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[成果] 1900120038 北京
TB383 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2019
成果简介:纳米材料在生物体内会吸附蛋白分子,形成纳米颗粒-蛋白冠(nanoparticle-protein corona),简称“纳米蛋白冠”。纳米材料表面发生的这类“生物转化”,以相当不可预测的方式调节其化学生物学性质、药理学活性、毒理学性质及其生物医学功能。“纳米蛋白冠”的形成和机制,成为纳米化学与生物医学交叉的诸多领域所关注的重大基础科学前沿问题。近年来,Science和Nature子刊多次讨论纳米材料与体内蛋白质分子的相互作用问题。深入理解其基本结构及其化学生物学行为,成为纳米材料生物医学应用的关键瓶颈。 开拓与发展了纳米材料与蛋白质分子相互作用的研究方法,提出了碳纳米材料与金属纳米材料“纳米蛋白冠”的形成机制。 揭示了“纳米蛋白冠”影响纳米材料生物学特性的重要规律;并提出了利用内源性血清白蛋白修饰纳米材料,调控其生物学行为的新思路。 建立了降低血液蛋白对纳米材料调理作用的方法,据此提出了增强其诊疗一体化功能的新策略。
[成果] 1800130106 北京
TL503 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2018
成果简介:核电是中国未来能源体系的重要组成部分,也是中国能源安全的战略需要,核裂变能的可持续发展核能则必须实现核废料的安全处置。加速器驱动次临界系统(ADS,Accelerator Driven Sub-critical System)利用加速器产生的高能强流质子束轰击重核产生宽能谱、高通量中子作为外源来驱动次临界堆芯中裂变材料发生持续的链式反应,使得长寿命放射性核素最终变为非放射性的或短寿命的核素,并维持反应堆运行。是公认的核废料处理最有前景的技术手段,国际上尚未有建成先例。中科院根据中国核能可持续发展的重大需求和国际上的发展态势,提出中国ADS发展路线图。并从2011开始通过中国科学院战略科技先导专项,进行加速器驱动嬗变研究装置原理验证,超导质子直线加速器则为ADS先导专项重要研究内容之一。该项目超导质子加速器2K超流氦大型低温恒温器关键技术研究及应用主要目的研制满足超导质子直线加速器的大型2K超流氦低温恒温器,并在未来ADS嬗变装置中批量应用。国际上大型在建的加速器大多采用低温超导技术,如欧洲European-XFEL、ESS,美国LCLS-II、FRIB,日本规划中的ILC,国内将要建设的上海SCLS等。该项目中大型低温恒温器的关键技术研究,无论是建设中国的大型超导加速器,还是深度参与此领域国际合作都具有重要意义。 作为国际首台应用于超导质子直线加速器2K超流氦温度大型低温恒温器,具有多项创新性的技术特点: (1)创造性的提出超导设备底部绝热支撑的结构理念,奠定此类型低温恒温器的结构基础; (2)解决了紧凑的低漏场超导螺线管磁体、稳定的失超保护以及高效率的电流引线关键技术; (3)发明了低漏热、高强度的低温绝热支撑的新型结构型式; (4)提出了2K低温传输管道的真空独立性方法,发明了低温管道真空隔断的新型结构型式。从而掌握低漏热、高精度、高效率、可操作性等大型低温恒温器的关键技术。 超导质子直线加速器2K超流氦大型低温恒温器成功的研制,不仅实现了国际上首台连续波运行的超导质子直线加速器,为未来大型ADS装置奠定了很好的技术基础,具有重要的学术和社会价值,同时该项目的一些关键技术也被成功应用在重大国际合作当中,如European-XFEL大型低温恒温器受到国家领导人的重视与关注,LCLS-II大型低温恒温器研究纳入中美高能物理会谈等,因此具有重要的政治和经济价值。项目在三年累计直接经济效益约1亿元,间接经济效益数千万元,发表了20多篇学术论文,其中5篇SCI期刊论文,4篇EI期刊论文,获得专利2项。
[成果] 1800130426 北京
TL503 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2018
成果简介:射频四极子(RFQ)是质子和重离子加速器中国际上公认低能区不可替代的最优加速结构。其设计和调试运行等都具有极强挑战性,国际上在运行的均是占空比较低或低频的RFQ,该所开创性地研制并成功运行了国际上第一台325MHz300kW连续波RFQ,提出了一系列科学理论、实验方法和实施策略。 主要科学发现点如下: 1.提高束流传输效率的理论和方法。 (1)共振分段耦合和二极模稳定杆的理论设计和实施,避免了因模式耦合而引起束流的纵向和横向不稳定性。 (2)工艺段最佳长度选择策略。采用四个不同长度的工艺段,有效解决了粒子在经过连接面受扰动的问题。 (3)原创性地提出了调场平整度的策略和方法。利用基于微扰和传输线理论的自动调场程序调场,既考虑到功率耦合器的微扰,又避免了其对局域频率及场平整度的影响;找到了仅更改几只调谐器的长度来改善场平整度和调节频率的方法。 (4)提出了RF测量、机械测量相结合的装配理论,保证了腔体初始频率和场分布的最优,有效地降低了加工误差的影响。 2.降低功率密度的设计理论。