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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- Cu-Ni粉末混合物和Cu-Ni合金康普頓散射的微觀機(jī)理
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡(jiǎn)介：
- 本文通過(guò)通過(guò)深入研究Cu-Ni粉末混合物和Cu-Ni合金單位質(zhì)量康普頓散射光子數(shù)與其成分含量之間的線性關(guān)系，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)期吻合較好，但是兩者斜率差別很大。基于密度泛函理論（DFT）的平面波贗勢(shì)理論，用CASTEP/ Materials Studio軟件計(jì)算Cu-Ni粉末混合物和Cu-Ni合金的微觀結(jié)構(gòu)，揭示出Cu-Ni粉末混合物和Cu-Ni合金康普頓散射的微觀機(jī)理。
- 詳細(xì)介紹：
- 本文通過(guò)深入研究Cu-Ni粉末混合物和Cu-Ni合金單位質(zhì)量康普頓散射光子數(shù)與其成分含量之間的線性關(guān)系，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)期吻合較好，但是兩者斜率差別很大。然而Ni含量的增加并不導(dǎo)致電子的密度的明顯改變。基于密度泛函理論（DFT）的平面波贗勢(shì)理論，用CASTEP/ Materials Studio軟件計(jì)算Cu-Ni粉末混合物和Cu-Ni合金的微觀結(jié)構(gòu)，得出由于Ni含量的增加，單位質(zhì)量康普頓散射光子數(shù)的增加的主要原因是由于電子自由的程度增加。還得出由于Ni含量的增加，Cu-Ni粉末混合物中的趨于自由的電子較Cu-Ni合金的增加的更多，因此在實(shí)驗(yàn)上表現(xiàn)出Cu-Ni粉末混合物單位質(zhì)量康普頓散射光子數(shù)與Ni含量之間線性關(guān)系的斜率更大。從而揭示出Cu-Ni粉末混合物和Cu-Ni合金的康普頓散射的微觀機(jī)理。
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作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 目的：基于密度泛函理論，通過(guò)量子化學(xué)的方法計(jì)算康普頓散射體（Cu-Ni粉末混合物和Cu-Ni合金）的電子結(jié)構(gòu)，找出電子結(jié)構(gòu)與康普頓散射中散射體的含量和散射光子數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而揭示康普頓散射的微觀機(jī)理。 思路：通過(guò)深入研究和分析已有的康普頓散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算散射體的電子結(jié)構(gòu)，分析電子結(jié)構(gòu)與康普頓散射中散射體的含量和散射光子數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系撰寫(xiě)本論文。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本文利用密度泛函理論，系統(tǒng)研究Cu-Ni粉末混合物和Cu-Ni合金的微觀結(jié)構(gòu)，分析微觀結(jié)構(gòu)與康普頓散射光子數(shù)之間的關(guān)系。本文的獨(dú)特之處在于第一次從Cu-Ni粉末混合物和Cu-Ni合金的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，研究電子結(jié)構(gòu)與康普頓散射中散射體的含量和散射光子數(shù)之間關(guān)系的內(nèi)在聯(lián)系，揭示康普頓散射的微觀機(jī)理。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 康普頓散射的研究一直是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，本項(xiàng)目基于密度泛函理論對(duì)康普頓散射體（Cu-Ni粉末混合物和Cu-Ni合金）的電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，進(jìn)而研究康普頓散射的微觀機(jī)理，為開(kāi)發(fā)粉末混合物和合金含量測(cè)定的康普頓散射法提供理論和技術(shù)支持，具有重要的學(xué)術(shù)意義和重要的應(yīng)用價(jià)值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 通過(guò)深入研究Cu-Ni粉末混合物和Cu-Ni合金單位質(zhì)量康普頓散射光子數(shù)與其成分含量之間的線性關(guān)系，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)期吻合較好，但是兩者斜率差別很大。然而Ni含量的增加并不導(dǎo)致電子的密度的明顯改變?；诿芏确汉碚摚―FT）的平面波贗勢(shì)理論，用CASTEP/ Materials Studio軟件計(jì)算Cu-Ni粉末混合物和Cu-Ni合金的微觀結(jié)構(gòu)，得出由于Ni含量的增加，單位質(zhì)量康普頓散射光子數(shù)的增加的主要原因是由于電子自由的程度增加。還得出由于Ni含量的增加，Cu-Ni粉末混合物中的趨于自由的電子較Cu-Ni合金的增加的更多，因此在實(shí)驗(yàn)上表現(xiàn)出Cu-Ni粉末混合物單位質(zhì)量康普頓散射光子數(shù)與Ni含量之間線性關(guān)系的斜率更大。從而揭示出Cu-Ni粉末混合物和Cu-Ni合金的康普頓散射的微觀機(jī)理。
