尤郑昀_中山大学粒子物理研究2015-2016

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深圳综合粒子设施研究院博士后2023年自然科学基金发放名单

深圳综合粒子设施研究院博士后2023年自然科学基金发放名单深圳综合粒子设施研究院博士后2023年自然科学基金发放名单深圳综合粒子设施研究院是中国重要的科学研究机构之一，致力于推动粒子物理学的前沿研究，培养和培训高层次科学研究人员。

为了促进博士后研究以及支持博士后的科学研究项目，深圳综合粒子设施研究院每年都会向博士后研究员提供自然科学基金的资金支持。

本文将介绍深圳综合粒子设施研究院博士后2023年自然科学基金发放名单，该名单涵盖了一系列优秀的科学研究项目，旨在推动科学研究的进展和创新。

1. 陈明，生物医学工程专业项目名称：“基于人工智能的医学图像分析与诊断研究”资助金额：30万元研究内容：该项目旨在通过开发先进的人工智能算法，实现医学图像的自动分析与诊断。

研究重点包括深度学习算法的开发、医学图像分割与配准、医学图像特征提取等方面。

2. 王强，物理学专业项目名称：“超导材料中的电子间相互作用研究”资助金额：50万元研究内容：该项目旨在研究超导材料中的电子间相互作用机制，揭示超导材料的微观物理特性，并通过调控电子间相互作用实现超导温度的提高。

研究重点包括电子结构计算、材料合成与性能表征等方面。

3. 张露，化学专业项目名称：“无机纳米材料在催化反应中的应用研究”资助金额：40万元研究内容：该项目旨在研究无机纳米材料在催化反应中的应用，开发高效的催化剂，并探索其在有机合成等领域的应用潜力。

研究重点包括纳米材料的制备与性能调控、催化反应机理的研究等方面。

4. 李明，计算机科学专业项目名称：“基于深度学习的大规模数据处理与分析”资助金额：60万元研究内容：该项目旨在开发高效的深度学习算法，以处理与分析大规模数据。

研究重点包括分布式深度学习、大规模图像处理与分析等方面。

5. 张军，机械工程专业项目名称：“先进复合材料的设计与制造”资助金额：45万元研究内容：该项目旨在开发先进的复合材料的设计与制造技术，提高材料的强度、刚度和耐久性。

为大亚湾实验室新中微子振荡建造刻度系统

为大亚湾实验室新中微子振荡建造刻度系统
《实验室研究与探索》编辑部
【期刊名称】《实验室研究与探索》
【年(卷),期】2012(031)012
【总页数】2页(P前插23-前插24)
【作者】《实验室研究与探索》编辑部
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡模式 [J],
2.探寻“幽灵粒子”——记2016年度国家自然科学奖一等奖获奖项目“大亚湾反应堆中微子实验发现新的中微子振荡模式” [J], 孙秋霞
3.大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡 [J],
4.大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡 [J],
5.为大亚湾实验室新中微子振荡建造刻度系统(续) [J], 本刊编辑部
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兰州大学核科学与技术学院2019年硕士研究生招生拟录取名单(粒子物理与原子核物理)

备注：粒子物理与原子核物理专业拟定招生计划共14名，其中已录取推免生5名。研究生院追加5个招生指标，综合学院整体情况和复试情况，分配到粒子物理与原子核物理专业2个招生指标，按粒子物理与原子核物理专业与技术学院2019年硕士研究生招生拟录取名单（粒子物理与原子核物理专业）
复试成绩序号姓名考生编号初试成绩复试笔试 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 魏军奎李元弘刘永辉郭明伟黄政林王权晓陈岱远刘宁丁士缘魏明轩张正宏 107309021004395 107309021004400 107309021004401 107309021004391 107309021004398 107309021004386 107309021004399 107309021004384 107309021004382 107309021004402 107309021004404 401.0 395.0 359.0 371.0 328.0 328.0 364.0 373.0 350.0 317.0 344.0 84.5 84 90 81 94 92.5 85.5 85.5 87.5 89 69 复试面试 85.967 87.667 87.067 80.967 84.033 84.933 76.467 71.900 73.333 81.267 79.400 82.790 82.600 80.020 77.590 76.810 76.780 76.440 75.970 74.500 73.880 72.020 粒子物理与原子核物理粒子物理与原子核物理粒子物理与原子核物理粒子物理与原子核物理粒子物理与原子核物理粒子物理与原子核物理粒子物理与原子核物理粒子物理与原子核物理粒子物理与原子核物理粒子物理与原子核物理粒子物理与原子核物理总成绩拟录取专业