提出了CW RFQ的优化设计理念和哲学,采用较低的极间电压,从而获得低的表面场强和表面功率密度,有效降低了极间打火和高热损耗导致腔体严重形变的风险。 3.开创性地提出了减小RFQ输出束流纵向发射度的理论。对于CW运行的机器,RFQ小的纵向发射度,对后续超导加速结构的纵向动力学设计(同步相位的选择)及其整个加速器的运行效率都非常重要。为此提出了RFQ径向匹配段(RMS)和成形段(Shaper)之间的光滑过度理论,极大地降低了RFQ出口的纵向发射度。 4.提出了无频率漂移的水冷设计概念。对于CW运行的RFQ,较大的腔耗和束流损耗引起的腔体形变会导致工作频率的漂移。基于工作冷却水温和水流速度进行设计优化,确保在冷却水温不变的情况下,即使RFQ产生较大腔体形变,谐振频率不会变化,极大地缓解了RFQ的老练和运行困难。 5.提出了反射功率保护策略。即便采用了优化的水冷设计,CW老练中腔体的形变仍远高于脉冲运行的RFQ,老练难度非常大。为此在反射功率保护程序的设计上,针对不同的脉冲宽度、不同占空比条件下采取了完全不同的保护策略。 基于以上理论设计的RFQ已成功研制并运行,创造了国际上在运行RFQ中最高的束流运行功率31kW,也成为325MHz首台连续波运行的RFQ。这台RFQ已安装在中国加速器驱动次临界洁净核能系统(C-ADS)质子直线加速器注入器I中,保障了注入器I实现全段连续波束流调试。
[成果] 1800130424 北京
TL53 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2018
成果简介:1.研究目的:随着国际上对强流、高功率质子加速器需求的日益增长,比如作为ADS应用的强流连续波驱动加速器,急需开发研制可用于低能、甚至超低能段的超导加速器,解决高功率质子直线加速器采用常温结构的散热难题,而且要通过束流,特别是强流束,以验证其可行性。国际上现有的频率在325MHz附近的超导加速结构,可以同时覆盖中低能加速段的只有轮辐型(Spoke)超导腔,但这种新型的腔还没有任何一个经过束流的验证,且现有腔型还远远不能覆盖低能加速段。中科院于2011年启动了“未来先进核裂变能”-ADS嬗变系统的先导专项,对ADS的关键技术进行预制研究和工程验证。高能所(IHEP)负责基于325MHz频率常温RFQ以及Spoke腔型加速器前端技术路线(注入器-I)的研制。注入器-I的出口能量指标为10MeV,设计平均流强为10mA,技术路线难度非常高,国际上没有先例可循。动力学设计于3.2MeV处实现常温RFQ至低温超导Spoke结构的过渡,这是国际上该频段现有建成的起始能量最低的连续波超导加速器。 2.主要科学发现点: 1)总结并形成了强流超导直线加速器束流设计的一般理论和方法; 2)在1.5GeV ADS驱动加速器的设计过程中,总结并形成了强流高功率直线加速器的设计原则、考虑、依据和方法; 3)开发了一种新型的局部补偿方式; 4)研究了采用阶梯场磁铁实现靶上束流均匀化的可行性; 5)掌握了超流氦低温系统设计和建造的关键技术; 6)形成了一套完整的耦合器设计方法、流程、加工工艺技术路线,形成了完整的耦合器清洗、烘烤、和高功率老练测试的流程和规范,形成了耦合器老练、测试的低电平连锁控制方法; 7)形成了连续波模式以及脉冲模式兼容的低电平控制方法; 8)形成了基于ADS连续波加速器的控制方法,实现了完备的风险控制与系统保护。 3.成果产生的价值:这是国际上该频段超导直线加速器第一次通过连续波束流的验证,这也是国际上Spoke型超导腔第一次通过束流的验证,而且是mA级连续波束流的验证,所采用的腔型为国际上最小(βg=0.12)的Spoke腔。这一成果不仅是对物理设计,也是对硬件加工、集成、控制、调试的有力验证。标志着中国在强流粒子加速技术和超导高频领域达到了国际先进水平。研发成果可以解决强流质子直线加速器采用常温结构的散热难题;使得高功率连续波直线加速器的实现成为可能;同时低温超导直线加速器在同一加速段取代常温结构可以使功率大幅降低,前景很可观。发表论文85篇,同行引用评价34次。
[成果] 1800130109 北京
TL506 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2018
成果简介:核废料处置是世界性难题,为缩短核废料放射周期和充分利用核废料,中国科学院实施了战略性先导科技专项“未来先进核裂变能-ADS嬗变系统”,该系统由强流连续波(CW)质子加速器和核反应堆两大工程组成。强流连续波质子加速器,束流功率高(250千瓦),强度大,常规束流测量设备,极易被高功率束流损坏,难以完成束流参数测量;此外,由于超导低温技术大量使用,常规设备不能在-271摄氏度超低温下正常工作,普通材料在超低温下会有物性改变,陶瓷脆裂,射频电缆微波特性改变,材料变形引起超高真空密封失败等问题。研制特殊的束流测量设备,解决上述亟待攻克的技术难题。项目组通过科技攻关,成功解决了上述难题。 实践中有以下创新成果: (1)成功研制了能够稳定工作在低温环境的束流位置探测器,该探测器的位置分辨率优于30微米,达到国际先进水平。 (2)研制应用于束流位置测量探头的特殊真空密封垫片,成功解决了由于低温材料变形引起的真空密封问题,漏率小于1*10-11Pa·m3/s,达到国际先进水平。 (3)解决了低温环境下陶瓷脆裂和射频电缆微波特性改变的问题,研制和应用了低温穿墙件和低温电缆,实现了低温下射频信号稳定传输。 (4)基于电离残余气体原理,研制了无损束流截面测量系统;基于静电作用,研制了电子束扫描测量束流截面系统。两套无损截面测量系统应用于强流质子加速器束流截面测量。 低温束流位置测量系统为国内首次研制及应用,能长时间稳定工作在-271摄氏度,经受住多次从常温到超低温温度变化的冲击。低温束流位置探测器作为唯一能工作在超低温的束流测量设备,在超导高频腔调试中,发挥了不可替代的作用。低温密封方法,低温电缆和低温穿墙件为国内后续超导加速器低温区束流测量提供了解决方案,对于正在建设的北京怀柔国家科学中心的高能光源,具有重要意义。电离气体法测量束流截面装置和电子束扫面测量束流截面装置,采用非接触式测量方式,能成功测量连续波运行模式下的质子束流截面。上述特殊束流测量设备的成功研制,为强流加速器稳定运行奠定了坚实基础,保障了“未来先进核裂变能-ADS嬗变系统”先导专项按期达标验收,为后续实施的加速器驱动嬗变系统示范装置的顺利实施,奠定了坚实基础。为核废料处理难题的破解,扫清了又一障碍。
[成果] 1800290084 北京
B842.3 基础研究 社会人文科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:人类对记忆和遗忘的认识,经历了从哲学、心理学到生物学的发展历史。记忆和遗忘是矛盾的对立统一,其动态平衡规律涉及系列重大科学问题,例如“记不住”和老年痴呆症、“忘不了”和创伤后应激综合症等,长期以来是神经科学领域的前沿热点。 遗忘的新机制。全面解析了短时程记忆遗忘的分子机制,发现短时程记忆的遗忘包括Rac1调控的主动遗忘和Raf调控的被动遗忘这两种分子机制。同时抑制这两种遗忘的发生可以冻结短时程记忆;率先发现不同记忆组分具有不同主动遗忘机制。
[成果] 1700320023 北京
O572.321 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:中微子振荡是一种新的物理现象,即一种中微子在飞行中自发变为另一种中微子。1998年首次发现大气中微子振荡(对应于θ<,23>),2002年发现太阳中微子振荡(对应于θ<,12>)。这两项成果被授予2015年诺贝尔物理学奖。中微子振荡表明中微子有微小的质量,是超出粒子物理标准模型的唯一的实验证据。寻找对应于混合参数θ<,13>的第三种振荡模式是中微子物理研究的必然,虽然有些理论预言其存在,有些理论预言其不存在(即θ<,13>=0)。Θ<,13>的大小关系到中微子物理研究未来的发展方向,并和宇宙起源中的“反物质消失之谜”相关,也是粒子物理学28个基本参数之一。大亚湾反应堆中微子实验项目组于2003年提出了原创的实验方案,2011年建成了国际领先的实验装置,2012年在激烈的国际竞争中率先取得重大成果:发现对应于θ<,13>的中微子振荡模式确实存在,并精确测得其振荡幅度sin<'2>2θ<,13>约为0.09。论文发表后,国际著名科学杂志和媒体等发表报道与评论上百篇。美国《科学》杂志将其评为2012年十大科学突破之一,并称“如果大型强子对撞机的研究人员没有发现标准模型之外的新粒子,那么中微子物理可能是粒子物理的未来,大亚湾的实验结果可能就是标志着这一领域起飞的时刻。”该论文迄今被引用上千次,在2011年以来的粒子物理论文中排名第三(前两名为发现希格斯粒子的论文“因在中微子振荡上的基础性发现与探索,揭示了超越甚至远远超越粒子物理标准模型的新前沿”,大亚湾实验合作组及其负责人与另外4个实验组分享了2016年度基础物理学突破奖。大亚湾实验国际合作组由来自中国、美国、俄罗斯、捷克、中国香港和台湾的38个研究机构、约270名研究人员组成。其中约150人来自境内单位,包括中国科学院高能物理研究所,北京师范大学,成都理工大学,东莞理工学院,华北电力大学,南京大学,南开大学,清华大学,山东大学,上海交通大学,深圳大学,西安交通大学,中国广东核电集团,中国科学技术大学,中国原子能科学研究院,中山大学等。该推荐奖项只涵盖境内项目组的贡献,其中包括:1)提出了具有创新性的完整实验方案和探测器设计,精度超过以往实验一个量级以上,也大大超过同期国际上的同类实验。2)负责全部土建与通用设施,以及约一半探测器的研制(包括液体闪烁体,中心探测器钢罐,反射板,阻性板探测器,读出电子学与数据获取等,并参与台湾负责的3米有机玻璃罐),而外方负责了另一半探测器的研制(包括有机玻璃罐,光电倍增管及其电缆、高压,水系统,自动刻度装置等)。3)发展了具有一系列创新的数据分析方法,获得了完整独立的物理分析结果,并唯一地被该推荐奖项的代表性成果论文所采用。项目组在国际重要会议上获特邀报告近百个。项目组集体或主要完成人获得了基础物理学“突破奖”、美国物理学会“潘诺夫斯基奖”等国内外多个奖项。
[成果] 1800120643 陕西
TL816.2 应用技术 专用仪器仪表制造 公布年份:2017
成果简介:由西北工业大学主持的国家重大科学仪器设备开发专项项目“新型CZT半导体X射线和γ射线探测器研制”突破了大尺寸探测器级CZT晶体的设计、合成、生长,晶体加工、电极制备与封装,不同应用背景探测器结构设计和评测,单元及像素探测器专用ASIC芯片设计等10余项关键技术,开发出高单晶率、低缺陷密度的大尺寸探测器级CZT晶体材料生长与加工技术,建立并完善了单元型、线阵及像素阵列CZT探测器的制备工艺,形成了质量可靠的系列化CZT探测器产品。项目基于所研制的各种CZT探测器,开发出新型安检设备样机、医用静态能量分辨CT扫描仪样机、便携式伽马谱仪、强脉冲辐射探测仪器、用于X射线时变与偏振探测卫星的高分辨X射线能谱仪以及用于地下矿产资源检测的放射性勘探仪器。