獲獎(jiǎng)情況
- 無(wú)
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- [1] 李志海，周上祺，劉守平，石泉，邱邵宇，李聰.康普頓散射在材料無(wú)損評(píng)價(jià)中的應(yīng)用前景[J],重慶大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005,28（10）：31-35. [2] 倪培君.射線檢測(cè)技術(shù)在中國(guó)[J],無(wú)損檢測(cè)，2008,30(8):469-474. [3] 鄭世才.第九講 CT技術(shù)和康普頓成像檢測(cè)技術(shù)[J],無(wú)損檢測(cè)，2000,22（9） 423-428. [4] 孔祥金，陳淼.陣列背散射成像系統(tǒng)準(zhǔn)直器設(shè)計(jì)參數(shù)的蒙特卡羅方法研究[J], 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2005,25（6）:754-756. [5] 左凱，孫同景，李振華. 基于康普頓散射的物體厚度測(cè)量方法[J].山東大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2009，12，39（6）：68-71. [6] 羅光,周上祺. 康普頓散射法測(cè)定溶液濃度[J].理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊(cè)，2010,46（1）：51-53. [7] 羅光,周上祺,胡先權(quán). Cu-Ni和Fe-Cu合金中Cu含量與康普頓散射光子數(shù)的關(guān)系[J]. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù),2010,30(2):278-281. [8] LUO Guang, HU Xian-quan. Theoretical and experimental study on Compton scattering of abinary powder mixture[J]. ournal of Chongqing University (English Edition),2010,9(1):29-34.
同類課題研究水平概述
- 康普頓散射從提出到現(xiàn)在，已經(jīng)得到巨大的發(fā)展，就理論方面而言，從最初的量子理論的解釋，到成為量子場(chǎng)論中的典型例子，再到目前核物理和高能物理中康普頓散射的研究，不斷地得到深入和拓寬。而對(duì)于康普頓散射的應(yīng)用也同樣如此，它的應(yīng)用也越來(lái)越寬廣，幾乎遍及各個(gè)領(lǐng)域。 這些主要應(yīng)用主要基于兩個(gè)方面的原理：一方面基于康普頓散射的能譜分析來(lái)確定電子的密度分布。應(yīng)用主要有兩方面，一是康普頓散射密度測(cè)量技術(shù)（CSD），如利用康普頓散射來(lái)研究固體物質(zhì)的密度[1]、結(jié)構(gòu)[2]或?qū)腆w物質(zhì)進(jìn)行無(wú)損評(píng)價(jià)[3-5]，利用康普頓散射測(cè)量物體厚度[6]、康普頓散射測(cè)定溶液濃度[7-8]，研究康普頓頓散射與粉末混合物和合金含量的關(guān)系[9-10]等等。二是康普頓散射成像技術(shù)（CSI）[11-13]。這些方法已廣泛應(yīng)用到了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和其他相關(guān)領(lǐng)域。另一方面基于對(duì)康普頓輪廓的分析研究，主要有兩個(gè)方面，一是康普頓輪廓分析技術(shù)（康普頓輪廓分析器），如利用康普頓散射對(duì)液體進(jìn)行研究（如水、液氦和液態(tài)金屬等）[14-17]。二是在物理和化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科中的相關(guān)應(yīng)用。由于散射體的許多特征都與價(jià)電子有關(guān)，所以康普頓輪廓在研究這些方面的屬性時(shí)就具有優(yōu)勢(shì)。比如由于費(fèi)米面結(jié)構(gòu)與關(guān)聯(lián)電子有關(guān)系，因此可以通過(guò)康普頓輪廓研究高溫超導(dǎo)材料的關(guān)聯(lián)電子來(lái)研究費(fèi)米面結(jié)構(gòu)，并且利用重新定義的固體波函數(shù)模型，能夠直接對(duì)康普頓輪廓進(jìn)行定量分析。而且也能研究費(fèi)米面的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子及材料的超導(dǎo)特性等。 目前有文獻(xiàn)[18]揭示了散射相對(duì)光子數(shù)與單位體積內(nèi)電子數(shù)是成正比的，但國(guó)內(nèi)外均無(wú)從散射體的微觀角度來(lái)研究康普頓散射。本文即從這一電子結(jié)構(gòu)這一全新的角度揭示康普頓散射的微觀機(jī)理。