中子预辐照损伤对钨中氢滞留行为影响机制的多尺度模拟

原子与分子物理学报JOURNAL OF ATOMIC AND MOLECULAR PHYSICS Vol.38No.3 Jun.2021第3"卷第3期2021年6月中子预辐照损伤对钨中氢滞留行为影响机制的多尺度模拟郑淇蓉1!)，刘俊1!)，李鹏迪2,魏留明1!)，李永钢1!)，曾雉1!)(1.中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所材料物理重点实验室,合肥230031；2.中国科学技术大学科学岛分院，合肥230031；3.河南大学物理与电子学院计算材料研究所，开封475004)摘要：高温等离子体作用下的中子辐照损伤和氢氢滞留行为一直是聚变堆钨基材料面临的两个关键问题，尤其是预辐照损伤对氢氢滞留的协同作用.鉴于制约因素的复杂性和实验上的困难，相关基础问题的理论研究至关重要.我们基于发展的顺序多尺度模拟方法研究了多晶钨的中子预辐照照伤及其对低能(20eV)氢注入下缺陷动力学演化和氢氢留分布的影响.通过定量对比有无中子预辐照的多晶钨中氢的滞留行为，们们发现中子预辐照照伤产生的稳定空位团簇作为新的氢捕获点，加剧了氢在近表面处的滞留和表面损伤，限约了其向深度的扩散，从而导致了低能氢氢留量的急剧增加.相关关果将直接为实实等离子体环境下聚变堆堆基材料的辐照照伤和氢氦效应提供理论指导与预测.关键词：钨基材料；预辐照照伤；氢氢留；多尺度模拟中图分类号：O56文献标识码：A DOI：10.19855/j.l000-0364.2021.033001Influence mechanisms of neutron pre-irradiation damage on hydrogenretention is trngsteu:A multiscaU modelingZHENG Qi-Rong1，2,LIC Jun1'2,LI Peng-Di1'3,WEI Liu-Ming1，2,LI Yong-Gang1'2,ZENG ZhI2(1.Key Laboratory of Materials Physics,Institute of Solid State Physics,HFICS,Chinese Academy of Sciences,Hefei,230031,China；2.Science Island Branch of Graduate School,University of Science and Technology of China,Hefei,230031,China；3.Institute for Computational Matesais Sciencc,Depaiaent of Physics,Henan University,Kaifeng475004,China) Abstract:Neutron radiation damage and H/He retention behayior undes high-temperatura plasma iiadiation ara two bey issues for tungsten(W)-based materiaii ii fusion reactori,especialiy for the synegistic effect of pra一irradiation damage on H/He retention.Consideang the complexity of constrainii and the diffculties in ex-perimenW it is thus of vital impoyanca1w perform related theereticai reseerches on10x1basic issues.We study the neutron pra一ivadiation damage and its effects on defect dynamic evolution and H retention distribution un-des low-eneray(20eV)H exposure based on a developed sequential multiscaie simulation method.Through the quantitative compaason of H retention behaviOT in polycrystalline W with oe without neutron pre-ioadiation, we found teat pre-imadiation damage acts as new trapping sites foe H,which aggravates H retention and damage neaaRuaeace aom oe H d o e u Roon oneodepeh%and ehuRaeRuaeon adaamaeoconcaeaReon eheamouneoeaow-eneagy H retention.The results will directly proviae t heoreticai support and prediction foe radiation damage and H/He e e ceson W-based maeeaoaasundeapaasmaoneeaaceoon.Key words:W-based materials；Pre-irradiation damage；Hydegn retention；Multiscale modeling收稿日期：2020-D5-27基金项目：国家磁约束核聚变能发展研究专项资助(2018YEF0308100)；国家自然科学基金！11975018,11775254,11534012)；科学挑战项目专题(TZ2018004)；中国科学院青年创新促进会会员项目(2016386)作者简介：郑淇蓉(1994—),女，福建南平人，硕士研究生，核材料辐照效应的多尺度模拟研究.E-Diail:qrzheng@theoro, 通讯作者：李永钢.E-mail:yyli@theoro,第38卷原子与分子物理学报第3期1引言鉴于其低的溅射产额、嬗变几率和氟滞留量以及良好的热性能和机械性能，钨（W）已作为ITER聚变装置偏滤器中面向等离子体材料组件的主要应用材料，并被认为是未来DEMO和CFETR 等聚变示范堆的主要候选材料[+，2]-在磁约束聚变装置中，鸨基面向等离子体材料将会面临高温（＞500k）,高热流（瞬态高达~20MW/n?）,由D-T核聚变反应产生的低能（1_100eV）、高束流（高达10%匕"）的D/T/He离子和高能中子（14.1MeV,束流1018m-2s"）冲击的极端环境[3]-等离子与材料的相互作用会产生辐照诱导点缺陷（间隙（SIA,I）和空位（V））、位错环、空洞和和变元素等，从而引起滞带留以及微观结构的改变⑷-中子与氢氮的协同辐照效应将进一步导致严重的宏观材料损伤，如裂纹、表面熔化和材料脆化/肿胀/起泡/开裂等材料热/力学性能的降的5,6]-这将会严重影响面向等离子体材料的使用寿命-由于其自持以及材料宏观损伤均与氢氮滞留有关，为了促进未来核聚变装置中面向等离子体材料的研究与开发，氢氮在磁基材料中的滞留行为和损伤机制的系统研究至关重要[7]-一般地，新型材料设计和剧烈辐照环境均会引入各种复杂微结构，共同影响材料的抗辐照性能和氢氮滞留行为'"，9]-尤其反应堆高能中子辐照对对基材料中氢氮滞留行为的影响受到人们长期广泛的关注-中子辐照引起的晶格缺陷会俘获氢同位素，从而引起W中氢同位素滞留量的增加.因此，在评估面向等离子体材料中的滞带留时必须考虑位移损伤的俘获效应[10]-长期以来,由于缺乏聚变中子子，实验上主要使用高能（~ MeV）离子辐照'和裂变堆中子辐照'10,14,15（来研究位移损伤对W中氢同位素滞留和脱附行为的影响-实验发现不管是顺序还是协同离子辐照或者是中子辐照，均会增加损伤区的氢滞留，同时高温退火会有效降低损伤对氢滞留的影响.然而,实验仍无法直接观测跨时间尺度的缺陷动力学演化过程，也很难确切给出出中氢滞留行为与中子辐照损伤间的制约关系，甚至存在诸多争议，因此相关理论模拟研究更加迫切和重要-理论上，由于材料的辐照损伤效应是一个长时间、跨空间尺度和多种微观机制耦合的复杂动力学行为，因此对氢中氢氢滞留行为影响机制的跨尺度理论模拟需要构建多尺度缺陷动力学模型框架来实现•目前，人们通常采用连续的扩散一俘获！Diffusion-T ra ppi n g,D-T）唯象模型[+6,+7（、离散的动力学蒙特卡洛！KMC）模型'18，19（、稳态速率模型（CRT）'20,21（和非稳态的团簇动力学模型（Cluster Dynamic,CD）'18,22（来模拟基料中的氢氢滞留行为.D_T模型简单、高效，可以定量拟合实验测量结果-但是由于引入过多近似和经验参数，忽略了大量微观动力学细节，D-T模型很难准确、详细地给出氢氢和缺陷的微观状态、分布及其相互作用机制等信息'21（.KMC算法内在包含了缺陷间空间关联和体系的随机效应，具有较高的准确性•但其受到计算量和复杂度限制，只适用于处理短时间（ns-s）、小尺寸（nm-"m）、低辐照剂量（＜1dpa）和中等缺陷密度（受限于体系尺寸）的物理体系，很难模拟高能中子辐照对氢氢滞留的影响•而CRT模型对应于高温极限，无法得到低温（＜700K）下的氢在滞留行为'却由于不受时间，空间尺度和辐照剂量的限制'+8（,以及方法本身的高效性，CD模型已经成为研究与中缺陷长时间动力学演化和氢氢滞留行为的首选方法之一.已有CD模拟结果显示离子一均匀中子（点缺陷对产生源项）协同辐照产生的缺陷会阻碍氢氢向体内的扩散以导致氢氢主要在近表面区域滞留，且总滞留量增加，易形成表面损伤[22]-然而，目前为止，还没有相关理论模拟探讨过真实反应堆中子能谱预辐照损伤对氢氢滞留的关键影响因素，及其与材料中位错/晶界等固有缺陷的协同作用和竞争机制.另一方面，传统的CD模型通过忽略缺陷的空间关联效应来提高计算效率，得到的中子辐照缺陷的尺寸分布存在很大误差甚至错误[24],因此无直的论讨与照损伤对氢氢滞留行的响响为此，本工作通过自主发展的一套顺序多尺度缺陷动力学模型，模拟在反应堆中子预辐照后,低能（20eV）H离子辐照条件下氢在多晶基中的滞留行为，并研究中子预辐照损伤与材料中位错/晶界等固有缺陷协同作用对氢中氢滞留行为的影响机制-同时考虑级联内缺陷空间关联效应，较大程度地修正了氢滞留分布.相关研究方法和结论将为聚变堆中面向等离子体材料的表面损伤和氢氢效应等问题给出分析方案和理论指导•2计算模拟方法2.1模型和方法处理针对材料辐照损伤效应，我们已经建立了一第38卷郑淇蓉，等：中子预辐照损伤对钨中氢滞留行为影响机制的多尺度模拟第3期套基于参数传递的顺序多尺度缺陷动力学模型框架，重点将描述粒子初级辐照损伤的三维蒙特卡洛自主软件（IM3D'）d（）与描述缺陷长时间动力学演化的团簇动力学自主模型（IRadMat'"，旳）进行耦合•并针对材料的中子辐照损伤和H/He滞留问题的差异性建立了两套跨尺度动力学模型方案.对于高能、低通量中子/低能、高通量离子辐照，分别考虑/不考虑kmc单级联退火来计及缺陷空间相关效应.这里，计及级联内缺陷空间关联效应的团簇动力学模型又称作CD-SC'”].该模型框架已成功应用于研究不同辐照条件（如离子能量、通量和温度）下多晶钨/铝中的H/He滞留[26,2",2A],；在铁中的脆化微观机制[30]以及铁的中子辐照损伤机制[3+]-模型中包含及下几个近似：1）基本缺陷类型包括：I,V,H以及由他们形成的复杂缺陷（自间隙原子团簇（I）,空位团簇（V）,HI以及氢一空位团簇！H m V n）,其中m和代表团簇中包含的点缺陷个数）；固有缺陷（位错线！DL）和晶界（GB））以及中子预辐照产生的稳定存在的初始缺陷团簇（I和V?）-2）只有I,I）,V和H是可动的，其它缺陷（团簇）是不可动的-3）基本的反应类型如表1所示.表1中子一H离子辐照W的缺陷间的反应类型.Table1Reactio?types i?neutron-H irradiated tungsten.反应类型/+Y，05+1,5)+15+Y-Y-I+H,HI5+HX1+52+I+H@V)—H@V_Y+5),5)一V+V),V)+1V+HI—H V+H@V)，H@V)+1H+V，HV)H+H@V)，H@+1V) &+8,8-(&=II,V,H)&+S，S-&=II,V,H) 2.2主方程的建立通过考虑可动缺陷随深度的扩散以及与其它缺陷之间所有可能发生的反应，不同类型缺陷浓度随时间和空间的演化可可由一组一维扩散一反应的主方程来描述[22,26-29],-=1+8v2>+%----（'（（-'，-）C-一（（-,-'）]-L-,⑴$其中>代表特定时间-下缺陷团（（=I,V,H, I,V?,HI和H m V?）的浓度，I,8-和分别代表可动缺陷！（=I,I）,V,H）产生、扩散和吸收速率.（（-,-表示缺陷团簇（'向缺陷团簇（转化的速率.方程1右侧四项分别代表缺陷的产生项！H离子和中子辐照）、扩散项（随材料深度）、反应项（包括正、逆反应）和吸收项（固有缺陷的吸收等）-2.3微结构缺陷吸收项2.3.1固有缺陷（位错/晶界）吸收项模型同时考虑固有缺陷（晶界和位错）的影响，作为辐照过程中可动缺陷的重要吸收项.晶界和位错对可动缺陷（（=I,I）,V,H）的吸收强度！％G b和％D l）分别由晶粒尺寸!和位错线密度.来估计[28]-其中位错线对可动缺陷（I,V, H）的吸收效率通常分别设定为1.2、1.0和1.0.同时考虑位错和晶界对H的发射作用，固有缺陷对其吸收率J h可可表示为，J h=%gb8h[>-C iA-Hexp(-E b G B_H)]+K：l8h C h[-C DL_H exp(-E b D L_H)](2)其中8”代表H原子的扩散系数；C b_和C dl_分别代表H原子被晶界和位错俘获的浓度；E l-和E D l-h分别代表H与晶界和位错的结合能.2.3.2中子预辐照损伤对于高能中子辐照，需要考虑KMC单级联退火来计及缺陷空间相关效应从而修正基于平均场近似的CD模型得到的缺陷团簇的尺寸分布[27]-具有特定能谱分布的反应堆中子入射到材料中,与材料晶格原子发生相互作用•其中部分晶格原子从晶格处离位并与近邻原子碰撞，进而产生级联以形成材料的初级损伤•这些离位原子称为初级碰撞原子！Primaro k?ock-o?atomt,PKAs）-为了描述真实中子辐照产生的初级辐照损伤，依据中子能谱使用三维中子输运软件包（如Gea?t4[32]和MCNP5[33]）或者基于散射矩阵转换法的SPECTRA-PKA软件[3C]统计得到PKA的积分能谱-根据能谱抽取不同能量的中子诱导的PKAs放进IM3D的模拟盒子，通过“全级联”模型追踪其级联轨迹-然后将IM3D产生的三维空间分布的级联离位缺陷作为实体KMC（OKMC）的级联数据库，利用开源OKMC程序MMonCa模拟单级联缺陷在定定的分传时相缺火来的过来计计缺级联缺的陷陷空相效联应类,描统计的陷陷尺寸分布作为第3"卷原子与分子物理学报第3期«A J £U - A 6」e £a a d.M N .E O u ) xny uoznaNeutron energy (eV)PKA energy (keV)中子谱PKA 谱中子辐照损伤多尺度模型10°1011O 2 103Size (n)长时间演化IRadMat1E-510°101 Size (n)级联退火初级损伤图1材料中子辐照的多尺度模型.Fig. 1 The multiscale model of neutron radiation damage in materials.CD 产生项的分布函数进行长时间动力学演化•计及空间关联的模型细节可参考其它文献中的详细说明'•中子辐照钨的多尺度模拟框架如图1所示.中子预辐照产生的稳定缺陷团簇！ 6和V ）将作为后续低能；离子辐照W 中缺陷团簇动力学的初始缺陷分布•2.4低能高束流离子诱导的点缺陷分布实验表明，低能高束流的氢同位素等离子体辐照到钨表面时可以在在表面附近由于局域高浓度的氢导致晶格应变而产生辐照诱导缺陷'35（.能H 离子辐照（无法产生离位缺陷）诱导的表面损伤分布无法用MC 模型估计•因此对于低能H 离子辐照的情况，我们通过引入离子诱导的缺陷来估计弗伦克尔点缺陷对的产生.离子诱导的弗伦克尔缺陷对浓度①与深度和时间的关系可以表示为两:）（P-"① 1 - ex p ' - （ 1 -厂）/*%（ p ）（ +（3）其中，5是H 离子束流；厂是反射系数；%（P ）是H离子导致的弗伦克尔对的深度分布（一般近似取为高斯分布）；+是缺陷的产生率；①m 是缺陷的最大浓度•该模型的可靠性已经通过与实验的定量对比获得验证'3，，'BL3结果和讨论3・1中子预辐照损伤分布和模型验证为了得到更加可靠的模拟结果，需要合理地选取相关物理参数•结合第一性原理和分子动力学（DFT 和MD ）模拟或实验测量获得的缺陷之间相互作用参数（结合能、迁移能、形成能和扩散系数前置因子等）如下表2所示.对于大尺寸缺陷团簇与可动缺陷间的相互作用参数（结合能等），可根据已有文献中的小尺寸缺陷团簇的原子尺度计表2表中缺陷间相互作用的基本物理参数•Table 2 Basic physical parametero of defeai interaction usedin tungsten.参数符号数值参考文献晶格常数3. 1652 A[38]复合半径r IV0. 7 nm MD最大缺陷浓度 3. 15 x 1027m -3[36]缺陷产生速率+1 x10-3[36]位错线密度P d1012m-2[28]SIA 前置因子81.73 x10_"m 2s S [39]V 前置因子d V9.94 x10- 9m 2s- 1[39]V 迁移能1V1.66 eV[38]SIA 迁移能0.013 eV [38]V 形成能3.537 eV[40]SIA 形成能9.463 eV [40]V ）结合能0.405 eV[40]A 结合能E G1.768 eV [40]H 前置因子d D4. 1 x10- 7m 2s - 1[28]H 迁移能0.22 eV[38]H 形成能 2.45 eV [28]H-I 结合能0.33 eV[28]DL-H 结合能^DL-H1.0 eV [13]GB-H 结合能^GB-H 1.2 eV [13]离位能190 eV[41]第3"卷郑淇蓉，等：中子预辐照损伤对钨中氢滞留行为影响机制的多尺度模拟第3期算结果进行数值外推获得'3"（-为了验证我们的模型，首先将计算结果与已发表的低温低剂量HFIR堆快中子辐照高纯度单晶钨的一列正电子湮灭光谱实验结果进行直接对比'42（-首先，基于HFIR堆中子PKA能谱，使用IM3D随机抽样25OO个PKA产生初级辐照级联数据库•然后将这些级联在MMonCa中模拟1OOOO 次特定时间单级联退火过程来计及级联内缺陷的空间关联效应，以确保CD产生项分布函数的统计准确性（误差＜3%）.此外，MMonCa模拟盒子尺寸需设置得足够大（5OO a O x5OO a O x5OO a O），以确保在单级联退火过程中没有缺陷可以越过边界-根据实验，平均辐照速率为2.3X1O-7dpa/s，两个辐照剂量分别为O.OO4dpa和O.O2dpa，辐照温度为363K.因为实验最大辐照剂量为O.O2dpa.通过使用Greenwoode-Game-模型'43（，可预测材料硬变速率非常小，不太可能有缺变元素的积累,因此可以近似认为在被表征的样品中仅存在辐照损伤和缺陷团簇•因为在单晶W中可以很大程度地避免晶界或杂质对辐照产生缺陷的影响'42（，些里只考虑位错的吸收效应.实验没有给出辐照样品的位错线密度，根据文献'2"（，我们一般设定位错线密度的典型值为1O12m3图2（a）显示了O.OO4dpa辐照剂量下CD-SC和传统CD模型分别得到的缺陷尺寸分布，其中OKMC单级联退火的常数时间-为54ps，与理论公式'27（的计算值一致.可以看出CD-SC和CD模拟结果有很大的差异，这是因为传统CD模型忽略了级联内的空间关联效应诱发的级联内缺陷复合或成簇现象.传统CD模型以均匀分布的弗伦克尔对作为缺陷演化的产生项，在363K下大量的可动自间隙缺陷将快速扩散并聚集形成大的自间隙团簇.而空位的迁移能很高（1.66eV），在低温下扩散很难激活，又有大量可动自间隙缺陷与空位复合，导致长时间缺陷动力学演化过程中难以形成空位团簇.因此CD模拟得到的I和V n不仅尺寸分布趋势与实验不符合'42，44,45（，还低估了缺陷的总浓度'31（.因为I n和V n可以俘获H原子形成H-V团现，所以确保估计子辐照剂损和的度的和寸分布布对氢滞留模拟有非常大的影响•CD-SC模拟的单晶的不同剂量HFIR堆快中子辐照的空位簇尺寸分布与实验的直接对比如图2（b）所示.从图可以看出：1）空位团簇的尺寸分布与实验一致（随着尺寸增大团簇浓度逐渐衰减）;2）团簇密度与实验定量一致，高剂量下误差仍然在合理范围内（＜1个数量级）.随着辐照剂量的增加，实验出现了饱和现象，但是CD-SC结果未达到饱和.一方面，根据其他实验和理论模拟结果'44,⑸,该剂量下缺陷浓度还远远达不到饱和；另一面，根据缺陷密度与硬度的经验公式'46（，由实验的缺陷分布得到的材料硬度低于理论值.因此可能因为实验选区探测信息的主观性，实验低估了O.O2 dpa辐照剂量下缺陷的浓度•所以CD-SC模型在低剂量下得到的中子辐照缺陷的尺寸分布是合理的.根据图2可以发现中子辐照后，材料内部形成了大量的6和V n.74182111OoooO1C1111GUI)UOAauuaouoo6322oO11<?旦uolebuaouo。