[成果] 1800120515 北京
V416.51 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:项目以一个创新链条(基础研究-量值复现与传递关键技术-成果应用)、三个层次(注量等绝对测量方法研究、基标准及测量装置、地面标定和在轨监测)、三个重点方向(航天空间能源、空间观测、空间运行安全)、五个任务(空间太阳电池、空间辐射带电粒子、空间天文观测X射线、空间辐射探测器、注量等导出量复现技术)进行整体规划,针对空间中太阳光、X射线、γ射线、质子、电子、中子等辐射的应用与防护,开展关键计量技术研究。项目将建立标准空间太阳电池计量标准和空间太阳电池阵校准装置,建立(0.5~300)keV范围能量连续可调的单能X射线源和K荧光特征X射线辐射源,建立基于长寿命α、β和γ核素的计量标准装置与量值溯源技术,建立空间辐射带电粒子计量标准,建立高注量率、分布均匀的热中子辐射场。拟解决的关键技术有基于差分光谱响应度法(DSR)的空间太阳电池计量技术、基于稳态大面积空间太阳模拟器的光电性能测量方法、质子水吸收剂量绝对测量技术、平行束下X射线注量测量技术、多核素多能量点空间辐射探测器校准方法和大尺寸(1米×1米)均匀热中子辐射场的设计。
[成果] 1700350195 北京
X837 应用技术 环境监测 公布年份:2016
成果简介:核安全与放射性污染防治关系经济社会发展全局和人民群众的切身利益,是全民关注的重大问题。核辐射成像技术以图像的方式详细和直观地展示放射性物质特性以及辐射场空间分布,为人类全面了解和安全利用放射性物质提供了新的方法和手段,成为当今核探测技术领域发展的新方向。在放射性环境监测与评估、放射源管控与搜寻、事故预警与应急处理、核反恐等领域具有重要应用价值。该项目属于“核科学技术”领域。将看不见的核辐射变为可见的图像,直观准确地展现核辐射场的特性一直是科学家追求的目标。该项目针对中国国防、核工业、环保应急等领域对于核辐射成像技术和设备的需求,开展了一系列成像方法学、关键技术、系统集成以及核安全应用方法的研究和创新。创造性地提出了一种结构简约、探测效率高的编码成像新方法和一种基于精细编码采样的三维定位方法,突破了传统辐射成像方法的技术瓶颈,解决了近场效应,显著提高了探测效率,实现了成像定量化;巧妙地设计了相邻复用的“复眼式”结构方案,并提出了一种正反编码降噪技术和一种高精度数字化基线恢复技术,实现了360°全视野测量成像和极低剂量放射源成像;研制了中国首台编码孔径核辐射成像仪和国际首台一体化便携式核辐射成像仪。建成了集核辐射成像技术研究、装备研制及技术服务于一体的研究平台,为中国重要放射性工作场所及部门的核安全保障、事故预警及应急处理提供了新的技术手段。该项目实现了辐射成像方法的创新,掌握了核辐射成像探测的核心技术,研制了系列国际先进水平的核辐射成像系统,相关成果已获授权国家发明专利四项,备案产品标准一项,获北京市新技术新产品认定一项。近三年来,该项目所研制的核辐射成像设备已为国内三十余家重要涉核单位及机构开展了现场应用服务,涉及国防、核工业、环保、医疗、科研等行业,得到应用单位的高度评价,突破了国外技术和产品在该领域的垄断地位,提高了中国核辐射成像领域的自主创新能力和核心竞争力。
[成果] 1700320019 北京
O572.33 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:夸克物质是最深层次的强相互作用物质状态,相对论重离子碰撞是在实验室实现这一新物质形态的唯一可能手段。项目组预言了在重离子碰撞中探测夸克物质的敏感信号,提出了研究强耦合夸克物质中量子涨落的理论方法,发现了一个新的高密度夸克物质相。主要科学发现点包括以下三个方面:1)用重夸克偶素的横动量分布探测夸克物质的理论预言被多个实验组验证并宣布。长期以来,重离子碰撞中是否产生了夸克物质缺少敏感的探针,存在疑惑。项目组用输运方程组描述重夸克偶素在夸克物质中的非平衡运动,用相对论流体力学方程描述夸克物质的时空演化,预言的重夸克偶素椭圆流和平均横动量核修正因子被美国和欧洲的大型国际合作实验组RHIC/STAR和LHC/ALICE验证和宣布。理论结果被实验组PHENIX, STAR, ALICE, CMS, NA50等引用98次。2)发展了超出平均场研究强相互作用相变的理论方法。由于强相互作用的非微扰困难,一般考虑相变采取平均场近似,忽略量子涨落的贡献。项目组在有限温度密度对夸克圈进行求和,在夸克模型中构造了介子,保证了Goldstone定理。发现手征恢复相由夸克自由度决定,而手征破缺相由涨落产生的介子控制。QCD手册指出:“庄等人已经发展了在1/N展开中到次领头阶计算热力学势的方法。他们考虑了平均场的涨落,图形上对应圈图求和,物理上对应介子的贡献”,“有必要在有效场论中考虑1/N修正,这显然对应庄等人的圈图求和”。3)发现了无能隙色超导态。高密度夸克物质处于各种超导超流态。项目组发现色超导态中激发的准粒子能量可以为零,由此提出了无能隙色超导态,指出了高密度夸克物质中色磁不稳定的特征。在项目组这一新的突破以后,无能隙色超导态迅速成为强相互作用相变研究的一个热点。2014年发表在Rev. Mod. Phys.的综述文章有17处详细评价项目组的工作并推广到其它相对论费米气体。项目组的8篇代表性论文被SCI他引522次,20篇核心论文被SCI他引964次。根据核物理与粒子物理权威网站美国INSPIRE的统计,上述他引次数分别为734和1353。
