太阳X射线耀斑活动区的一些特征

对ISEE-3人造卫星在1980年5月—1981年8月中,观测到的48个X射线耀斑进行了分析,发现其中有1/3是在6个活动区中重复爆发的.研究这部分X射线耀斑的物理性质与所在活动区的黑子面积、活动区类型及磁结构的关系,得到了一些结果:(1)发生在同一活动区中的X射线耀斑,其硬X射线峰值积分流量及谱硬度与活动区黑子面积成正相关;(2)多次爆发X射线耀斑的活动区全部具有δ型磁结构;(3)发生在不同活动区中的X射线耀斑,其物理特征与所在活动区的面积大小无明显关系.由此可以认为,活动区磁场梯度的大小,亦即活动区电流的大小,在爆发耀斑的过程中具有决定性作用.此外,还用电流环模型从理论上讨论了上述特征.     

基于C型臂的Tomosynthesis快速重建方法

传统的层析X射线摄影合成(Tomosynthesis)算法不适合对C型臂X射线投影进行切片重建.提出了一种改进的Tomosynthesis算法CTS (C-arm based Tomosynthesis),依据C型臂成像原理,将不同角度的X射线投影按其映射关系在三维空间内旋转-叠加来重建切片.该算法可以对等中心C型臂连续采集的一组有限角度X射线投影进行切片重建.通过计算机模拟空心球和空心圆柱模型的C型臂X射线投影,用该算法对其二维投影进行切片重建,并利用重建结果分析了CTS算法的重建精度以及抗噪声干扰能力.最后给出了将CTS算法推广到可以对非等中心C型臂进行切片重建的步骤. CTS为基于C型臂的术中三维成像提供了一种参考方法.      

欧洲X射线卫星新视野

1999年12月10日,法属圭亚那库鲁发射场、欧洲大型运载火箭阿里安5在它的首次商业发射中,把欧空局最大的一颗科学卫星送上太空。这是一台X射线望远镜,名叫X射线多面镜(XMM),它能以前所未有的灵敏度收集宇宙中的X射线,并将与不久前升空的美国“钱德拉”X射线望远镜协同工作。后者对暗弱天体虽不像XMM那么灵敏,但它能持续巡视宇宙的各个细枝末节,得到的图像更为清晰。     

FY-2C卫星太阳X射线探测器性能定标

通过具体的实验对FY-2C太阳X射线探测器进行了详细的定标.太阳X射线探测器的传感器采用充Ar气的正比计数器.主要探测能量大于4 KeV的太阳X射线流量.在坪特性、效率、正比性、能道划分、能量分辨率和时间分辨率等6个方面详细介绍了定标的方法及结果.定标结果表明,FY-2C卫星的太阳X射线探测器在各个方面都具有很好的性能.最后对FY-2C的在轨探测数据与GOES卫星进行了比较.GOES卫星的太阳X射线传感器采用电离室.FY-2C的探测结果与GOES的探测结果非常吻合.结果表明,FY-2C太阳X射线探测器可以很好地监测太阳X射线的流量变化,为空间环境监测提供有效的服务.      

太阳软X射线背景水平与X级的增强发射

本文根据1986年1月-1992年12月期间,130个1-8?的X级别的X射线事件与相应背景发射水平所作的分析,发现90%以上的X级X射线事件,都发生在X射线背景发射≥C1(10-6W／m2)水平上,这一统计规律,可从耀斑加速的非热电子对色球等离于体的加热得到合理的解释.      

脉冲星X射线数据处理与分析

综述了脉冲星X射线数据处理的基本方法和流程,对航天器观测到的X射线数据基本格式、原始数据处理、时间分析、谱分析等内容进行了概括性描述,并以美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)的X射线探测任务NuSTAR(The Nuclear Spectroscopic Telescope Array)和NICER(Neutron Star Interior Composition Explorer)为例,进行了数据处理的举例,得到了初步的处理结果,可为脉冲星导航和脉冲星天文研究提供参考。     

电子照射对硅漂移探测器性能的影响

由于高能电子辐射的长期照射,新一代太阳X射线探测器硅漂移传感器的探测性能可能发生变化.通过用电子放射源模拟空间电子对硅漂移探测器进行辐射照射试验,以测试电子照射对传感器能量分辨率、效率、信号幅度等性能的影响.试验结果表明,长期的电子照射造成硅漂移探测器面损伤和体损伤,使其漏电流增大,信号幅度减小,能量分辨率也受到照射的影响,而探测效率未发生变化.     

