三种典型化学物质释放变态电离层的数值模拟研究

电离层人工变态会影响短波通信及卫星通信,对空间物理研究具有重要意义.基于中性气体扩散方程、离子化学反应方程及等离子体扩散方程,模拟了三种典型化学物质（氢气H₂、二氧化碳CO₂和三氟溴甲烷CF₃Br）经点源和多源释放后导致的电离层三维扰动变化,并利用自适应变步长的三维数字射线追踪技术讨论了化学释放变态电离层对不同频率短波传播的影响.结果表明:点源释放时产生的"空洞"在水平面上沿磁场线方向的轴长略大于其垂直方向;在释放量及释放高度相同的前提下,H₂扩散最快,CF₃Br扩散最慢,但就t=100 s时电子密度最大相对变化率而言,CF₃Br最大,CO₂次之,H₂最小;CF₃Br释放形成的"空洞"垂直范围最小,开始发生穿透现象所需的短波频率最高;H₂扰动下"空洞"边界的电子密度梯度最小,射线聚焦点明显偏高,聚焦效应最弱;多源释放产生类抛物线管状的电离层"空洞"结构,射线的传播路径更加多样,此时仍有聚焦效应出现,且聚焦点随射线频率增加而升高,聚焦效应减弱.     

一种基于分步线性最优估计的全球中低纬区域电离层foF2重构方法

电离层F₂层临界频率f_oF₂是短波通信、探测和电子对抗等领域最为重要的应用参数之一. 针对全球范围内电离层测高仪分布较为稀疏的特点,基于全球电离层无线电观测站（Global Ionospheric Radio Observatory,GIRO）的测高仪实测数据,采用分步线性最优估计方法对电离层CCIR/URSI系数进行调整,实现了全球中低纬区域电离层f_oF₂的重构. 对2010—2016年的电离层f_oF₂重构结果进行分析,结果表明:在纬度变化上,中纬区域重构误差要低于低纬区域;在年变化上,重构的绝对误差和均方根误差有随太阳活动强度增强而增大的趋势,重构的相对误差无明显年变化;在季节变化上,夏季重构误差最小,其他三个季节相差不大;在地方时变化上,白天的重构误差低于夜间. 总体而言,相比于国际参考电离层(international reference ionosphere,IRI)模型,电离层f_oF₂重构的绝对误差和均方根误差分别下降了约38%和34%,验证了本文方法的有效性和可靠性.     

一种新的电离层区域重构方法

针对以电离层模型为参考的电离层重构算法对模型依赖性强、计算复杂、适应性不强的问题，提出了一种不依赖于参考模型的电离层区域重构算法，其仅依靠区域内的采样数据对区域电离层分布进行重构.该算法首先根据重构区域覆盖范围内分布的多个垂测站实测的f_cF₂，构造经度因子、纬度因子与f_cF₂关系式，重构出区域内任一点的f_cF₂；然后选取一个垂测站为基准，构造基准站f_cF₂、f_cF₁与重构对应点的f_cF₂扩展因子的关系式，以及重构距离点上任一高度上的等离子体频率与扩展因子、基准站f_cF₁的关系式，通过该扩展因子及关系式即可得到区域内的电子浓度情况.与均匀电离层假设下合成的斜测描迹相比，本文重构方法合成的斜测描迹更接近真实值，且试验表明其进一步提升了电离层重构的精度.     

一种考虑春秋分不对称性的电离层闪烁发生概率季节变化模型

通过分析2010年至2017年期间的中国低纬地区海口站（20°N，110°E）特高频（ultra high frequency，UHF）电离层闪烁，发现绝大部分年份中春分前后电离层闪烁事件发生概率高于秋分前后，综合电离层垂测观测数据，认为主要原因是春秋分背景电离层电子密度和h'F日落增强现象的不对称性.最后基于电离层闪烁月发生概率统计数据，及其与季节和太阳活动的相关性，建立了一种考虑春秋分不对称性的电离层闪烁发生概率季节变化统计模型.此模型能够较好地表征电离层闪烁发生概率的季节变化特性，具有重要应用价值.     

