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伽马活化分析(光子活化分析)是一种有效的元素分析技术, 特别是对原子序数较小的轻元素和一些对热中子活化分析不灵敏的元素具有优势, 上海激光电子伽马源(Shanghai Laser Electron Gamma Source, SLEGS)光束线站的建成为在国内开展伽马活化分析及获取伽马活化数据提供有利条件. 伽马活化数据源于对光核反应生成的短寿命放射性核的退激发特征伽马射线的测量, 从而得到母核的种类和活度等信息. 伽马活化分析技术依赖于伽马源与低本底伽马射线测量装置, 具有数据处理高效、结果分析便捷的特点. 本文介绍了SLEGS束线站的伽马活化数据测量设备和伽马活化实验数据的获取及分析. 基于伽马活化数据分析, 对SLEGS束流流强测量及核天体物理中的光核反应开展了实验研究, 以及未来开展特征核素识别及科技考古等工作的展望, 伽马活化数据的应用范围和涉及领域日益扩大. 本文提供了低本底伽马测量数据及部分伽马活化测量数据, 本文数据集可在https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00194 中访问获取.
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熔合反应不仅为研究量子多体系统中的动态演化和耗散机制提供了关键信息, 也为探索原子核反应动力学与结构特征开辟了重要途径. 本文系统给出了从氢到钔不同质量区元素的合成路径, 以及从轻体系到重体系的各类重离子熔合反应的实验进展. 评述了现有理论模型在描述俘获过程中的优越性与局限性, 重点分析了唯象模型与微观动力学模型对不同反应体系熔合行为的优势与不足. 在此基础上, 进一步凝炼出熔合反应研究中的若干关键科学问题, 包括重离子熔合阻碍、极深垒下熔合抑制、熔合几率$P_{\text{CN}}$以及复合核的裂变势垒等, 并对未来熔合反应的研究方向提出了展望与建议. 本文数据集可在科学数据银行数据库https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00238 中访问获取.
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原子核质量是反映核结构与稳定性的重要物理量, 在核结构研究与天体核物理过程中均具有关键作用. 目前, 基于神经网络的研究多集中于结合能或中子、质子分离能的单一预测, 较少关注结合能与分离能之间的物理约束关系. 本研究基于相对论平均场点耦合模型 PCF-PK1, 结合神经网络对原子核结合能以及单、双中子和单、双质子分离能进行了系统预测. 在训练过程中引入分离能约束, 以保持结合能与分离能之间的物理自洽性. 结果表明, 神经网络能够显著提升结合能的整体预测精度. 其中, 在特定损失函数权重组合下, 结合能的预测均方根偏差可达到 0.140 MeV. 进一步分析发现, 在保持物理自洽性的前提下, 引入分离能约束能够同时对结合能和分离能的预测结果实现小幅优化. 本文数据集可在https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00239 中访问获取.
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中国散裂中子源(CSNS)反角白光中子实验装置(Back-n)提供的中子束流覆盖0.3 eV—300 MeV能量范围, 是我国开展中子核反应研究的重要研究平台. Back-n实验厅二飞行距离达到76 m, 具有良好的中子能量分辨率, 为涉及天体核合成、重要核数据的中子俘获反应截面测量等实验研究提供了优异的束流条件. 中子俘获反应截面测量主要利用中低能(1 MeV以内)的中子开展研究, 实验结果精度十分依赖中低能区中子能谱. 受益于CSNS的稳定运行, Back-n的中子能谱在较长时期内十分稳定, 但也会随着CSNS的靶体、束窗等部件的结构调整而演变. 本工作利用Back-n实验厅二的6Li-Si束流监测器开展了不同时期的50-15-40准直器设置下中低能区中子能谱测量. 得到了在2024年更换质子束窗和2025年CSNS调整靶体结构前后, Back-n实验厅二0.3 eV—1 MeV中子能量区间的相对能谱(100 bpd), 并将解谱起点降低至10 eV, 不确定度为1%—6.8%. 结果表明, 2024年调整质子束窗降低了eV至keV能区的中子通量并显著改变了能谱形状; 2025年靶体调整略增加了eV至keV能区的中子通量并略改变能谱形状. 此外, 通过对两种不同常用的准直器设置下的中子能谱进行分析, 也比较了其能谱形状差异. 本工作为在Back-n实验厅二开展的中子俘获反应截面测量等研究提供了关键数据支撑. 本文数据集可在https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00214 中访问获取.