[成果] 1600060184 北京
O572.21 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2015
成果简介:液体闪烁(液闪)技术是应用最广泛的核辐射探测技术之一。在液闪中加入特定元素的化合物,可显著提高探测效率,称为掺杂液闪。如在液闪中掺入稀土元素钆成为掺钆液体闪烁体(Gd-LS),能够高灵敏探测中子。上世纪90年代以来,由于经济效益等原因,中国掺杂液闪的自主研究陆续中断,全部依赖进口产品。大亚湾中微子实验是中国基础科学领域最大的国际合作项目,物理目标是精确测量物理学中的基本参数中微子混合角θ13。实验采用8个中心探测器,共需160吨Gd-LS作为捕获中微子的靶物质。如何制备出满足实验要求的大体积Gd-LS,使其既具有优良的光学性质、极低的放射性本底,又能保持数年的稳定性,是国际上所有反应堆中微子实验面临的最大难题,Gd-LS的质量决定着整个实验的成败。现有的商业化产品无法满足要求。该项目的最初目的就是自主研制合格的Gd-LS,满足大亚湾中微子实验的需求。主要技术创新包括:研制出新型高性能Gd-LS配方通过深入分析影响Gd-LS稳定性的主要因素,确定以制备结构稳定、易溶于低极性有机溶剂的钆配合物为研究重点。经理论计算及实验研究,比较不同配体所形成配合物的溶解性、稳定性、溶液透明度和对发光物质发光效率的影响,最终选择3,5,5-三甲基己酸为配体。同时将PPO和bis-MSB分别用作第一和第二发光物质,烷基苯为液闪溶剂,加入抗氧化剂进一步保持液闪稳定。与国外同期研发的几个方案相比,具有高稳定性、高安全性、高透明度和高发光效率、易于大规模生产等优点,被大亚湾实验国际合作组选用。实现国际最大规模的Gd-LS制备依据此配方,项目组研制了大规模生产设备,进行了工艺优化与中试。2011年初完成了国际上最大规模185吨Gd-LS的制备,并灌入8个中微子探测器。2012年3月,大亚湾实验在激烈的国际竞争中率先发现新的中微子振荡现象,这是中国本土首次测得的粒子物理学基本参数,被美国《科学》杂志评为2012年度国际十大科学突破之一。大亚湾实验运行至今,Gd-LS性能保持稳定,消除了该实验最大的不确定性,是最终取得重大成果的关键。也是该项目最主要的创新点之一。该项目的工作提高了中国在核探测研制方面的国际地位,课题组的Gd-LS已出口核科学研究大国俄罗斯,同时用于中国另一重大基础科学设施-中国锦屏地下实验室的中子本底测量。
[成果] 1500210024 北京
TP391.4 应用技术 [光学仪器及眼镜制造, 公共软件服务] 公布年份:2015
成果简介:该成果属于核科学技术其他学科领域。为解决直接、无损、原位、高分辨三维观察物质微观结构的迫切需求,研制了一台空间分辨率达到30纳米、无损、高分辨的硬X射线三维成像装置。主要创新点包括:1.针对北京同步辐射光源亮度低于国际上第三代同步辐射光源亮度的特点,根据相空间匹配原理设计纳米成像光学系统。研制大尺寸准直镜、聚焦镜和双晶单色器系统,建设纳米成像光束线,为X射线显微镜提供满足相空间匹配要求的单色化聚焦X射线。2.提出并成功研制双光源X射线显微镜。设计兼容同步辐射光源和实验室光源、基于波带片全场显微镜的30纳米分辨三维成像平台。设计了长焦距椭球聚光镜聚焦同步辐射X射线光束、短焦距椭球聚光镜聚焦实验室光源X射线光束,使两种不同的光源能为硬X射线显微镜提供基本相同的照明光束。3.自主研制用于硬X射线全场显微镜的同步辐射光束位置校正系统。实现了光束位置的自动校正。校正后光束的位置稳定性可以控制在5微米以内,满足X射线显微成像装置对于光束稳定性的需要,解决了同步辐射光束不稳定问题。4.针对国际上硬X射线显微镜相位衬度成像定量化的难题,提出用吸收环引入折射成像机制、拍摄正反像提取定量相位信息实验方法,为解决硬X射线显微镜相位衬度定量化难题开辟了新的研究方向。建成的同步辐射纳米分辨三维成像平台装置全长42m,包括准直镜系统、单色器系统、聚焦镜系统、实验室光源和纳米CT成像系统,开创了基于准二代同步辐射装置实现纳米分辨三维成像的先例。2010年通过验收后对国内外用户开放,现已接待近百名用户和43个课题,提供实验机时约5000小时。同步辐射纳米分辨三维成像平台是一个高度开放、全面共享的国家公共科学研究平色的组成部分,免费对全国乃至世界的科研群体开放。该平台在油页岩、气页岩和燃料电池材料等能源科学领域,在纤维增强复合材料、导电橡胶等高分子材料领域,在昆虫形态学、环境科学等领域样本的三维成像方面都发挥了重要的作用。
[成果] 1500210101 北京
O572.21 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2015