基于BDS/GPS数据的中国及周边地区电离层暴层析成像研究

随着我国BDS的逐步建成,其在电离层监测上的应用也在逐步拓展. 凭借卫星类型多样性的特点,BDS卫星数据在电离层监测上可能比GPS卫星带来更多的优势,但能否改进电离层层析成像结果仍值得进一步研究. 文中基于GPS数据电离层层析算法,把BDS中的地球同步轨道（geosynchronous orbit, GEO）卫星、倾斜地球同步轨道（inclined geosynchronous orbit, IGSO）卫星和中轨轨道（medium earth orbit, MEO）卫星数据与GPS数据融合,对2017-09-07—09电离层暴期间中国及周边地区（15～55°N, 70～140°E）上空电离层进行重构. 首先借助SA418和WU430测高仪数据分别讨论了单星座（GPS）与双星座（GPS+BDS）层析对电子密度反演的精度结果;其次对2017-09-08两个扰动最强烈时段的电离层成像结果,包括电子密度剖面图与总电子含量（total electron content, TEC）分布图进行深入研究. 研究结果表明:BDS卫星数据不仅可以改进垂向精度,还可以提高对电离层异常结构的反演精度,融合了BDS数据的电离层层析技术能较为准确地重构出本次电离层暴期间出现在中低纬度的等离子体泡.     

双金属预插层钒基材料在锌离子电池中的电化学行为研究

在锌离子正极材料中，钒基化合物因其成本低、理论容量高而被广泛研究。通过简单水热法合成得到双金属预插层钒基正极。采用XRD、EDS、ICP和TGA等方法，确定了材料的化学式为Na_0.24Zn_0.02V₂O₅·1.2H₂O(NZVO)。使用3 mol/L Zn(CF₃SO₃)₂为电解液，锌片为负极，组装纽扣电池(NZVO‖Zn),使用循环伏安曲线(CV)、电化学阻抗谱(EIS)恒流充放电和倍率对其电化学行为进行分析。在5 A/g电流密度下，经过2000圈循环后比容量可达到102.8 mAh/g,且容量不衰减。通过非原位XRD(Ex-situ XRD)对不同电压下的NZVO进行测试，探究NZVO的储锌机理，并深入研究了赝电容行为对NZVO‖Zn电池性能的影响。研究结果表明，NZVO‖Zn表现出了良好的电化学性能，作为一种高性能的锌离子正极具有广阔的应用前景。     

基于多分辨率GPS层析技术的电离层暴时LSTID特征研究

利用GPS电离层层析技术探测电离层已经有了数十年的发展，特别在电离层暴时有着独特的优势.文章基于一种多分辨率层析算法，并结合美国东西部地区部分GPS地面数据对2015年3月16日-17日出现的电离层暴进行重构.首先，借助独立的测高仪数据验证多分辨率层析技术对电子密度反演的精度结果，同时也证实了电离层暴时多分辨率层析算法的适用性.其次，通过对美国东部地区2015年3月17日磁扰动最强烈时段的电离层重构，检验由磁暴引起的大尺度电离层行扰（large-scale travelling ionospheric disturbance，LSTID）的存在，并利用总电子含量（total electron content，TEC）数据分析此次电离层行扰的水平特征.同时，通过与非相干散射雷达（incoherent scatter radar，ISR）观测值的对比，借助反演得到的电子密度剖面信息讨论电离层行扰在垂向上的特征.结果表明:此次LSTID的波长为1 200 km左右，周期为50~60 min，以350~400 m/s的波速向西南方向传播，并且电离层行扰（travelling ionospheric disturbance，TID）的垂向电子密度具有较可靠的精度.     

Luminescence and energy transfer of Ce3+-Eu2+ in Ca9Al(PO4)7

A series of Ce³⁺,Eu²⁺ and Ce³⁺-Eu²⁺ doped Ca₉Al（PO₄）₇ phosphors are synthesized by a high temperature solid-state method.Under 291 nm excitation,Ca₉Al（PO₄）₇:Ce³⁺ has one emission band at 356 nm,which is attributed to4f°5d¹→4f¹ transition of Ce³⁺.Under 305 nm excitation,Ca₉Al（PO₄）₇:Eu²⁺ presents one emission band at 445 nm,which is assigned to 4f⁶5d¹→4f⁷ transition of Eu²⁺.Energy transfer from Ce³⁺ to Eu²⁺ in Ca₉Al（PO₄）₇ is validated and proved to be a resonant type via a quadrupole-quadrupole interaction.Critical distance（R_c） of Ce³⁺ to Eu²⁺ in Ca₉Al（PO₄）₇ is calculated to be 1.264 nm.Moreover,the emission intensity of Ca₉Al（PO₄）₇:Ce³⁺,Eu²⁺ can be tuned by properly adjusting the relative doping composition of Ce³⁺/Eu²⁺.     