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2019学年物理学基地本科生科研申请项目一览表申请同意

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项目号
项目名称
项目组成员
2019016
超级计算机“天河二号”在BESIII实验的
2019017
粒子探测的模拟与仿真
2019018
超级计算机“天河二号”在COMET实验的应
2019019 人脸识别模型构建
2019020
基于光电检测与神经网络的动作预判技术
项目组成员
指导老师
申请经费总额（元
）
同意资助经费（元
）
课题申请书电子版
负责人
范杨宁冯豪杰尹奕雯
蔡志岗 4000 4000 √ 范杨宁
邓梓彬
蔡志岗 3000 3000 √ 邓梓彬
王钲扬王竞卓王诣轩罗宇翔莫宇浩李锶阳
任蕾杨光昭张韫瑶
朱活良
陈瑞 4000 4000 √ 王钲扬陈晓东 4000 4000 √ 罗宇翔丁喜冬 3000 3000 √ 李锶阳贺远强 3000 3000 √ 朱活良
熊玮韬谢键
江笑旻崔紫淼
唐生黄樾吴城鑫何进肖天琦梁任航袁溪君应悦陈小龙
指导老师
申请经费总额（元
）
同意资助经费（元
）
课题申请书电子版
负责人
姚道新 4000 0
谢长略
姚道新 4000 4000
王冠润
叶鹏 6000 4000
郑力仁
叶鹏 6000 4000
王晗燮
叶鹏 6000 4000
史天朔
金路航
1.请补充负责人信息 2.请补充2份协议书 3.请提交电子版申请书