成果简介:该成果属于高能物理实验领域。利用Belle实验采集的数据,寻找奇特态,在物质结构研究方面作出领先成果。主要发现点有:发现新粒子Y(4660),并精确测量Y(4660)和Y(4360)的共振参数,Y(4660)是唯一由中国科学家发现并被《粒子物理手册》收录的粒子;发现新共振结构Y(4008),并研究Y(4260)的性质;发现X(4350)存在的证据,并发现张量轻强子结构,所有已知的理论都不能解释所观测到的这些结构及其产率;发现φ(1680)和Y(2175)的新衰变模式,结论被《粒子数据综述》采纳;发现两个高激发态粲偶素ψ(4040)和ψ(4160)倒ηJ/ψ的强子跃迁过程,同时确定了产额上限;利用Y(1S)、Y(2S)的数据寻找奇特态强子。该成果10篇代表论文中4篇发表在国际权威刊物《物理评论快报》,国际高能物理数据库INSPIRE査询,总引用超过650次,单篇最高237次。这些成果极大扩展了强子谱的研究领域,有力推动了强相互作用理论和实验研究的发展。
[成果] 1600060262 北京
TM935.15 应用技术 专用仪器仪表制造 公布年份:2015
成果简介:高分辨率正电子时间测量技术是正电子湮没寿命谱仪、正电子发射断层成像系统等科学仪器及高端医学成像系统的关键技术,在材料微观结构表征与研究、凝聚态物理研究、重大疾病病理研究与诊断等方面具有广泛应用。该项目属于“核科学技术与其他学科”领域。该项目解决了高效率无机闪烁体快慢成分信号的符合甄别以及发光性能随时间衰减的技术难题,采用了新的闪烁体材料和新的结构,研制了高分辨率、高探测效率的,具有湮没射线全能量吸收功能的正电子时间闪烁探测器,采用创新的快慢符合方式,利用BaF<,2>闪烁晶体的双发光成分信息,对正电电子湮没射线进行的能量和时间甄别,有效提高了正电子时间探测的分辨率,发展了具有自主知识产权的基于正电子探测的高分辨时间测量技术;开发了高分辨正电子湮没寿命测量系统、符合多普勒测量系统、正电子寿命-动量关联测量系统、脉冲正电子束流时间测量系统、正电子素飞行时间谱(Ps-TOF)测量系统等多项正电子湮没方法学测量系统,建立了一个手段全面、性能先进、独具特色的材料微观结构研究平台;将正电子时间测量技术应用于位置分辨探测器,研制出应用于新一代基于飞行时间技术的正电子发射断层成像系统(TOF-PET)的高时间分辨率位置灵敏型探测器。项目成果对提高中国在正电子湮没谱学领域中核探测技术的优势,促进中国核分析技术在功能材料研究等方面的应用具有重要作用,为中国材料科学、高端医学成像技术及设备的发展做出了贡献。项目研发的高分辨率正电子时间测量系统,获得国家授权发明专利2项,授权实用新型专利2项。该技术是项目组建设正电子湮没谱学分析测试平台的核心技术,该平台成为独具特色的材料微观结构表征的研究平台,为中国材料科学等基础学科的应用研究提供了大量的测量机时,近5年来,每年完成国内外40余单位约100课题组的合作研究工作,累计发表应用研究论文200余篇;基于高分辨率正电子时间测量技术开发的多种正电子湮没寿命谱仪系统各项性能指标优于国外商用测量系统,已推广至多家重要的应用单位,应用于航空、国防等材料研究领域。
[成果] 1700320014 北京
O572.34 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该申报项目在国家自然科学基金重大、重点和面上等项目支持下完成,主要讨论了重强子物理及其在检验量子理论的非定域性方面的应用。强子是构成课题组可见物质世界最丰富的物质形态,有别于轻子,强子还参与已知四种基本相互作用之一的强相互作用。强子物理一直以来就是高能物理研究中的基本和热点课题。该项目主要集中在重强子研究方面,特别是Bc介子、夸克偶素及奇特强子态,以及它们在检验量子理论非定域性等方面。在该项目中,该团队计算了正负电子到J/ψ+ηc遍举过程(与另外两个理论研究组同时),发现实验数据比领头阶理论计算结果大一个量级以上。这个发现迅速引起了高能物理,特别是强子物理学界的重视,引发了B介子工厂夸克偶素研究的热潮。该团队提出J/ψ对的强产生是检验重夸克偶素产生机制的一个理想过程,并进行了具体理论计算,这个方案已为多个国际大型实验合作组所采纳,并进行了实际测量。项目组开展了新强子态研究,提出的重重子偶素模型能够解释实验上在粲能区测得的新强子态结果,并给出新的预言,得到了同行的认可。项目组开展了对Bc介子产生衰变的研究,特别是高阶修正方面的计算,是国际上唯一能够对Bc介子产生进行QCD次领头阶修正计算的项目组。项目组还研究了胶子球物理,计算了多胶子胶球的能谱,提出寻找奇特态胶球是发现胶球的有效途径。项目组提出了多种高能物理中检验量子理论的非定域性的实验方案,与该问题相关,还对多体高维量子纠缠态的分类问题开展了研究,完成了对2×N×N、2×M×N、L×N×N、2×L×M×N等体系在局域可逆算符下的分类,还完成了对任意维数任意多体下局域幺正算符(LU)等价性分类,这是国际上对多体高维纠缠态LU分类中最好的方案之一。相关论文均发表在PRL、JHEP、PRD、PLB等物理领域国际顶级期刊,被国际大型实验组、著名综述报告和其他研究者多次引用,20篇主要论文被SCI他引251次。
[成果] 1700320061 上海
