实验研究.实验结果显示,在同向中性束注入期间,等离子体芯部环向旋转速度Vt0 较大,钨杂质上下不对称性较强,且辐射(密度)较强的一侧背离离子B×∇B漂移方向;当从上外偏滤器充气口注入氘化甲烷气体后,Vt0 迅速下降,原有上下不对称性发生反转.因此我们针对近似条件下W32+杂质离子特征线辐射不对称因子Iu/Id与Vt0 依赖关系开展了进一步的统计分析.结果表明,Iu/Id正相关于Vt0,当Vt0<20 km/s以下时,不对称性发生反转.上述现象从实验角度验证了漂移动理学的理论预测,说明环向旋转带来的离心力影响了杂质离子平行于磁场方向的动量守恒,作为直接诱因,造成了高Z杂质密度的上下不对称分布,进而影响辐射的分布.本文对钨杂质上下不对称性分布的实验观测为进一步开展高Z杂质极向输运的机理研究打下了坚实的基础,并为今后聚变堆高Z杂质控制提供重要的参考.

关键词：

EAST托卡马克杂质上下不对称性磁场方向偏滤器充气

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品质因数对TM02模相对论返波管工作模式影响

李雨晴王洪广翟永贵杨文晋...

143-153页

查看更多>>摘要：结合理论分析和数值模拟,研究了TM02 模过模结构相对论返波管的模式竞争机制.理论推导得到波纹波导中混合模式与圆波导中对应模式的近似关系,以近似模式作为波导输入来计算包含的高频结构S11 参数曲线,分析各模式的品质因数.三维粒子模拟结果显示,当TM02 模式的耦合阻抗优势明显时,束波作用点基本不受两端反射影响,输出的其他模式微波主要是由互作用模式转换而来;当耦合阻抗优势不明显时,品质因数的改变会影响束波相互作用,起振模式随之变化.各模式群速度接近时,谐振对工作模式的影响的实质是末端反射主导下的品质因数对模式的影响.品质因数和耦合阻抗对返波管工作模式的共同作用为在输出模式稳定的前提下优化输出功率、降低磁场提供了更大空间,使用多目标优化设计算法对相对论返波管进行优化,最终三维模拟得到的返波管输出功率达到534 MW,TM02 模式输出功率占比94.95%.

关键词：

相对论返波管模式竞争非轴对称模式粒子模拟

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冷却速率对La基非晶合金β弛豫行为和应力弛豫的影响

孟绍怡郝奇王兵段亚娟...

154-164页

查看更多>>摘要：β弛豫行为及应力弛豫是探索非晶合金微观结构非均匀性的重要切入口.β弛豫行为及应力弛豫与非晶合金扩散、玻璃转变行为以及塑性变形等密切相关,探究它们之间关联有重要科学意义.本文以典型的La基非晶合金作为研究载体,系统地探究了通过不同冷却速率所得块体样品与条带样品的β弛豫特征及应力弛豫行为.结果表明,冷却速率是控制玻璃体系能量状态,进而影响其物理力学性能的重要参数.冷却速率越大,低温内耗更大,对应β弛豫激活能更小,β弛豫行为在温度谱中展宽更大,表明高冷却速率导致原子移动性更大,微观尺度结构非均匀程度更高.基于应力弛豫测量与分析,发现高冷却速率变形特征时间减小,归一化应力衰减幅度更大,在外加力场作用下更易变形,变形单元更易激活以容纳结构形变.本研究为进一步厘清非晶合金β弛豫、变形及微观结构非均匀性之间关联提供了思路.

关键词：

非晶合金β弛豫冷却速率应力弛豫微观结构非均匀性

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新型空间太阳能电池用的钙钛矿薄膜与器件的电子辐照效应

罗攀李响孙学银谭骁洪...

165-174页

查看更多>>摘要：钙钛矿太阳能电池由于具有高效率、低成本、高比功率以及明显优于硅基和Ⅲ-V族化合物太阳能电池的辐照抗性等优点,被认为是新型空间太阳能电池的有力竞争者之一.目前,人们重点关注钙钛矿太阳能电池的辐照效应,而对核心的钙钛矿薄膜的辐照损伤机理研究较少.本文首先利用蒙特卡罗法模拟预测了钙钛矿太阳能电池的电子辐照效应,然后结合电子辐照前后钙钛矿薄膜的微观组织结构表征和光学/电学性能对比,阐述了薄膜的辐照损伤机理,并对钙钛矿太阳能电池的电子辐照可靠性进行了评价.研究表明,混合阳离子钙钛矿薄膜与太阳能电池表现出优异的电子辐照抗性.即使在累计剂量达 5×1015 e·cm-2 的 100 keV电子辐照下,电池依然可保持 17.29%的平均能量转换效率,维持了约 85%的初始效率水平.本研究为新型空间太阳能电池的抗辐照加固设计提供了理论与实验依据,有助于提高新型空间太阳能电池的服役性能与可靠性.

关键词：

钙钛矿薄膜钙钛矿太阳能电池电子辐照损伤机理

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重离子辐射对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管低频噪声特性的影响

吕玲邢木涵薛博瑞曹艳荣...

175-182页

查看更多>>摘要：采用181Ta32+重离子辐射AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管,获得器件在重离子辐射前后的电学特性和低频噪声特性.重离子辐射导致器件的阈值电压正向漂移、最大饱和电流减小等电学参数的退化.微光显微测试发现辐射后器件热点数量明显增加,引入更多缺陷.随着辐射注量的增加,电流噪声功率谱密度逐渐增大,在注量为 1×1010 ions/cm2 重离子辐射后,缺陷密度增大到 3.19×1018 cm-3·eV-1,不同栅压下的Hooge参数增大.通过漏极电流噪声归一化功率谱密度随偏置电压的变化分析,发现重离子辐射产生的缺陷会导致寄生串联电阻增大.

关键词：

重离子辐射氮化镓高电子迁移率晶体管低频噪声

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