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为适应自偏置环行器高频化与集成化的发展需求，六角铁氧体材料性能的提升至关重要。本研究采用固相反应法制备了La-Zn-Sc共取代的M型钡铁氧体（La0.3Ba0.7Fe10.9-xZn0.3ScxO19）。X射线衍射（XRD）分析表明，所有样品均成功形成单一M型磁铅石相。扫描电子显微镜（SEM）图像显示，经湿法择优取向烧结后，铁氧体颗粒呈现六角板状形貌，并沿c轴定向排列。基于XRD和SEM数据计算了样品的晶格参数与颗粒尺寸。磁性测量结果表明，Sc-La-Zn掺杂的M型铁氧体具有较高的饱和磁化强度（Ms > 60 emu/g）的同时，通过调控Sc掺杂量，使磁晶各向异性场在7000 ~ 10000 Oe范围内可调，且样品表现出较低的铁磁共振线宽（ΔH ≈ 260 Oe）。基于样品的磁性能参数，利用HFSS软件设计并仿真了三款自偏置环行器，其中心频率覆盖25 GHz至35 GHz，展现出较宽的频率调节范围。环行器的最低插入损耗小于0.5 dB，隔离度优于20 dB的带宽最高可达4.4 GHz。本研究对不同频段自偏置环行器的应用具有重要意义。
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铁基非晶合金因高饱和磁化强度、高磁导率、低矫顽力和低损耗等优异的软磁性能而持续受到广泛关注。然而，目前针对非晶合金磁性的理论研究仍不完善，铁基非晶合金磁性能的结构本源尚未厘清，常难以充分解释其磁性行为。本文简要总结了近年来实验与计算研究中，铁基非晶结构与软磁性能，尤其是饱和磁化强度的关联机制等的研究进展。已有的研究工作主要集中在不同元素如何影响铁基非晶合金的电子结构、磁矩、饱和磁化强度等，缺乏对局域原子结构包括短程序、中程序结构影响磁矩等磁性能的微观机理的深入探索。本文试图为进一步深入系统地探索铁基非晶合金软磁性能的微观机理理清研究思路。
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光学势作为描述核碰撞相互作用的重要工具, 被广泛应用于核反应机制的研究中. 光学势对核结构具有高度敏感性, 故弱束缚核与紧束缚核的光学势存在显著差异. 大量研究表明, 紧束缚核体系的唯象光学势在近库仑势垒能区表现出阈异常现象, 其实部与虚部的关系可通过色散关系精确描述. 然而对于弱束缚核体系(如6Li、9Be和6He等)引起的反应, 由于在近垒及垒下能区缺乏足够的实验数据, 其光学势的行为仍存在争议. 在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器上, 实验测量了6Li+208Pb体系在近垒和深垒能区的弹性散射角分布, 并经光学模型拟合获取其光学势参数. 该体系的光学势呈现出反常的阈异常特征, 且色散关系也不适用于该体系. 此外, 从深垒数据得到6Li+208Pb体系的反应阈值约0.73VB(VB为库仑势垒), 并进一步对不同体系的反应阈值和破裂阈进行了系统学分析. 本工作测量了近垒及深垒能量下6Li+208Pb体系的光学势, 为进一步研究反常阈异常现象提供了数据支持. 本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00218 中访问获取.