[R965, R979.1] 基础研究 医学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:恶性肿瘤是严重危害中国人民生命健康的重大疾病。化疗是临床上治疗肿瘤的主要手段,但肿瘤易产生耐药,且化疗药物对肿瘤的选择性差,毒副作用大。生物治疗被寄予厚望,但蛋白/多肽和核酸药物易变性、易失活,且肿瘤靶向性差。寻找安全、高效的递释系统是提高化疗药物和生物技术药物抗肿瘤效果,以及实现肿瘤精准治疗亟待解决的难题和研究热点。该项目通过设计、构建抗肿瘤药物新型纳米递释系统改善肿瘤治疗效果,并揭示其作用机理,取得了原创性研究成果。主要科学发现如下:1.提出并证明了纳米载药系统在细胞内“快速释药”更有利于杀死耐药肿瘤细胞的新观点,为合理设计克服肿瘤耐药的纳米载体奠定了基础。率先成功合成了阳离子还原响应性聚(β-氨基酯)和P85-PEI等聚合物,发现采用纳米递释系统共输送干扰外排(MDR1)基因的RNA或紫杉醇和沉默凋亡(Survivin)基因的RNA,在克服肿瘤耐药时产生协同效应,显著提高耐药肿瘤细胞对化疗药物的敏感性,协同增效克服肿瘤耐药。2.发展了主动靶向治疗肝癌的纳米递释系统,率先实现多烯紫杉醇抗肝癌疗效的显著提高。深入研究发现半乳糖介导的多烯紫杉醇固体脂质纳米粒在主动靶向治疗肝癌时不损伤正常肝功能,也不增加纤维化肝的损伤程度;揭示了叶酸修饰多功能自组装纳米粒共输送多烯紫杉醇和沉默Survivin基因的RNA用于肝癌治疗协同增效的机理。3.创新性构建了高效递送蛋白/多肽类药物的PEG化纳米递释系统,揭示了其作用机理。发现在PEG化纳米递释系统制备过程中,BSA的稳定性显著提高与PEG-PLGA中PEG链有关,为蛋白/多肽类药物的高效递送建立了新方法。发现HSA对rHuTNF-α有很好保护作用,载rHuTNF-α的PEG化纳米递释系统T<,l/2>显著延长,抗肿瘤效果大幅提高,毒性显著降低,为研究开发“高效、长效、低毒”的TNF-α新制剂提供了新技术。4.首次通过锰离子(Mn<'2+>)掺杂获得了强烈红色荧光的上转换纳米材料,显著增加了纳米载药系统的组织穿透能力,大幅提高了光动力疗法的肿瘤治疗效果,为上转换纳米粒用于活体光学成像及耐药肿瘤的高效可视化治疗提供了纳米新材料。研究成果在Adv Mater, ACS Nano, J Control Release和Biomaterials等该领域国际权威期刊上发表SCI论文120余篇,申请专利27项(授权14项),并产生较大国际影响;20篇主要论文他引2250次(SCI他引2079次),其中9篇论文入选ESI近10年高被引用论文;8篇代表性论文的影响因子(IF)均≥7.705(单篇最高IF为17.439),累计他引1144次(SCI他引1055次),单篇最高他引275次,平均他引140余次,其中4篇入选ESI近10年高被引用论文,5篇在相关领域发表的论文中SCI他引排名进入前三。
[成果] 1700260354 安徽
P172.4 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:极高能宇宙线的起源问题,是宇宙线研究的核心问题,也一直是一个未解之谜。由于极高能宇宙线起源的重要性,这一谜团被列入21世纪11大科学难题之中。研究宇宙线起源的直接方式是探测宇宙线粒子的到达方向,通过到达方向和天体位置进行匹配研究,从而确定宇宙线的起源。另一种间接方式是测量宇宙线的能谱,通过研究能谱的结构来分析极高能宇宙线的起源。因此精确测量宇宙线的方向和能谱结构对于极高能宇宙线研究具有十分重要的意义,为此国际上投入了巨大的人力、物力开展相关的研究。该项目围绕极高能宇宙线方向、能谱、以及极高能宇宙线可能的起源--活动星系核展开了研究,并取得的重大突破,具体表现在以下方面:极高能宇宙线方向重建实现了质的提高:针对国际著名极高能宇宙线实验--HiRes实验,发展了一套宇宙线事例到达方向重建方法,首次提出利用空间和时间结合的方法,实现了极高能宇宙线事例方向重建精度质的提高,从0.8°提高到了0.4°,这不仅对于源的寻找、能量测量、大尺度各向异性研究奠定了坚实的基础,而且对后续探测器设计具有重要的借鉴意义。精确测量了极高能宇宙线的能谱:有效剔除了探测信号中切伦科夫光的污染,提出了判断宇宙线事例纵向发展曲线质量好坏的标准,高质量地测量了宇宙线粒子的能量以及簇射最大。创造性地利用能量与几何限制,成功地解决了大气荧光探测器有效孔径因空气质量优劣变化而测量不准的难题,得到了不随空气质量变化的稳定的有效孔径。在此基础上,精细地测量了极高能宇宙线的能谱,进而能够清晰地分辨能谱中的次级结构,从而证实了“踝”的存在,并给出了踝的位置,清楚地显示GZK截断的存在。这一高质量的测量结果对于宇宙线河内、河外起源研究,以及不同的粒子加速机制研究具有重要的意义,后续的相关研究基本利用课题组测量的能谱结果。 通过光变发现了活动星系核的一些特征:活动星系核是星系中活动非常剧烈的一类天体,该类天体尤其是其中的TeV耀变体更有可能是极高能宇宙线的起源,该项目从不同的方面研究了耀变体的光变特征。发现了该类天体中存在能谱随着亮度变化的现象,存在周期光变以及快速光变行为,存在着分钟量级的光变时标。估计了天体辐射区的物理特征,如辐射区的尺度大小、磁场强度和中心黑洞质量,探讨了其作为极高能宇宙线源的可能性,通过分析该类天体对带电粒子的加速能力,认为该类天体可以作为极高能宇宙线的起源候选体。 该项目研究结果对于宇宙线的起源、加速和传播的研究以及活动星系核的研究具有重要的意义,已经被粒子物理、高能天体物理、宇宙线等相关领域广泛引用。相关的研究结果被领域内高度评价和认可,项目组的8篇代表作被SCI他引126次,单篇代表作被SCI他引最高达65次,20篇核心论文被SCI他引161次。8篇引文的影响因子之和达158.223。相关的研究结果在国际大型会议做专题报告。数据处理方法被合作组作为标准方法,并被后续的其他相关实验引入使用。中国正在进行的大科学装置“高海拔宇宙线实验LHAASO”在设计过程中借鉴了该项目的方法,不仅节约了探测器成本,而且提高了精度。