2018年度广东省自然科学奖拟奖项目

广东省教育厅
信息科学专业评审 Z05 组
广东省教育厅
信息科学专业评审 Z05 组
广东省教育厅
材料科学专业评审 Z06 组
中国科学院广州分院
地球科学专业评审 Z08 组
中国科学院广州分院
地球科学专业评审 Z08 组
序号
项目名称
主要完成人
提名单位/ 提名专家
专业评审组别组代码
广东省教育厅
数学与物理学专业 Z01 评审组
广东省教育厅
数学与物理学专业 Z01 评审组
广东省教育厅
化学专业 Z02 评审组
广东省教育厅
化学专业 Z02 评审组
郑辉（中国科学院广州生物医药与健康研究院）何松蔚（中国科学院广州生物医药与健康研究院）刘晓鹏（中国科学院广州生物医药与健康研究院）孙昊（中国科学院广州生物医药与健康研究院）基于转录因子和李渊（中国科学院广州生物医药与健康研究院）中国科学院 5 小分子调控细胞李响（中国科学院广州生物医药与健康研究院）广州分院命运转换梁丽宁（中国科学院广州生物医药与健康研究院）林立龙（中国科学院广州生物医药与健康研究院）张一心（中国科学院广州生物医药与健康研究院）王付卉（中国科学院广州生物医药与健康研究院）原丽红（广东省生物资源应用研究所）王喆（沈阳农业大学）陈金平（广东省生物资源应用研究所）张树义（沈阳农业大学）蝙蝠特殊生存策 6 刘洋（华东师范大学）略的机理研究林本夫（广州市花都区动物卫生监督所）张俊鹏（沈阳农业大学）何灵江（华东师范大学）左学国（华东师范大学）
基础医学专业评审 Z04 组
大气颗粒物及其内聚成分对人群 8 心脑血管疾病的影响及分子机制研究

空间混合辐射环境器件单粒子在轨错误率预估及不确定度分析方法

第K期 ! ! 张付强等空间混合辐射环境器件单粒子在轨错误率预估及不确定度分析方法
DKL
入射到设备舱中共同作用到电子器件及系统上产生协合效应严重干扰电子设备性能评估选用和任务执行
摘要针对空间混合辐射对器件单粒子在轨错误率的影响基于典型静态随机存储器利用中国原子能科学研究院 ^;#':串列加速器以及钴源总剂量模拟辐照试验装置开展协合效应研究发展了一种器件在混合辐射环境下的单粒子在轨错误率计算方法并利用该方法计算了协合效应影响下的航天器典型任务周期器件的在轨错误率同时分析了器件在轨错误率计算中的不确定度来源并计算了在轨错误率不确定度结果表明对于该类型器件空间混合辐射场导致的协合效应将降低器件单粒子在轨错误率关键词单粒子在轨错误率协合效应不确定度分析混合辐射中图分类号ERDDeAL'*'!!! 文献标志码Z!!!文章编号'===#TD:'8=8K=K#=DKA#=L &'('=*LA:NJd>*8=8:*J1PU(/5*=ALK
'L=9642B4?363C3):> D3:+6,(4)75<*)6E645'=8K':=9642 8LB4?363C3):> A6,7:);),37:46,?:>39)=964)?)D,2@)+<:>U,6)4,)?*)6E645'===8D=9642

空间辐射环境模拟装置与空间辐射生物效应研究进展

4基金项目：国家自然科学基金面上项目(11975283)；国家自然科学基金联合基金项目(U1632271)；国家重大研发计划项目(2021YFA1601400)作者介绍：沈程（1995-），男，博士研究生，E-mail:*******************.cn；刘文静（1986-），博士，副研究员，E-mail:***************.cn。

*沈程和刘文静在本工作中做出了同等贡献。

通信作者：杜广华，男，中国科学院近代物理研究所，研究员，E-mial:***************.cn空间辐射环境模拟装置与空间辐射生物效应研究进展沈程1, 2, #，刘文静1, #，吴汝群1，郭金龙1，牟宏进1，张磊1, 2，赵灿1，毛光博1，杜广华1 2*（1.中国科学院近代物理研究所，甘肃，兰州，730000；2.中国科学院大学，北京，100049）Abstract: The high-energy ionizing radiation exposed to astronauts in the outer space come mainly derived from solar particle events, galactic cosmic rays and high-energy ions in the Earth's capture belt and their secondary radioactive particles. Space radiation exposure is characterized by low dose rates, multi-element radiation, and high linear energy transfer (LET), which are the main risk factors faced by astronauts during long-term space exploration missions in deep space. Space radiation simulation facilities at the ground-based high-energy accelerators and the study of the biological effects of space radiation are of great importance to the scientific grounding for space radiation risk assessment. As an advanced irradiation facility that can provide precise targeted irradiation with single ion, single-ion microbeam is a unique platform for biological effect research that simulates high-energy radiation conditions in space. This paper first introduces the radiation environment for near-Earth missions and deep space exploration, as well as particle accelerator facilities available in the world to carry out ground-based simulations of space radiation in recent years. Finally, the high-energy microbeam facility of Heavy Ion Research Facility in Lanzhou and its application in space radiation biology are introduced. .Progress in Ground-based Simulation Facilities for Space RadiationEnvironment and Their Biological Effects ResearchSHEN Cheng 1, 2, #, LIU Wenjing 1, #, WU Ruqun 1, GUO Jinlong 1, MOU Hongjin 1, ZHANG Lei1, 2, ZHAO Can 1,MAO Guangbo 1, DU Guanghua 1 2*(1. Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou, Gansu,730000.2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100049)摘要：空间环境中宇航员受到的高能辐射主要来源于太阳粒子事件、银河宇宙射线和地球捕获带中的高能离子及其次生放射性粒子。

2019年度广东省科学技术奖-自然科学奖受理项目清单

刘秋香（广东工业大学）
蒋艳平（广东工业大学）
张江水（广州大学）
王均智（中国科学院上海天文台）
河外星系脉泽的多波段
2
陈曦（广州大学）
研究
王金（广州大学）
王洪光（广州大学）
王彪（中山大学）
郑跃（中山大学）
罗鑫（中山大学）
光电功能结构物理特性
3
李晨亮（中山大学）
设计与力学调控研究
王海（中山大学）
罗劲明（中山大学）
5
一等奖
运研究
龙琪（中国科学院广州生物医药与健康研究院）州分院
郭璟祎（中国科学院广州生物医药与健康研究院）
刘文波（中国科学院广州生物医药与健康研究院）
赵丹芸（中国科学院广州生物医药与健康研究院）
包飞翔（中国科学院广州生物医药与健康研究院）
秦大江（中国科学院广州生物医药与健康研究院）
关燕清（华南师范大学）
赵超（中国水产科学研究院南海水产研究所）
王鹏飞（中国水产科学研究院南海水产研究所）
斑节对虾基因资源挖掘郭志勋（中国水产科学研究院南海水产研究所）广东省农业农
7
二等奖
及卵巢发育的分子机制杨铿（中国水产科学研究院南海水产研究所）村厅
林黑着（中国水产科学研究院南海水产研究所）
江世贵（中国水产科学研究院南海水产研究所）
何丹（中山大学附属第三医院）
EB 病毒相关胃癌临床病
12
成娜（中山大学附属第三医院）
理学特征及发病机制
张娜娜（中山大学附属第三医院）
周璐（中山大学附属第三医院）
董敏（中山大学附属第三医院）
朱永红（中山大学）
王海军（中山大学）
毛志钢（中山大学）

中山大学物理学院教研室建设实施方案 (讨论稿)

中山大学物理学院教研室建设实施方案（讨论稿）以建设一流本科教育为出发点，坚持“以本为本”，践行“四个回归”，围绕学校“德才兼备、领袖气质、家国情怀”的人才培养目标，以“五个融合”为核心，进一步加强一流专业、一流课程、一流师资的卓越人才培养体系建设，响应学校全面恢复和加强院系教研室建设的决定，结合物理学院人才培养和教学工作需要，制定本方案。

一、教研室建设目标以教研室为有机单位，完善培养方案和课程地图，审阅教学大纲，明确课程之间的传递性、关联性与互补性，明确教师授课内容，安排教师授课，通过研究前沿教学方法帮助教师成长，培育精品课程及教学名师。

以教研室为抓手，推动教学相关规范、标准、制度考核等相关建设工作的落实，切实提升本科专业人才的培养质量。

二、教研室主要职责教研室是学院基层教学组织的主体，在物理学院领导下，依托物理系、光学与光学工程系、国家级物理实验教学示范中心、公共物理教学部、拔尖人才培养班等五个教学单位，充分发挥教学管理协调功能，依据培养方案，优质保量地完成教学任务。

积极开展科学研究和教学研究，不断提高教学质量和学术水平，深化教学改革。

主要职责包括：1.落实课程教学任务。

2.组织教师集体备课。

3.审核课程教学大纲和教学方案。

4.组织青年教师和新开课教师试讲。

5.开展教学研讨活动。

6.实施教学质量监控。

7.培育精品课程及教学名师。

三、教研室的设置物理学院下设五个教学单位，其中包括物理学、光学与光学工程两个系。

除物理学、光电信息科学与工程（理）两个专业的人才培养外，还负责全校的物理类公共基础课程的教学。

结合学院教学任务及学科发展和一流人才培养的需要，现采用系所、课程群的二级架构设置教研室。

后续视课程发展情况，结合精品课程的建设和教学成果奖的培育规划，再按课程名称设置第三级教研室。

1.公共物理教学部（1）大学物理理论课程教研室负责人：张勇、陈岚负责课程：大学物理（理）、大学物理（工）、大学物理（医）、大学物理（文）等。

中山大学2019级博士研究生奖助金推荐汇总表

附件2
培养单位（签章）：填表人：张宝红
中山大学2019级博士研究生奖助金推荐汇总表
主管领导签字：
填表时间：
联系电话：84113393
序号培养单位
准考证号（10558开头，共15位）
姓名
专业
导师
是否属倾斜是否科研经费
学科
博士计划
推荐等级
备注
1 物理学院 105589105581965
黄佳佳
理论物理
准考证号（10558开头，共15位）
105589193743010 105589193743008 105589193743005 105589193743009 105589193743007 105589193743012 105589193743013 105589193743004 105589193743006 105589191743039 105589191743028 105589191743021 105589191743031 105589191743008 105589191743043 105589191743015 105589191743027 105589191743036 105589191743033
是
梁宗存
是
44 物理学院 105589191743032
陈星宇
光学
李俊韬
是
45 物理学院 105589191743030
刘玲
光学
赖天树
是
46 物理学院 105589191743040
程朦依
光学
周建英
是
否
三等
否
三等
否
三等
否
三等
否
三等