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基于精确处理核–价电子关联、标量相对论效应、自旋–轨道耦合效应及完全基组极限等多种物理效应, 本文使用icMRCI+Q方法构建了SH+离子18个Λ-S态及相应的35个Ω态的势能曲线. 利用全电子icMRCI/cc-pCV5Z+SOC理论框架, 计算得到7个Ω态[包括${\rm{X}}{}^3{\rm{\Sigma }}_{{0^{\rm{ + }}}}^{\rm{ - }}$, ${\rm{X}}{}^3{\rm{\Sigma }}_1^{\rm{ - }}$,(1)2第一势阱(υ'=0–8), (2)0+(υ'=0–5), (2)2第一势阱(υ'=0–2), (2)1第一势阱(υ'=0–2)和(3)0+(υ'=0–2)]间12对系统的跃迁偶极距曲线. 基于上述势能曲线和跃迁偶极距曲线, 通过求解核运动的Schrödinger方程并结合相应公式，确定了各态的光谱数据和Ω态间的跃迁数据, 所得结果与实验值吻合很好. 此外阐明了12对辐射跃迁的光谱特性、揭示了激发Ω态的辐射寿命和辐射宽度变化规律、讨论了转动量子数(J')对(2)2第一势阱(υ'=0−2, +), (2)1第一势阱(υ'=0–2, +)和(3)0+(υ'=0–2, +)态的辐射寿命的影响. 本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00233中访问获取. (数据集私有访问链接https://www.scidb.cn/s/nMziqa)
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核子滴线外的不稳定原子核的研究是探测极端质子-中子比体系中核子相互作用与核结构的重要手段, 其中质子滴线外的大量原子核以单质子放射性作为主要的衰变模式. 使用形变的Woods-Saxon势和自旋-轨道耦合相互作用与多极展开的形变Coulomb势, 构造了质子-子核两体相互作用, 并基于量子隧穿模型和微观的Gamow态理论, 以首个被实验发现的基态质子放射核之一的151Lu为例, 展示了理论模型的计算过程, 之后系统性地计算了目前实验观测到的大量质子放射性核的半衰期数据, 并在使用不同核数据的情况下, 对结果与实验值的相符性进行了对比, 评估了质子放射性对衰变能和谱因子数据的依赖性. 结果表明质子放射性对衰变能的依赖程度较高. 此外, 基于现有的实验观测结果, 对下方相邻的fpg壳层中可能存在的一些更轻的质子放射核的半衰期进行了理论预言. 以上计算结果被汇总为了目前比较全面地包括现有的质子放射核(50 < Z < 84) 和理论预言的质子放射核(30 < Z < 50) 半衰期的数据集, 为实验上进一步探索质子滴线提供了理论参考. 本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.27551 中访问获取.
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本文利用三维格点空间相对论密度泛函理论, 在轴对称破缺, 反射对称破缺和$V_{4}$对称性破缺时, 计算了锕系原子核的势能曲线, 探索了所有四极和八极形变自由度对裂变内垒, 外垒和同核异能态的影响. 我们的计算结果表明: 反射对称性破缺能显著地降低外垒的高度, 轴对称性破缺能同时降低内垒和外垒的高度, $V_{4}$对称性破缺对内垒和外垒几乎没有影响, 同核异能态几乎不受对称性破缺的影响. 基于相对论密度泛函PC-PK11, 对同核异能态的能量经验值有轻微低估. 本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00229 中访问获取.
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原子核质量、β衰变半衰期以及中子俘获率是快中子俘获过程(r-过程)模拟中必不可少的核物理输入量, 且核质量还影响着β衰变半衰期和中子俘获率的预测. 然而, r-过程模拟涉及的许多丰中子核的质量仍然依靠理论模型的预言, 并且不同模型预言结果存在显著差异. 本文选取了十种原子核质量模型, 其中涵盖了宏观、微观、宏观-微观模型以及结合机器学习方法的质量模型, 系统研究核质量不确定性对β衰变半衰期和中子俘获率的影响. 基于不同的质量表, 分别采用β衰变半衰期半经验公式和TALYS程序, 计算了相应原子核的β衰变半衰期和中子俘获率, 为r-过程模拟提供了较为自洽的核物理输入. 研究发现, 丰中子区域不同质量模型的质量预言不确定性可达10 MeV. 质量不确定性对丰中子核素β衰变半衰期的预言产生的差异基本在0.6个数量级以内. 而对中子俘获率的影响更为显著, 当天体环境温度为$T=10^9$ K时, 近中子滴线核区的中子俘获率平均不确定性为2~3个数量级, 部分核素的最大与最小预言值差距甚至超过十个数量级. 向丰中子区域外推时, 原子核的中子俘获反应能$Q_{(\rm n,\gamma)}$直接影响着中子俘获率的变化趋势, 并且在丰中子区域中子俘获率对$Q_{(\rm n,\gamma)}$的不确定性非常敏感. 此外, 天体环境温度升高可降低质量不确定性对远离稳定线的原子核中子俘获率预言的影响. 本研究基于十种不同质量模型计算了β衰变半衰期和中子俘获率, 为r-过程模拟提供了更多自洽的核物理输入. 本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00222 中访问获取.