基于X射线掩星探测反演行星大气密度

X射线掩星是一种常见的天文现象，基于X射线掩星探测的大气密度反演是一种涉及学科交叉的新方法，其通过处理高能X射线天体辐射源的掩星观测数据实现大气密度的反演，基本原理为X射线在大气中传播时，X射线光子被大气中的原子（包括分子中的原子）吸收和散射，从而导致X射线强度发生衰减，根据衰减后X射线信号的强度反演对应的密度廓线。本文根据X射线掩星探测的应用需求，论证了基于X射线掩星实现大气密度反演的新方法，重点介绍了光变曲线拟合和能谱拟合两种地球中高层大气密度反演算法，分析了X射线掩星探测反演大气密度的研究进展和研究方法，对基于X射线掩星反演大气密度的优点进行分析和讨论，进而对X射线掩星探测的应用场景进行展望。结果表明，作为一种新型中高层大气密度测量手段，X射线掩星探测可对中高层大气密度实现有效探测，弥补了目前中高层大气密度实测数据的不足。     

X射线脉冲星脉冲到达航天器时间测量

X射线脉冲星脉冲到达时间(TOA)的空间测量是航天器自主导航和用脉冲星钟作航天器时间标准的基础.在简要介绍地面射电观测TOA测量方法基础上,重点研究了X射线脉冲星脉冲到达时间的空间测量方法和算法.讨论了利用X射线脉冲星辐射光子到达时间观测,建立X射线脉冲轮廓的方法;给出了通过观测得到的X射线脉冲轮廓与标准脉冲轮廓比较,精确确定TOA的测量方法和实用算法.讨论了削弱多普勒效应对TOA测量影响的方法.      

一种新的太阳质子事件警报方法的探讨

本文分析了第21太阳活动周后半期的太阳质子耀斑硬X射线辐射资料, 发现它们的峰值流量、积分流量、上升沿斜率、X光子的最高能量和持续时间等物理参数之间有着不同于非质子耀斑的相关性。据此, 本文采用模糊聚类分析法, 对21太阳活动周期间(1980.2—1986.2)的质子事件进行预报试验。其报准率为88.5%, 虚报率为53.1%, 漏报率为11.5%。本文提供了基于X射线辐射特征的太阳质子事件警报的新途径和方法。      

直流磁控溅射ZnO:Al薄膜的光电和红外发射特性

以锌、铝合金(ω(Al)=3%)为靶材,利用直流反应磁控溅射法制备了系列掺铝氧化锌ZnO:Al(ZAO)薄膜样品,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、分光光度计、霍耳效应及红外发射率测量仪等测试仪器或方法表征了样品的结构、形貌、光学、电学及红外发射特性.测得样品最低电阻率达到1.8×10^-6(Ω·m),最大禁带宽度为3.47?eV,可见光区平均透过率达到90%,8~14?μm波段平均红外发射率在0.26~0.9之间.上述特性均随衬底温度和溅射功率的变化有着规律的变化.当方块电阻小于45?Ω时,薄膜在8~14?μm波段平均红外发射率与方块电阻遵循二阶函数变化规律.     

微颗粒表面磁控溅射镀金属膜实验

采用磁控溅射方法,成功地在微颗粒表面沉积了金属铜膜和金属镍膜.利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)、多功能扫描探针显微镜(SPM)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)和光电子能谱仪(XPS)等测试仪器对其表面形貌、膜厚和组份进行了表征.重点讨论了不同的沉积条件对薄膜结晶的影响,并用X射线衍射仪(XRD)对其进行了表征.结果表明,溅射镀膜时,通过控制微颗粒的运动方式,可以在微颗粒表面镀上均匀性好、附着力强和致密性好的金属膜.溅射时间越长或溅射功率越大或装载量越少,都有利于薄膜结晶.      