离子液体中UO_(2)(CMPO)_(3)(NO_(3))_(2)的组装及CMPO萃取铀的机理

第43卷第2期2021年4月Vol.43No.2Apr.2021核化学与放射化学Journal of Nuclear and Radiochemistry离子液体中UO2(CMPO)3(NO3)2的组装及CMPO萃取铀的机理吴凯阁，沈兴海*北京分子科学国家研究中心，放射化学与辐射化学重点学科实验室，应用物理与技术研究中心,化学与分子工程学院，北京大学，北京100871摘要:离子液体具有独特的物理化学性质，可以参与或影响两亲分子自组装。

离子液体介质中的自组装研究所涉及的两亲分子多为有机化合物，而金属配合物在离子液体中的组装鲜有报道。

另外，萃取剂正辛基苯基-N,N-二异丁基胺基甲酰基甲基氧化麟(CMPO)在1-乙基-3-甲基咪哩双三氟甲基磺酰亚胺盐(C2mimNTf2)中萃取UO尹时形成的萃合物结构组成有待深入研究。

本工作探究了UO2(CMPO)3(NO3)2在C2mimNTf2中的组装行为。

原位透射电镜(原位TEM)研究表明:UO2(CMPO)3(NO3)2在C2mimNTf2(含70“L水)中形成聚集体,冷冻刻蚀电镜(FF-TEM)显示该聚集体是胶束。

此外，研究了CMPO-C2mimNTf2体系萃取UOi+时形成的萃合物组成。

离子色谱结果表明：萃取前后水相中NO『浓度变化不大，电喷雾质谱(ESI-MS)上均为UO2(CMPO)3(NTf2)2的碎片离子峰，这些结果说明:CMPO-C2mimNTf2体系萃取UO尹时形成的萃合物组成为UO2(CMPO)3(NTf2)2而非U02(CMP0)3(N03)2o这有助于深入了解金属配合物在离子液体中的组装行为，并对理解CMPO-C2mimNTf2体系萃取UO；+的机理提供了重要参考。

关键词:UO1+；CMPO；离子液体;胶束;超分子组装中图分类号:0615文献标志码：A文章编号：0253-9950(2021)02-0136-06doi：10.7538/hhx.2021.YX.2019057Assembly of UO2(CMPO)3(NO3)2and Mechanismof Uranyl Extraction by CMPO in Ionic LiquidWU Kai-ge,SHEN Xing-hai*Beijing National Laboratory for Molecular Sciences,Fundamental Science on Radiochemistry and Radiation Chemistry Laboratory,Center for Applied Physics and Technology,College of Chemistry and Molecular Engineering,Peking University,Beijing100871,China Abstract:Ionic liquid can participate in or affect the self-assembly of amphiphiles due to its unique physical and chemical properties・Most amphiphiles used in the field of self-assembly based on ionic liquid are organic compounds?while the assembly o£metal complexes in ionic liquid is rarely reported.In addition,the complex formed in the extraction of UOi+by octyl (phenyl )-N,N-diisobutylcarbamoylmethylphosphine oxide(CMPO)-l-ethyl-3-methylimid-收稿日期：2019-07-01；修订日期.2019-09-29基金项目：科学挑战计划项目(TZ2016004)；国家自然科学基金项目(U1830202)作者简介:吴凯阁(1989—)，男，河北邢台人，硕士研究生，应用化学专业,E-mail；1601210212@关通信联系人:沈兴海(1965-),男，江苏苏州人，博士，教授，博士生导师，从事超分子化学与核燃料化学研究,E-mail：xshen@ ・cn第2期吴凯阁等:离子液体中UO2(CMPO)3(NO3)2的组装及CMPO萃取铀的机理137azolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide(C2mimNT£2)system needs further study.In this work,the self-assembly of UO2(CMPO)3(NO3)2in C2mimNTf2was studied.In situ transmission electron microscope(in situ TEM)demonstrats that UO2(CMPO)3(NO3)2formed assembly in C2mimNT£2in the presence of70ptL water.Freeze-fracture transmission electron microscope(FF-TEM)shows that the assembly was micelle.In addition,the complex formed in the extraction of UO|+by CMPO-C2mimNTf2system was studied.Ion chromatography shows that the concentration of NO『in water phase is almost unchanged before and after extraction.The peaks appeared in electrospray ionization mass spectrometry(ESI-MS) are attributed to the fragments of UO2(CMPO)3(NTf2)2.These results indicate that the extraction complex is UO2(CMPO)3(NTf2)2instead of UO2(CMPO)3(NO3)2.This work helps understand the assembly o£metal complexes in ionic liquid and provides an important insight into the extraction mechanism of UO1+by CMPO-C2mimNT£2system.Key words:UO|+;CMPO;ionic liquid；micelle；supramolecular assembly离子液体(ionic liquid,IL)是一种由阴阳离子构成、在室温或室温附近温度下呈液体状态的有机盐类，由于其具有蒸气压低、稳定性高、溶解能力强等优点已被广泛应用于萃取分离、化学合成、催化以及胶体与界面化学等众多领域O 目前，已有文献［6-14］综述了两亲分子在IL 中形成的胶束、囊泡、微乳液、液晶等超分子组装体。

从中子物质到夸克胶子等离子体的相变

!射线暴：从中子物质到夸克胶子等离子体的相变!洪碧海!，"，李小波#（!$丽水学院物理系，浙江丽水"#"%%%；#$上海交通大学物理系，上海#%%%"%；"$丽水学院计算机系，浙江丽水"#"%%%）摘要：指出快速旋转的新生中子星内部存在着从正常强子物质到夸克胶子等离子体的相变过程，而!射线暴所释放的巨大能量可能正是这种相变过程的结果。

在新诞生的中子星通过偶极电磁辐射和四极引力辐射损失能量而减速时，其中心密度增加，并可能达到&’(的相变密度（原子核密度的) "!%倍）。

这种相变所释放出的能量可以解释!射线暴的强大能量暴发及其聚束效应。

!射线暴位置附近相当致密的气体环境和在其*射线余辉中金属发射线的观测是对这种观点的支持。

我们还给出了一些预言。

关键词：!射线暴（+,-）；夸克胶子等离子体（&+.）；奇异夸克物质（/&0）；超新星（/12345678）中图分类号：.!9#文献标识码：:文章编号：!%%;<=>9?（#%%)）%#<%%#"<%=!"##"$"%&’()*)：+,")-.("/)0*01/2(1#3-’*(1/4"**-(*15’"(6<!7’1/+7")#"@65A-B C8B!，#，D B*B86E6"（!$(3284F G35F6H.C I J B K J，D B J C1B L5B734J B F I，D B J C1B M C3N B85A"#"%%%，’C B58；#$(3284F G35F6H.C I J B K J，/C85A C8B O B86F65A L5B734J B F I，/C85A C8B#%%%"%，’C B58；"$(3284F G35F6H’6G21F34/K B35K3，D B J C1B L5B734J B F I，D B J C1B M C3N B85A"#"%%%，’C B58）89)*(":*：P F B J J1A A3J F3Q F C8F F C3B55343534A3F B K35A B536H A8G G848I E14J F（+,-）G8I E3F C343J1R F6H F C3 F485J B F B656H564G8R C8Q465B KG8F F34F6S184T<A R1652R8J G8（&+.）B5482B Q R I<46F8F B5A85Q J2B5<Q6U5 53U E645531F465J F84J$V C35J1K C858J K35F531F465J F84J R6U JQ6U5F C461A CQ B26R33R3K F46G8A53F B K85Q S18Q412R3A487B F8F B658R48Q B8F B65，F C3B5K438J B5A K35F34G8I438K C F C3&’(F485J B F B65Q35J B F I，B$3$，)<!% F B G3J6H51K R384Q35J B F I$/1K C T B5Q6H3534A I43R38J3H46GF C32C8J3F485J B F B65U61R Q E343J265J B E R3H64+,-R6K8F B6585Q F C3B465R B53J6E J3473Q B5F C3*<48I8H F34A R6UJ12264F F C B J B Q38$/6G3243Q B K F B65J B5F C B JG6Q3R 843A B735$;-%<1(=)：A8G G848I E14J F（+,-）；S184T<A R1652R8J G8（&+.）；J F485A3S184TG8F F34（/&0）；J12345678收稿日期：#%%)<%!<##作者简介：洪碧海（!?=><），男，浙江松阳人，博士。