[成果] 1600570165 广西
O463 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该课题源于国家自然科学基金。散裂反应是反应机制比较简单而应用领域很广的一种核反应类型,在材料科学、生物学、外科治疗、空间科学、天文学以及能源等方面都很重要,因此对散裂反应核数据的需求很大。完全通过实验测量获得所需要的核数据是不经济也不可行的。而国内外却都还没有一个能够全面描述中能散裂核数据的理论模型。课题组利用自己发展的微观动力学输运模型(改进的量子分子动力学)结合统计衰变模型对中能散裂反应进行了研究。根据丰中子核的中子皮及晕现象、库仑作用的长程性,课题组改进了用于成块判断的并合模型算法。新的算法对轻带电粒子分布描述有一定的改善。更主要的改进是引入了轻带电粒子的表面成团及发射机制,给出的轻带电粒子的双微分截面能够很好地再现入射能量1.5GeV以下反应的实验数据,克服了基于平均场的传统动力学模型无法很好描述轻带电粒子产生截面的不足,使得模型预言未知核数据的能力进一步提高。很好地再现了中能散裂反应的反应截面、产物的产额、角分布、双微分截面等实验数据,从而通过数值模拟,补充核数据库尚缺的数据,满足工程应用需求。特别是对在建的中国散裂中子源项目具有一定的参考意义。散裂反应不仅有很广泛的实际应用,而且散裂反应的研究对完善原子核理论框架、探索原子核状态方程具有很高的学术价值。课题组研究了氘核在重靶核上的破裂过程。发现当有固定取向的氘核进入靶核的核势场中时,作用在中子上的排斥核势和作用在质子上的吸引核势就像一个转动力矩一样,使得氘核瞬间发生额外的“转动”,并且在后续的破裂反应中留下清晰的实验信号。这是在国际上首次发现这一现象,这一信号对对称能的密度依赖形式的灵敏度比已知的观测量提高了若干倍,实验上捕捉这一信号,有助于人们定量研究一直悬而未决的低密区对称能的性质。课题组还以散裂反应为平台,从微观动力学的角度研究了核子-核子散射截面的介质修正的问题。以核子-核反应的反应截面激发函数为观测量,提取了一种唯象的介质内的核子-核子散射截面公式。
[成果] 1700350010 北京
TM732 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:电力信息系统是国家重要的战略性基础设施,具有规模巨大、集成度高、交互复杂等特点,再加上近年来电力“互联网+”业务的创新突破和快速应用,使得电力信息系统存在天然的脆弱性,与此同时,国内外信息安全环境日益恶化,以乌克兰电网遭受黑客攻击导致大面积停电为代表的动态威胁层出不穷,电力信息全防护面临着巨大挑战。国家信息安全产业“十二五”发展规划指出,要“加快安全可控信息安全技术、产品和服务的应用推广,保障基础信息网络和重要信息系统的安全可控”。该项目依据国家规划指引,以信息系统仿真验证为突破方向,采用产学研用协同创新模式,系统化的开展了面向电力信息系统的安全可控性技术、产品和服务体系的研究及应用。项目基于电力重要信息系统安全现状和实际需求,对电力信息系统安全可控做出了明确定义,形成了可衡量的仿真验证标准,建成了以技术为核心、以产品为牵引、以服务为重点的信息安全可控仿真验证云平台,有效降低了信息安全PDRR周期和高危漏洞存留率。项目填补了电力信息系统安全可控领域的多项技术空白,经中国电机工程学会鉴定,项目总体技术和应用达到国际领先水平。项目主要创新点包括:首次提出电力信息安全可控框架和内涵,设计了以“云+端+边界”为核心的新一代电力信息安全架构模型,为电力信息系统安全可控体系建设提供了有效方法论指导。首次提出静态软件代码与动态网络行为特征的关联检测方法,形成了电力信息系统特种木马和深度网络攻击检测核心技术。创造性提出基于业务安全的风险评估方法,提高了风险评估的针对性和有效性,提升了电力信息系统整体安全防御能力。首次实现了基于海量异构数据关联分析的信息安全态势感知与实时预警,形成电力行业信息安全联合防御新态势。创造性提出了信息安全攻击链全过程检测方法,建成了融合技术、产品和服务于一体的双网架构下电力信息安全可控仿真云平台,具备了全行业级电力信息系统仿真验证能力。项目申请发明专利19项,已获授权8项,取得软著13项,形成企标3项,研发12项高端安全产品,形成16项创新安全服务。近三年项目销售收入超1.2亿元,成果在电力等行业得到了广泛应用,并对电力交易系统、95598系统、电子商务平台等百余项电力信息系统进行了安全可控性仿真验证,共发现并排除网络嗅探、系统提权等5大类25项安全隐患,有效保障了电力信息系统的安全稳定运行,为国家信息安全自主可控战略落实起到了良好的示范效应。
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