基于十六项误差模型算法的GCPW校准标准研制

开发了用于表征W波段电路的在片十六项误差模型 GCPW校准标准。GCPW校准标准与被测晶体管制作在薄的砷化镓（GaAs）衬底上,可有效消除校准标准和被测件由于衬底、边界条件不一致带来的系统误差。校准标准设计中采用合适的尺寸和过孔工艺来保证单模传输（减小平行板模式和表面波模式）。为了精确标定十六项误差模型校准标准的散射参数,同一片晶圆片还设计了多线TRL辅助校准标准。十六项误差模型校准标准和商用的阻抗标准（LRRM）测试同一无源器件,测试结果表明前者在测试串扰方面更为准确。实验结果表明,GCPW校准标准可替代传统的多线TRL校准标准,用于W波段及以上的在片测试。     

腐蚀环境下铜薄膜传感器金属结构裂纹监测

铜薄膜传感器在飞机金属结构损伤监测过程中,将长期面临大气腐蚀环境的影响。针对此背景,研究了铜薄膜传感器在腐蚀环境下的耐蚀性能,及腐蚀后的疲劳裂纹监测性能。首先,采用脉冲偏压多弧离子镀技术在不同弧电流和基体负偏压水平下制备了一系列铜薄膜,对其耐蚀性能进行了对比研究。结果表明,在弧电流60 A和基体负偏压250 V时沉积的铜薄膜耐蚀性能最佳。然后,结合耐蚀性能最佳的沉积工艺参数,在2A12-T4铝合金中心孔板试件上制备了同心环状铜薄膜传感器阵列,并开展了盐雾腐蚀试验。最后,对腐蚀试验后的铜薄膜传感器进行了疲劳裂纹监测试验。结果表明:铜薄膜传感器在腐蚀环境下具有良好的耐蚀性能,耐蚀时间达1 000 h;腐蚀试验后的铜薄膜传感器对裂纹变化敏感,能实现对裂纹定量监测,监测精度为1 mm,监测结果具有良好的可重复性。     

溶液法制备PVDF薄膜电活性相方法

为了制备具有电活性相的聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜,采用了简单易操作的溶液涂膜方法,并研究了不同前驱体溶液浓度、搅拌时间以及热压工艺对PVDF不同电活性相的晶型结构形成的影响,利用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对PVDF薄膜的晶型结构进行分析.结果表明:前驱体溶液浓度7%~10%,搅拌时间2~3h都有利于β相的形成,利用红外光谱,可以计算β相的含量,在前驱体溶液浓度7%,搅拌时间2h时得到最大的β相含量81.3%;热压对PVDF薄膜的晶型结构有很大的影响,经过热压处理的PVDF薄膜中γ相转变成更加致密的β相.      

透明导电氧化物薄膜的抗伽马辐照性能研究

利用射频磁控溅射法制备出具有良好光电性能的In₂O₃: W（IWO）薄膜,与购置的In₂O₃: Sn（ITO）薄膜一起,在伽马射线地面加速模拟试验设备中进行辐照试验。对辐照前后两种薄膜样品的微观结构、表面形貌、光电性能和元素价态进行对比分析,并用正电子湮没方法研究辐照前后的缺陷情况。结果表明,伽马射线辐照可引起ITO及IWO薄膜样品中氧空位缺陷的少量增加,且缺陷主要产生于薄膜表层及薄膜与基底界面结合处。高能伽马光子作用于透明导电氧化物薄膜,主要通过破坏其内部结合能较低的化学键,并实现薄膜系统中元素之间的选择性重组。ITO与IWO具有良好的抗伽马辐照性能,IWO相比ITO更适合于抗伽马辐照相关应用。     

Regolith-derived ferrosilicon as a potential feedstock material for wire-based additive manufacturing

Ferrosilicon is a primary metallic alloy produced during the reduction of metal oxides contained in lunar and Martian regolith by a variety of techniques. This study examines the usefulness of ferrosilicon as a candidate feedstock material for wire-based 3D printers designed for in-space manufacturing. Alloys of composition ranging from pure iron to 12?wt% Si were synthesized and their electrical and mechanical properties characterized. The melts were cast into rods for mechanical testing to determine ultimate strength and ductility. It was determined that the samples above 3?wt% Si were too brittle to be pulled into wire and ruptured at low strain values. The 3?wt% Si sample and iron had comparable mechanical properties relative to samples of higher silicon content but with differences in ductility and ultimate strength. Microstructure and compositional studies revealed the differences between the ductile and brittle samples as being the complete ferrite phase presence on the iron and low-Si content samples. This study establishes an upper limit on the Si content at 3?wt% in ferrosilicon materials to be used in wire feedstock in additive manufacturing for in-space applications.     