Mn掺杂LiNbO3结构ZnTiO3的磁性和光电性质的第一性原理研究

吸收。
1 计算方法
本文的计算工作主要采用基于密度泛函理论赝
势平面波 VASP 软件包完成 [13] 。计算的平面波截断
能取为 500 eV,交换关联势选取 PBE 方法 [14] ,赝势选
取的是投影平面波( PAW) 方法。布里渊区内的 K 点
取样为 0. 3 nm - 1 。对于 3 d 过渡金属 Mn 元素采取了
收稿日期:2020-05-25
基金项目:国家自然科学基金(11547201) ;广东省自然科学基金(2019A1515011914)
作者简介:苏锟仁(1999—) ,男,广东省人。 E-mail:sukunren@ 163. com
通信作者:赖国霞,实验师。 E-mail:85laiguoxia@ 163. com
Zn6 Ti5 MnO18
0. 515
0. 514
1. 394
1. 385
2 结果与讨论
2. 1 掺杂稳定性的分析
Mn 替代掺杂 LN-ZnTiO3 材料中的 Zn 离子或 Ti 离子取决于材料的掺杂形成能。采取如下的形成能公
式(1) :
E1 = E( Zn5 MnTi6 O18 ) + E( Zn) - E( Zn6 Ti6 O18 ) - E( Mn)
设置为每个电子步的能量小于 10 - 5 eV,力的收敛判据
为小于 0. 2 eV / nm。如图 1 所示,计算的 LN-ZnTiO3
图 1 LN-ZnTiO3 的结构图
Fig. 1 Model of LN-ZnTiO3
结构共 30 个原子。
根据文献[12] 报道,Mn 掺杂 3% 、5% 、7% ( 摩尔分数) 时性质变化的趋势是相同的,为与实验相符,同

尤郑昀_中山大学粒子物理研究2015-2016

10-3
Daya Bay 95% C.L. Daya Bay 95% CL s Daya Bay 95% expected ( ± 1s ) Bugey 90% C.L.
10-4 -3 10
10-2
10-1
1 sin22q14
• 凌家杰、王为：液闪能量非线性研究 • 王为：中微子退相干性研究（已投JHEP） • 王为、凌家杰：参与sin22θ13和Δm2精细测量文章撰写（待投PRD）
尤郑昀, 牡丹江 3
JUNO实验PMT
王为 • 中大是JUNO PMT质量控制和性能测试的四家负责单位之一 • 正筹划在中山和顺德交界处设立一个~5000平米的实验室；
在中大设立一个精密扫描实验室
• 准备PMT的集装箱批量测试
尤郑昀, 牡丹江
4
JUNO中心探测器低本底研究
有机玻璃球及节点
唐健
低本底 by ICP-MS
尤郑昀, 牡丹江 9
BESⅢ 中的工作
• 2016 年在中山大学重新加入 BESⅢ
尤郑昀、张宏浩、李志兵
• 准备参加软件更新和计算的部
分工作 • 开始参与BESⅢ的物理分析
尤郑昀, 牡丹江
10
Mu2e 中的工作
尤郑昀
• Mu2e：缪子到电子无中微子转化的精密测量实验
• 位于美国费米实验室，预计2021建成 • 2016年以中山大学加入Mu2e合作组 • 负责反质子本底的模拟 • 参与缪子束流管的设计与几何优化
大亚湾物理分析
王为、凌家杰
• 凌家杰：轻型惰性中微子搜索分析
– DYB 6+8-AD：PRL 117, 151802 (2016) – DYB-MINOS联合分析：PRL 117, 151801 (2016)

2018年中山大学博士后招收计划(理工科)ser

物理学院
化学学院
地理科学与规划学院
生命科学学院
材料科学与工程学院
数据科学与计算机学院
环境科学与工程学院
物理与天文学院
海洋科学学院
地球科学与工程学院
联系老师：梁爽联系邮箱：
联系老师：李颖联系邮箱：liying27@mail.sys
联系老师：李丹
燕
联系邮箱：lidanyan@mail.sys
联系老师：
84110794
联系邮箱：liuydy3@mail.sysu
84110794
联系邮箱：liuydy3@mail.sysu
娉
联系邮箱：dqiup@mail.sysu.e
娉
联系邮箱：dqiup@mail.sysu.e
Electronics
联系邮箱：issrs@mail.sysu.ed
Technology 物特征识别、数字图像处理、模式识别和机器学
习
Microelectronics
联系老师：陈老
师
联系邮箱：schr@mail.sysu.ed
师
联系邮箱：Array schr@mail.sysu.ed
联系老师：彭灵
灵
联系邮箱：hjxy@mail.sysu.ed。

小质量X射线双星中中子星自转演化的研究

小质量X射线双星中中子星自转演化的研究∗徐啸天;朱浈琳【摘要】为解释毫秒脉冲星自转周期的观测数据和理论结果之间的差异，采用数值分析的方法研究了小质量X射线双星中中子星的自转演化。

在计算中，分别考虑了辐射压和中子星辐照引起的物质交流的不稳定性对系统的影响。

结果如下：(1)吸积盘内的辐射压会使自转周期有小幅增加，中子星辐照导致的物质传输率的变化会缩短演化路径中自转减慢的阶段；(2)同时考虑辐射压和中子星辐照时在物质传输的高态阶段吸积会被辐射压抑制；(3)吸积的质量和快参数影响达到自转平衡的系统数目。

