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[硕士论文] 李开跃
物理学 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:热电材料作为一种新型的能源材料,能够不依靠其他的介质实现热能和电能的相互转化,可以将热能直接转化为电能而备受关注。本文基于第一性原理和半经典玻尔兹曼输运理论,系统研究了Mg2GexSn1-x(x=0.25,0.5,0.75)和PbSxTe1-x(x=0.25,0.5,0.75)无序固溶体的晶体结构、电子结构和热电性能。主要结论如下:(1)基于特殊准随机结构方法构建了包含24个原子的Mg2GexSn1-x(x=0.25,0.5,0.75)无序固溶体结构,三种比例下的带隙值为0.35eV-0.44eV,并在此基础上研究了体系的电子结构和热电性质。计算结果表明当温度为800K,载流子浓度为3.28×1019cm-3时,n型Mg2Ge0.5Sn0.5由于具有较高的功率因子和较低的晶格热导率,热电优值ZT可达2.45,具有较低的晶格热导率的原因则主要是其具有较高的密度以及较低的光学模速度。(2)采用特殊准随机结构方法构建了包含32个原子的PbSxTe1-x(x=0.25,0.5,0.75)无序固溶体结构。结果表明,PbSxTe1-x(x=0.25,0.5,0.75)的带隙值随着x的增大而减小;与纯PbTe和PbS的热电性能相比,PbSxTe1-x固溶体的热电性能有了很大提高;p型PbSxTe1-x载流子有效质量要大于n型,这导致p型PbSxTe1-x具有更高的Seebeck值。当温度为800K,载流子浓度为2.57×1019cm-3时,p型PbS0.75Te0.25固溶体的ZT值可达1.67。而对于n型PbS0.5Te0.5固溶体,当温度为800K,载流子浓度为1.34×1019cm-3时,最大ZT值达到1.30。
[硕士论文] 唐信
物理学 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:激光穿透强散射介质时会受到多重散射的影响,因而未经调制的激光无法穿透强散射介质实现聚焦。采用迭代优化法、相位共轭法或传输矩阵法能实现激光透过强散射介质在散射介质内部或外部聚焦。遗传算法具有优越的自适应性和高鲁棒性,基于遗传算法容易实现光聚焦而且抗噪性能卓越。当实现光聚焦的速度足够快时,就能应用光聚焦技术对活体生物组织进行成像,因此研究基于遗传算法的光聚焦的快速实现具有重要意义。
  本文研究了遗传算法理论并将遗传算法用于激光波前整形实现光聚焦。对激光波前进行纯相位或纯振幅调制都能实现光聚焦。数字微镜对激光振幅的调制速度比液晶空间光调制器对激光相位的调制速度更快,本文研究采用数字微镜对入射光场进行二进制振幅调制,从而提高了实现光聚焦的速度。
  遗传算法的迭代时间是影响光聚焦速度的重要因素。调制入射光场的掩膜矩阵从电脑传递到数字微镜和CCD相机对输出光场进行曝光并将图像传回电脑的过程中皆存在延时。研究对CCD相机的丢帧进行定位和处理,提出和在实验上实现了错位对准迭代时序,加快了波前整形速度。在计算机中使用并行运算遗传算法使其能以更快的帧率迭代,从而提高了实现光聚焦的速度。
  在FPGA中实现GigE接口和HDMI接口,从而使用FPGA接收并解析CCD相机回传的图像和将FPGA中的掩膜矩阵直接输出到数字微镜中;使用FPGA取代计算机,在FPGA中生成随机数以及实现选择算子、交叉算子、变异算子和进行遗传算法运算,减小延时和提高算法的运算速度,从而提高了实现光聚焦的速度。
  研究遗传算法并与波前整形结合,在实验上实现了光透过强散射介质聚焦;提出并实现了错位对准迭代时序,避免了迭代延时的累加,波前整形速度从5Hz提高到25Hz,提高了4倍;在实验上使用FPGA芯片取代计算机运行遗传算法进行波前整形实现光聚焦,波前整形速度从5Hz提高到60Hz,提高了11倍。
[硕士论文] 王康
物理学 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:空间的非对易性是当前理论物理研究的热点问题之一。已有的研究表明,非对易性会破坏洛伦兹不变性,因为在非对易空间中,电磁波沿着不同方向传播的速度不同,在特定的方向的传播速度会大于真空中的光速。从量子力学的角度看,已有的研究仅仅涉及到静止质量为零的粒子—光子,对于非对易空间中具有静止质量的粒子是否会破坏洛伦兹对称性尚未涉及,本论文在此方面做一些探索。
  判断洛伦兹不变性是否被破坏,可以通过考查粒子的运动速度是否超过真空中的光速。在本论文中,我们以相对论性Dirac方程和Duffin-Kemmer-Petiau(DKP)方程为出发点,分别研究具有静止质量自旋为1/2,0和1的带电粒子与磁场耦合时波包在普通空间和非对易空间中的运动速度问题。我们首先分别在普通空间和非对易空间中精确求解了由Dirac方程和DKP方程描述的自旋为1/2和0,1的带电粒子与磁场的相互作用模型。在此基础上,我们研究了粒子波包在空间中的运动速度。我们的研究表明,对于普通空间中的粒子,相对论性粒子的波包运动速度都不可能超过真空中的光速,该结论的正确性与粒子的自旋和磁场的强度无关。但是在非对易空间中,当磁场足够强时,粒子的波包在非对易空间中运动的速度可以超过光速。这意味着,对于具有静止质量的相对论性粒子,空间的非对易性也会破坏洛伦兹不变性。
  因此,我们的研究不仅丰富了对空间非对易性破坏洛伦兹不变性的研究,也为类似的的研究提供了可借鉴的方法。
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