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随着图像数据量的激增及信息安全需求的提升，传统单图像加密方法在多图像并行传输中面临安全性与效率瓶颈.本文提出一种基于无干涉编码孔径相关全息的多图像混沌压缩双重加密方法，构建了一个物理与数字协同的双重加密体系.首先利用无干涉编码孔径相关全息成像构建前端物理加密层，通过记录图像的点扩散全息图实现初步加密，具备良好的抗物理攻击能力.随后在数字加密层中采用分块离散余弦变换对全息图进行能量压缩与稀疏化，并结合混沌系统生成的密钥序列与压缩感知理论实现次级加密，从而同时提高安全强度与压缩效率.仿真与实验结果证实了其在密钥空间规模、密钥敏感性、抗统计分析能力和鲁棒性方面的有效性，同时在多图像压缩效率方面可平均降低约30%的数据量，体现出明显的性能优势，适用于监控、医学成像等场景中的图像数据安全传输与存储.
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硅异质结(SHJ)太阳电池中空穴端接触的电接触性能调控是提升电池效率的关键挑战之一。本文采用TCAD数值模拟，通过构建多子端和少子端接触模型，系统研究了p型硅薄膜(p-layer)接触叠层中的载流子输运行为，重点揭示了诱导p-n结与寄生肖特基结的耦合作用机制及其对接触性能的影响。研究表明，p-layer的激活能(Ea,p)是决定载流子输运行为的核心参数。较低的Ea,p有利于在 p-layer/TCO 界面激发更有效的空穴隧穿方式(B2BT或TAT-DBS)，并在 i-a-Si:H/c-Si界面引入更适合载流子输运的能带弯曲，这不仅显著降低了接触电阻，还抑制了高偏压下的电子电流，从而在宽偏压范围内维持了优异的载流子选择性。同时，在光学方面，低Ea,p有利于拓宽透明导电氧化物(TCO)薄膜的材料选择窗口，选择具有更低载流子浓度的TCO薄膜，从而有效抑制TCO膜层的寄生吸收，提升器件的光谱响应。本研究阐明了空穴传输端的载流子输运机理，明确了关键材料的调控准则，为高性能SHJ太阳电池的界面工程优化和器件设计提供了重要的理论依据与实践指导。
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原子核质量作为原子核的一个基本物理量之一, 对理解和研究原子核结构与核反应、核子核子基本相互作用等有重要作用, 但是精确预测远离 β 稳定线的原子核质量依旧是一个巨大挑战。本文基于机器学习优化的原子核质量表，研究了自 2022 年以来新测量的原子核质量、剩余质子-中子相互作用（δVpn）和重核 α 衰变能。研究表明：（1）对于 23 个新测量原子核，经机器学习优化后的质量表给出的均方根偏差在 0.51-0.58 MeV 之间，远低于液滴模型 (LDM)、 Weizsäcker-Skyrme-4 (WS4)、有限力程小液滴模型 (FRDM)、 Duflo–Zucker (DZ)质量表所给出的 3.275、 1.058、 0.752、 0.785 MeV。（2）机器学习优化后的质量表给出的 N=Z 时原子核的 δVpn与最新的实验数据相符合。（3）通过机器学习优化的原子核质量表计算得到的重核 α 衰变能的均方根偏差也大幅降低。此外，利用贝叶斯模型平均对四种机器学习优化后的质量模型进行加权平均，可以得到更精确的预测。这些结果表明，经过机器学习方法优化后的原子核质量表具有良好的外推能力，可以为相关研究提供有益的参考。本文数据集可在科学数据银行数据库https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00246中访问获取 (审稿阶段请通过私有访问链接查看本文数据集https://www.scidb.cn/s/iY3iQn)。
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