%We present numerical analysis of the spin evolution of the neutron stars in low-mass X-ray binaries, trying to explain the discrepancy in the spin period dis-tribution between observations of millisecond pulsars and theoretical results. In our calculations, we take account of possible effect of radiation pressure, and irradiation-induced instability on the structure of the disk, and the evolution of the mass transfer rate, respectively. We report the following results: (1) Radiation pressure leads to a slight increase of the spin periods, and irradiation-induced mass transfer cycles can shorten the spin-down phase of evolution. (2) The calculated results in the model combining radiation pressure and irradiation-induced mass transfer cycles show that accretion is strongly limited by radiation pressure in high mass transfer phase. (3) The accreted mass and the critical fastness parameter can affect the number of systems in equilibrium state.【期刊名称】《天文学报》【年(卷),期】2016(057)006【总页数】16页(P631-646)【关键词】吸积;恒星:演化;恒星:中子星;X射线:双星【作者】徐啸天;朱浈琳【作者单位】南京大学天文与空间科学学院南京 210093;南京大学天文与空间科学学院南京 210093【正文语种】中文【中图分类】P145在磁场强度-周期图中,脉冲星的分布表现出双峰结构(图1)[1].磁场强度在B∼1011–1012Gs范围,自转周期约为几秒的脉冲星被称为正常的脉冲星,磁场强度较弱, B∼108–109Gs,周期P 6 20 ms的脉冲星被称为毫秒脉冲星(MSPs).其分布的双峰结构表明这两种脉冲星经历了不同的演化过程.大多数MSPs存在于双星系统中,因此,一般认为MSPs为双星演化的产物[2−3].关于MSPs形成的再循环理论认为:中子星从伴星吸积的物质会减弱中子星的磁场,同时物质所携带的角动量会加速中子星的自转[1,4−8].该过程通常发生在小质量X 射线双星(LMXBs)中.中子星的自转演化是再循环理论的一个基本问题.Ghosh等人指出中子星的吸积盘会和其磁场耦合[9−11],并产生加速或减速力矩.为描述中子星的自转随时间的演化,他们定义了“快参数”ωs(方程3),该参数与磁场强度、自转周期和光度有关.当ωs 达到一个临界值ωc时,力矩消失,系统达到自转平衡,此时自转周期为平衡周期Peq.此后,许多作者研究了这个课题.Wang认为Ghosh和Lamb模型中的磁压力需要修正[12−13]; Lovelace等[14]提出磁场和吸积盘的耦合仅能发生在盘内边缘的边界层处.吸积中子星的磁场演化也是一个待定的问题.Romani认为吸积物质掩埋了中子星已有的磁场[15];Konar和Bhattacharya认为“欧姆耗散”可能为磁场衰减的原因:吸积物质加热了中子星的壳层,使得电导率下降,进而磁场的能量通过表面电流转化为热能[16].虽然吸积引发的磁场衰减的细节还存有争论,但是已经提出反映该过程的一些经验公式[17−19],这些作者认为吸积引发的磁场衰减仅为吸积物质质量的函数.虽然在观测上再循环理论在不同的方面得到了支持,但仍有一些未解决的疑难.例如,观测得到的P//7总体上比理论得到的Peq//7大[20−22],其中B9是以109Gs为单位的磁场强度.这些疑难对传统的再循环理论提出了挑战.为探索这些观测疑难背后可能的原因,应该以更自洽的方式研究LMXBs的演化过程.因此我们在上述工作的基础上,引入辐射压和中子星辐照引起的物质交流的不稳定性研究LMXBs的演化过程.本文的结构如下:第2部分介绍相关的模型;第3部分描述计算的输入参数,展示计算结果以及一些可能的解释;第4部分与观测进行比较;第5部分对工作进行讨论和总结.2.1 再循环理论进入再循环阶段之前,中子星一般表现为正常的脉冲星.当系统进入吸积阶段后,由于中子星的磁场和吸积物质之间的相互作用,在中子星周围形成磁层,磁层半径Rm为磁压和物质的冲击压达到平衡的位置,Rm=ϕRA,其中ϕ≈0.5[11]、RA为阿尔芬半径, RA=3.2×1082/7(B12R36)4/7m−1/7cm,此处17为以1017g·s−1为单位的吸积率、B12为以1012Gs为单位的磁场强度、R6为以106cm为单位的中子星半径、m=M/M⊙, M为中子星质量.在磁层中,吸积物质将沿着磁场线运动,并在极区累积造成磁场的衰减并把角动量传递给中子星.同时,吸积盘通过和磁场耦合产生力矩作用于中子星.由于磁冻结效应和磁张力的存在,与磁场耦合的区域和中子星之间发生角动量的交换,其力矩的效果依赖于盘的内边缘R0和共转半径Rco之间的关系,共转半径为开普勒转动频率和中子星自转频率相等的位置,R0和Rco之间的区域贡献加速力矩,Rco以外的区域贡献减速力矩.大约吸积0.2 M⊙质量后中子星的自转周期降至毫秒量级[23−24]. 2.2 自转演化在吸积过程中,我们采用Ghosh和Lamb提出的公式描述中子星的自转演化[11]: 其中为中子星的自转变化速率,L37为以1037erg·s−1为单位的光度,I45为以1045g·cm2为单位的转动惯量,n(ωs)是一个无量纲函数,定义为:其中快参数ωs为:其中Ωs为中子星的自转角速度,ΩK为吸积盘中物质的开普勒速度.当ωs=ωc时,力矩消失,即P=Peq.Ghosh和Lamb[11]以及Wang[12]的工作显示ωc的范围为0.35–0.95,一些数值计算的工作显示其范围为0.5–0.7[25−26].2.3 磁场演化磁场的衰减和吸积质量∆M有关,我们采用Shibazaki等人提出的经验公式描述这一过程[17]:其中Bi为初始磁场强度,Mi为常数,Mi=10−4M⊙.我们采用Zhang和Kojima提出的“底磁场强度”Bf作为计算中磁场强度的最小值[18],其定义为:其中Edd为爱丁顿吸积率.2.4 辐射压通常认为吸积盘是几何薄盘,Andersson等[27]指出当吸积率较高时,由于高吸积率下中子星的辐射压对盘的反馈作用,吸积盘应该视为几何厚盘处理,同时盘内边缘的位置及物质的运动受到辐射压的影响,这一效应在观测上得到了验证[28].为描述辐射压对吸积的影响,Andersson等[27]定义了参数A,以对相关的物理量进行修正:内边缘处物质的速度降低至亚开普勒速度,Ω=AΩK,内边缘位置与阿尔芬半径的关系修正为R0=A−4/7ϕRA.因此,ωs和的表达式也做相应的修正:其中为考虑其他影响因素,例如中子星辐射的集束效应(beam ing effect),引入参数C修正A的表达式:其中C>1.2.5 中子星辐照在LMXBs中,由于X射线的辐照,伴星有膨胀的趋势,膨胀过程中物质传输速率提高.如果伴星始终处于洛希瓣内,则物质传输是稳定的.但是,Hameury等[29]指出物质传输的不稳定性在LMXBs中是不可避免的.对于稳定的物质传输,系统将满足以下不等式:其中R2为伴星的半径,RL为洛希瓣的半径,Labs为伴星吸收X射线后再辐射部分的光度.当X射线流量和伴星质量减小时,∂2/∂ln会迅速增加,因此,该不等式很容易被破坏.由于上述不稳定性,物质传输速率会在高态和低态之间转换.转换的周期约为1 yr至100 yr,低态可以持续一个周期的90%,其吸积率为平均吸积率的0.1%[30].在计算中,认为平均吸积率为常数,这意味着高态阶段的吸积率很容易超过爱丁顿极限,因此高态阶段的吸积率要受到爱丁顿吸积率Edd的限制.2.6 演化路径示例在这一部分中我们计算了LMXBs在lg P-lg B图中的演化路径.以下为输入参数:中子星的初始周期为1 s;初始磁场强度为1012Gs;质量和半径分别为1.4 M⊙和10 km;平均吸积率分别取3个值,1016、1017和1018g·s−1;ωc的值为0.5.1.参考模型该模型中,仅考虑吸积引起的磁场衰减(方程4)和自转周期的演化(方程1).计算结果(图2)显示,对于相对低的吸积率(=1016,1017g·s−1),系统会先经历一个减速过程(lg P-lg B图),然后加速,但ωs-lg t图显示吸积了0.2 M⊙之后未完全达到平衡.2.考虑辐射压的模型该模型中,考虑辐射压的效应,即用参数A修正参考模型.计算结果(图3)显示辐射压使减速阶段延长(lg P-lg B图),这是因为吸积受到了来自中子星的辐射压的抑制,物质的运动为亚开普勒,即物质携带的角动量有一定减小.另外,ωs-lg t图显示辐射压不会显著地影响ωs的演化.4.考虑所有效应的模型该模型中,在参考模型的基础上考虑所有效应,并取C=2.计算结果(图5)显示高吸积率的演化路径会向低吸积率的路径偏移(lg P-lg B图),因为此时高态阶段的吸积受到了爱丁顿极限的限制.总体上,对于较高的平均吸积率,加速力矩被削弱;对于较低的平均吸积率,这些效应没有显著的影响.3.考虑辐照的模型该模型中,考虑X射线辐照造成的不稳定性引起的物质传输速率的变化.计算结果(图4)显示吸积率的变化使减速阶段缩短(lg P-lg B图),并使得ωs在ωc和大于ωc之间交替变化.改变C的值为1.1以考察参数C对系统的影响.计算结果(图6)显示,C变小时对力矩削弱的效果会比C=2的情况更强.3.1 输入参数接着我们用蒙特卡洛方法计算105个LMXBs中中子星的演化.根据已有的统计工作,部分输入参数可以用高斯或对数高斯函数来描述:1.初始磁场强度:Bi的分布采用对数高斯分布描述,µ=12,σ=0.5,lg Bi的取值范围为10.5–14.0[31].2.初始周期:Pi的分布采用对数高斯分布描述,µ=0,σ=0.4,Pi的取值范围为0.1 s–30 s[31].3.初始吸积率:采用对数高斯分布描述,µ=17和σ=0.1[32],的取值范围为1016g·s−1–1018g·s−1.4.中子星质量:M的分布采用高斯分布描述,µ=1.4M⊙,σ=0.2M⊙[33],M的取值范围为0.9 M⊙–2.2 M⊙.5.中子星半径:设置中子星半径为10 km.6.物质传输速率变化周期:取100 yr为一个周期,其中低态持续一个周期的90%,其吸积率为平均吸积率的0.1%,即low=/1000,高态的吸积率为high=(1−0.9/1000)/0.1.7.计算的终止条件:吸积结束时,大部分系统吸积0.1–0.2 M⊙[34],少数系统吸积0.5M⊙[35].计算中取0.2 M⊙为计算的终止条件.3.2 计算结果3.2.1 lg B的分布由于方程(4)显示磁场的演化仅依赖于吸积质量,并且以上大样本计算中的终止条件都为0.2 M⊙,所以这些计算得到的lg B的分布相同,图7的左图为lg B的分布,右图为底磁场强度lg Bf的分布.lg Bf的分布接近于高斯轮廓,与lg B的分布明显不同,说明0.2 M⊙不足以让一些系统达到底磁场强度(见2.6节中的示例).3.2.2 lg P的分布自转周期的演化由方程(6)控制.快参数是自转演化中的重要参数,其大小决定了力矩的效果为加速还是减速,当系统达到平衡周期时,ωs=ωcA.因此,ωc的值决定了平衡周期的大小.以下结果为不同的模型对中子星自转演化的影响.1.参考模型该模型中,仅考虑吸积引起的磁场衰减(方程(4))和自转周期的演化(方程(1)).图8为计算结果,图9为lg Peq的分布.通过比较发现lg P和lg Peq的分布不同,即许多系统没有达到自转平衡(见讨论).2.考虑辐射压的模型图10展示了计算结果.该模型中,考虑辐射压的效应,即用参数A修正参考模型.此时A的变化范围为0.7–1,所以自转周期有一定增加,即在lg P的分布中自转较快的系统数目较参考模型有所减少.计算结果中峰值的位置较参考模型变化不大,但峰值处对应的系统数目有所减少.3.考虑辐照的模型图11展示了计算结果.该模型中,考虑了吸积率的变化.因为高态阶段的吸积率大约为平均吸积率的100倍,很容易超过爱丁顿吸积率,当这种情况发生时,我们令其值等于爱丁顿吸积率.虽然高态仅占一个周期的10%,但高态主导了系统的演化,若仅靠低态的贡献,一些系统中中子星的自转周期无法达到毫秒量级.计算结果显示lg P的分布较参考模型更加集中,峰值位置变化不大,但峰值处对应的系统数目有所增加.4.考虑所有效应的模型该模型中,在参考模型的基础上考虑所有效应,取C=2.图12为计算结果.由于辐射压造成的力矩的减弱与吸积率有关,所以高态中的力矩被辐射压抑制,同时高态主导了演化过程,所以两种效应之间的相互作用使力矩进一步减弱.因此,自转周期有一定的增加,但在该模型中A的变化范围为0.7–1,使得此改变不是很强,即分布的峰值仅有少量增加,峰值处的系统数目较考虑辐射压的模型有所增加,较考虑中子星辐照的模型有所减少.当吸积率较小的时候,A≈1,周期演化方式回到薄盘情况.另一方面A趋近于0时,可以得到以下关系: ˙P∝−A5/7[1−ωs/(Aωc)]∝A5/7/A=A−2/7>0,这意味着对于高吸积率的系统,A较小时会产生减速力矩.为研究这个产生于辐射压和高吸积率的额外力矩,我们改变了C的值,重新计算lg P的分布.图13为计算结果.C=1.5的情况得到与C=2相似的结果,C=1.1所得到的lg P有所增加,同时分布函数的形状明显改变.在这部分中,我们把计算结果与毫秒脉冲星的观测数据进行比较,其中观测数据来自ATNF脉冲星表[1]中的中子星自转周期小于25ms的双星系统.为了更全面地分析数据携带的信息,我们采用两种方法进行比较:用原始数据进行比较(M ethod-1);用归一化的数据进行比较(M ethod-2),其中归一化的数据由以下方式得到:其中X为归一化的数据点,x为原始数据点,µ为原始数据的平均值,σ为原始数据的方差,即使数据的平均值为0,方差为1.Method-1是最直接的比较方法,但Method-1对数据的要求很强,我们认为使理论分布的形状和观测分布的形状一致的效应也具有一定的合理性,因此引入Method-2以比较分布函数的形状信息.以下为比较结果:1.磁场强度图14显示:Method-1中,在lg B<8.3的区域计算结果和观测一致,在lg B>8.3区域理论结果和观测之间有差异.M ethod-2中,理论结果和观测之间的差异仍存在.2.自转周期影响lg P的分布的因素有很多(ωc、C、模型中的成分),观测数据的分布可以通过这些因素的不同组合得到解释.以下为可能的组合及其比较结果:(1)考虑所有效应,ωc=0.5,C=2:Method-1和Method-2都显示计算结果和观测一致(图15).(2)考虑所有效应,ωc=0.5,C=1.5:Method-1和Method-2都显示计算结果和观测一致,但峰值的位置有一些不同(图16).(3)考虑所有效应,ωc=0.5,C=1.1:Method-1显示计算结果不能解释观测; Method-2显示计算结果和观测一致(图17).因此,一些系统的C值可能接近1. (4)考虑所有效应,ωc=0.9,C=2:Method-1中计算结果的峰值的位置小于观测数据;M ethod-2中计算结果和观测一致(图18).(5)考虑中子星辐照,ωc=0.9,C=2:Method-1中计算结果不能解释观测;Method-2中计算结果和观测一致(图19).因此,用中子星辐照和较高的ωc可能解释一些系统. 大样本计算中参考模型的结果显示一些系统未能达到Peq,而且不同的参数空间下的结果与Peq的偏离程度也不同,这个差异与ωc相关.以下讨论中用ωs/(Aωc)来描述达到自转平衡的系统数目(达到平衡时满足ωs/(Aωc)=1).从n(ωs)=0可以得到Peq∝ω−1c,即ωc较小的系统更容易达到平衡状态.因此ωc= 0.2时,接近平衡周期的系统数目多于ωc=0.9的情况.图20为考虑所有效应,终止条件为0.2M⊙,C=2时ωs/(Aωc)的分布.另外,计算终止条件也会影响到达平衡的系统数目.在以上大样本计算中,终止条件都为0.2 M⊙.但实际中吸积过程可能停止于0.1 M⊙,也可能达到0.5 M⊙,我们检验了不同终止条件的影响.图21–22为取ωc=0.5,C=2,考虑所有效应时的计算结果.吸积质量越大,吸积物质携带的总角动量越多,中子星自转越快(图21),即系统更有可能达到平衡周期(图22).因此吸积质量为0.5 M⊙时接近平衡的系统数目比吸积质量为0.1 M⊙时多.此次工作基于毫秒脉冲星形成理论的预言和观测之间的差异,运用蒙特卡洛模拟的方法分析了辐射压和中子星辐照对于LMXBs演化的影响.主要结果可以做如下总结:(1)辐射压会削弱加速力矩,使自转周期有所增加.(2)X射线对伴星的辐照会使得物质传输率在高态和低态之间转换,虽然高态持续时间很短,但主导了演化过程.对于较高的平均吸积率,它加强了加速力矩.(3)两种效应之间存在相互作用.由于参数与反相关,因而,高态阶段的吸积会被辐射压抑制,低态阶段不会有明显的抑制.(4)为了描述辐射集束效应等其他因素,我们引入参数C修正了参数A的表达式.计算结果和观测的比较显示,参数C的变化范围为1–2,ωc的变化范围为0.5–0.9. (5)计算结果显示0.2 M⊙的吸积质量不足以使大部分系统到达平衡,到达平衡的系统数目与ωc的值相关.致谢感谢南京大学李向东教授和国家天文台张承民研究员对本工作的指导和帮助.感谢审稿人对本文提出的宝贵意见.【相关文献】[1]M anchester R N,Hobbs G B,Teoh A,et a l.A J,2005,129:1993[2]Bhattacharya D,van den Heuvel E P J.PhR,1991,203:1[3]Lorim er D R.LRR,2008,11:8[4]A lpar M A,Cheng A F,Ruderm an M A.Natu re,1982,300:728[5]Radhak rishnan V,Srinivasan G.CSci,1982,51:1096[6]Taam R E,van den Heuvel E P J.A p J,1986,305:235[7]Bhattacharya D,Srin ivasan G.X-ray B inaries.Cam b ridge:Cam b ridge Un iversity P ress,1995[8]van den Heuvel E P J.Science,2004,303:1143[9]Ghosh P,Pethick C J,Lam b F K.A p J,1977,217:578[10]Ghosh P,Lam b F K.A p J,1979,232:259[11]Ghosh P,Lam b F K.A p J,1979,234:296[12]W ang Y M.A p J,1995,449:L 153[13]W ang Y M.A&A,1987,183:257[14]Lovelace R V E,Rom anova M M,B isnovaty i-K ogan G S.M NRAS,1995,275:244[15]Rom an i R W.Natu re,1990,347:741[16]K onar S,Bhattacharya D.M NRAS,1997,284:311[17]Sh ibazak i N,M u rakam i T,Shaham J,et a l.Natu re,1989,342:656[18]Zhang C M,K o jim a Y.M NRAS,2006,366:137[19]K iel P D,Hu rley J,Bailes M,et al.M NRAS,2008,388:393[20]Patruno A,Haskell B,D’A ngelo C.A p J,2012,746:9[21]Shao Y,Li X D.A p J,2012,756:85[22]Tau ris T.Science,2012,335:561[23]程争,张承民,赵永恒,等.天文学报,2013,54:514[24]Cheng Z,Zhang C M,Zhao Y H,et a l.ChA&A,2014,38:294[25]Long M,Rom anova M M,Lovelace R V E.A p J,2005,634:1214[26]Zanni C,Ferreira J.A&A,2013,550:A 99[27]Andersson N,G lam pedakis K,Haskell B,et al.M NRAS,2005,361:1153[28]W eng S S,Zhang S N.A p J,2011,739:42[29]Ham eu ry J M,K ing A R,Lasota J P,et a l.A&A,1993,277:81[30]Harpaz A,Rappap ort S.A p J,1994,434:283[31]W ang J,Zhang C M,Zhao Y H,et al.A&A,2011,526:A 88[32]W ijers R A M J.M NRAS,1997,287:607[33]Zhang C M,W ang J,Zhao Y H,et al.A&A,2011,527:A 83[34]K iziltan B,K ottas A,de Yoreo M,et al.A p J,2013,778:66[35]van den Heuvel E P J.BASI,2011,39:1。