Effect of gravity field on the nonequilibrium/nonlinear chemical oscillation reactions.

Biological systems have evolved for a long time under the normal gravity. The Belousov-Zhabotinsky (BZ) reaction is a nonlinear chemical system far from the equilibrium that may be considered as a simplified chemical model of the biological systems so as to study the effect of gravity. The reaction solution is comprised of bromate in sulfuric acid as an oxidizing agent, 1,4-cyclohexanedione as an organic substrate, and ferroin as a metal catalyst. Chemical waves in the BZ reaction-diffusion system are visualized as blue and red patterns of ferriin and ferroin, respectively. After an improvement to the tubular reaction vessels in the experimental setup, the traveling velocity of chemical waves in aqueous solutions was measured in time series under normal gravity, microgravity, hyper-gravity, and normal gravity using the free-fall facility of JAMIC (Japan Microgravity Center), Hokkaido, Japan. Chemical patterns were collected as image data via CCD camera and analyzed by the software of NIH image after digitization. The estimated traveling velocity increased with increasing gravity as expected. It was clear experimentally that the traveling velocity of target patterns in reaction diffusion system was influenced by the effect of convection and correlated closely with the gravity field.     

Theoretical modelling of X-ray fluorescence signals for different lunar compositions and dependence on solar activity

We present a forward modelling technique for calculating the surface X-ray spectra for a variety of lunar terrains. Our calculations considered variations in solar fluxes from solar quiescent condition to large flare activity (M1 flare), and expected elemental concentrations in the target, as well as yield, instrumental, and viewing geometry parameters for X-ray induced fluorescence from the lunar surface. Additionally, we present estimates of anticipated XRF signals from prominent K_α lines observable by a collimated 14 cm² X-ray detector from a 100 km lunar orbit with ∼20 km spatial resolution. Our results show that Mg, Al and Si characteristic K_α lines can be observed for all solar conditions. The Ca K_α lines line can be differentiated from a fixed background during more energetic solar conditions such as C1 and M1 flares, whereas Ti and Fe lines are identifiable only during C1 and M1 solar flare conditions for Apollo 12 site composition. Both the K_α X-ray intensity ratios of Mg/Si and Al/Si correlate well with concentration ratios of Mg/Si and Al/Si, respectively, for B1 and M1 solar conditions. The K_α X-ray intensity ratios of Fe/Si and Ca/Si correlates with concentration ratios of Fe/Si and Ca/Si, respectively, for M1 solar condition. In principle, the modelling technique outlined here can be used to determine absolute elemental abundances (Mg, Al, Si, Ca, Ti and Fe) from X-ray spectra measured during recent and future lunar missions.     

硼酸金属化合物的制备及其电催化活性

采用电化学沉积法于室温、碱性条件下在氧化铟锡(ITO,Indium Tin Oxide)表面制备了硼酸钴(CoBi)、硼酸镍(NiBi)、硼酸锰(MnBi)、硼酸铑(RhBi)、硼酸钯(PdBi)几种无定形的硼酸金属化合物薄膜,并对其形貌和结构进行表征,结果表明几种薄膜均为无定形结构.将这几种硼酸金属化合物应用于电化学催化水氧化制氧,对比其催化活性,发现CoBi,NiBi,RhBi具有较高的催化性能,而MnBi和PdBi催化活性较低.进一步研究硼酸pH值对CoBi电催化水分解的影响.发现硼酸有利于金属化合物的制备,pH7~11范围内,HBO₃^2-作为质子受体含量逐渐增大,能接受放氧过程产生的质子,促进催化水分解过程的进行.所得催化剂可自我修复,实现循环利用.