Spray pyrolysis of tin selenide thin-film semiconductors: the effect of selenium concentration on the properties of the thin films

Thin films of tin selenide（Sn_xSe_y） with an atomic ratio of r =[y/x]= 0.5,1 and 1.5 were prepared on a glass substrate at T = 470℃using a spray pyrolysis technique.The initial materials for the preparation of the thin films were an alcoholic solution consisting of tin chloride（SnCl₄·5H₂O） and selenide acide（H₂SeO₃）.The prepared thin films were characterized by X-ray diffraction（XRD）,scanning electron microscopy,scanning tunneling microscopy,scanning helium ion microscopy,and UV-vis spectroscopy.The photoconductivity and thermoelectric effects of the Sn_xSe_ythin films were then studied.The Sn_xSe_y thin films had a polycrystalline structure with an almost uniform surface and cluster type growth.The increasing atomic ratio of r in the films,the optical gap,photosensitivity and Seebeck coefficient were changed from 1.6 to 1.37 eV,0.01 to 0.31 and -26.2 to—42.7 mV/K （at T = 350 K）,respectively.In addition,the XRD patterns indicated intensity peaks in r = 1 that corresponded to the increase in the SnSe and SnSe₂ phases.     

我国中低纬地区电离层foE经验模型初步研究

利用电波环境观测网中低纬地区（以满洲里、重庆、昆明、海口为例）电离层f_oE数据,参照前人工作,分析了f_oE月中值与太阳活动指数、太阳天顶角的变化关系,建立了我国中低纬多个地区的f_oE月中值经验模型. 结果表明:f_oE月中值与F_10.7存在很强的相关性（相关系数大于0.9）;与正午太阳天顶角余弦存在反相关性(相关系数绝对值大于0.7);与实测数据对比发现本文模型计算值标准偏差小于0.1 MHz,优于国际参考电离层(international reference ionosphere, IRI)模型。本文研究对于IRI模型改进与我国区域电离层经验模型研究建立具有重要意义.     

Pioneer Venus Orbiter Radar Mapper: Design And Operation

The Radar Mapper Experiment, carried abroad the Pioneer Venus Orbiter spacecraft, is designed to obtain a near-global picture of the topography, meter-scale surface slopes and reflectivity of Venus. Constraints imposed by the choice of orbit limit radar coverage to a latitude band lying between 74°N and 61°S completely around the planet. In addition to the altimetry objectives, the experiment seeks an image of the radar scattering properties of the surface at oblique incidence. Sensitivity limits the imaged region to a band around the planet lying between 45°N and 10°S. Altimetric error is less than 200 m; altimetric surface ?footprint? size varies from about 10 km in diameter at a spacecraft altitude of 200 km, to 50 km at a maximum altitude of 4700 km. Imaging resolution varies from 20 to 40 km, depending on spacecraft altitude.     

2004年11月强磁暴期间中国地区电离层TEC扰动特性分析

利用28个全球定位系统(Global Positioning System, GPS)观测站获取的电离层总电子含量(Total Electron Content, TEC)测量数据, 分析了2004年11月一次强磁暴期间的中国中低纬地区电离层TEC暴扰动特性, 结果表明:电离层TEC以正相暴扰动响应为主, 中纬地区的暴变扰动要强于低纬, 以北纬35°附近扰动最为强烈; 暴时电离层空间相关性变强, 电离层相关距离由宁静日的约5 500 km提升到暴变日的约8 000 km; 在8日的主暴扰动期间, 发现伴有自东北向西南的电离层TEC暴扰动传播, 自东向西的经向传播速度约为120 m/s, 要高于纬向传播.初步探讨表明, 向赤道中性风、日侧东向急剧穿透电场以及喷泉效应等可能是导致此次电离层TEC正相暴在北纬35°附近扰动最为强烈的关键因素, 也进一步揭示了电离层与太阳风、磁层之间以及电离层不同纬度区之间有着复杂的耦合过程.     

Modeling H+-sensitive FETs with SPICE

A generalized physical model including two kinds of binding sites is presented on H⁺-sensitive ISFET devices. The model results in a set of equations which is introduced into a modified version of the electronic circuit simulation program SPICE. In this way, the effects induced on the device performances by varying several physico-chemical parameters are analyzed. The slope of V_out versus pH curves is predicted for SiO₂-, Al₂O₃-, and Si ₃N₄-gate ISFETs. The model is then used to predict the behavior of a hypothetical, partially pH-insensitive (REFET) structure. Finally, the model is utilized to fit the slow response of the Al₂O₃-gate ISFET to a pH stop     

微波放电研究大气中NO+和H3O+(H2O)n离子的形成过程

利用微波放电电离质谱装置,分别通过N2与O2、水蒸气与空气的微波放电,产生了大气中存在的NO^ 和H3O^ .(H2O)n离子,动力学过程的分析和讨论表明这几种主子是由大气中的初始反应离子N2^ 、N^ 、O2^ 、O^ 与周围环境中的原子、分子经过一系列的离子-分子反应产生的。这一结论也同时模拟了大气中NO^ 和H3O^ .(H2O)n的形成过程。     