类Crab脉冲星的三维磁层外隙模型

类Crab脉冲星的三维磁层外隙模型
郑广生;张力
【期刊名称】《天文学进展》
【年(卷),期】2001(019)002
【摘要】利用三维脉冲星磁层模型研究了磁层外隙的几何结构.首先用自洽模型确定"外隙”的垂直尺度,在该模型中外隙尺度受回流的外隙流(带有隙加速的带电粒子发射的曲率光子)加热极帽而产生的热光子的碰撞而成对生成所限.外隙的横向尺度也受本地对生成所限.在脉冲星的磁层中,原则上有两个拓扑分离的外隙,允许同时进入和流出粒子.不过,流入粒子流产生的辐射形态受隙中本地对生成和恒星附近的磁对生成的严格的制约.根据外隙及其本地结构的三维模型计算了类Crab脉冲星的辐射形态和相位分解谱.
【总页数】13页(P184-196)
【作者】郑广生;张力
【作者单位】香港大学物理系香港;香港大学物理系香港;云南大学物理系
【正文语种】中文
【中图分类】P145.6
【相关文献】
1.基于脉冲星双极外间隙模型的三维辐射投影研究——以脉冲星PSR
J2229+6114为例 [J], 王进平;李丁
2.Crab脉冲星X射线计时观测数据处理与分析 [J], 杨廷高;童明雷;赵成仕;高玉平
3.Crab 脉冲星巨脉冲研究进展 [J], 吴理歌;闫振;沈志强;龚奥博;韩发新
4.脉冲星Crab和Vela的引力辐射值的修正 [J], 包钢;程永进
5.国家授时中心40米射电望远镜Crab脉冲星周期跃变监测 [J], 戴顺;孙鹏飞;刘海文;李祎丰;赵成仕;罗近涛
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