星敏感器白天观星的对比度分析

恒星-背景对比度是星敏感器白天探测恒星的一个重要参数,它决定了星敏感器可探测星等的极限值.叙述了恒星-背景对比度的计算方法,分析了星敏感器在3°× 3°视场角和0°与40°两个观测角下,6等K和M型恒星的对比度随观测高度、太阳天顶角、波段和恒星光谱类型的变化特征.结果表明:对比度随观测高度的增加按指数增加,40 km高度上的对比度是10 km上对比度的100倍左右;随太阳天顶角的增加按线性增加,长波波段上80°太阳天顶角的对比度是20°时的6倍左右;经过滤波片(B W 090)滤光的全波段(0.4～1.0μm)上的对比度和0.6～0.7μm分波段的对比度较接近;全波段上的对比度随恒星光谱类型几乎不变化.这些结果可用于星敏感器在大气层内白天观测恒星的星等极限估计.     

The reduction of topside ionograms to electron-density profiles

The basic principles of the ionosonde technique for ionospheric electron-density determination are reviewed, with special emphasis on the satellite version. It is shown that the lamination method of data reduction, developed initially for the analysis of ionograms obtained with ground-based ionosondes, can be used to calculate the electron density N versus true height h in the topside ionosphere provided a number of refinements are introduced. These refinements are required because the extraordinary wave data have to be used to obtain N(h) profiles from topside ionograms, and because these data are very sensitive to the magnetic field variation over the great altitude range of topside soundings. A complete procedure for analyzing topside ionograms, based upon a parabolic-in-log N lamination method is presented which incorporates the actual values of the earth's magnetic field at all heights, a change in variable which renders the group path integrand finite at the reflection point, and iteration until successive calculations agree to within 0.01 km. A procedure was also developed to insure and accelerate the convergence of the iteration process. The importance of each refinement is discussed and illustrated quantitatively. It is shown that this new N(h) reduction technique can, in theory, yield topside electron-density profiles with an altitude accuracy of a few kilometers over a 3000 to 400 km altitude range. This theoretical accuracy can be achieved using typically ten to twenty data points per ionogram. In practice, the errors in the N(h) profiles arise primarily from the limited resolution of the ionograms, calibration inaccuracies, and deviations from vertical propagation. The actual accuracy of topside N(h) profiles is discussed in a companion paper [16].     

Changes in annealing behaviour of SiO2 on Si resulting from H2+ and D2+ ion bombardment

Thermal oxides on 2?6 ?cm Si have been bombarded with 40 keV H2+ and 80 keV D2+ ions at almost grazing incidence (7.5°) to doses of 1015 ions cm?2. Anneals (30 and 45 min) were carried out in an r.f. furnace between 400 and 700°C in dry flowing N2 Implantation and subsequent annealing of bare oxide does not produce a Si/SiO2 structure which is superior to an Al/Si/SiO2 structure sintered at 400°C in dry N2. Implantation does however appear to suppress the development of large interface state densities at temperatures of 550°C and above, within the range investigated.     

Faraday rotation effects of Mn2+-modifiedTb2O3-B2O3 glass in pulsedmagnetic field

We present the dynamical Faraday rotation of a terbium metaborate glass (25Tb₂O₃-75B₂O₃) modified with Mn²⁺ ions using pulsed magnetic fields, which reached up to ~16 T. The superexchange couplings of Tb³⁺-O ^2--Tb³⁺ or Tb³⁺-O^2--Mn²⁺ were magnetooptically observed at lower temperature. In particular, the enhancement of the Faraday rotation effect was obtained at 15 K with repetitional operation of the 16-T pulsed magnetic fields, resulting in the destruction of the dimer couplings. When the operated glasses were heated back to 300 K, only the Tb₂O₃-B₂O₃:Mn²⁺ exhibited a significant change in the Faraday rotation     

我国中纬度地区多普勒激光雷达准零风层多季节观测与分析

一台基于分子双边缘鉴频技术的车载瑞利多普勒激光雷达系统,于2014年至2016年先后在山西忻州(38.42°N 112.72°E)和甘肃酒泉(39.74°N 98.49°E)地区对平流层风场进行连续观测。观测结果表明:18~25 km范围内,酒泉春、秋季节以及忻州冬季均出现了准零风层大气结构,并伴有明显的上下浮动现象,该准零风层结构与2011年夏季新疆乌鲁木齐(42.1°N 87.1°E)多普勒激光雷达系统观测到的结果具有明显差异。分析认为:由于5月与10月处于短暂的季节过渡时期,中纬度地区平流层东风环流尚未稳定导致零风线的上下浮动;2015年1月忻州地区出现平流层准零风层与平流层爆发性增温有关。     

激光雷达观测的武汉上空钠原子层形态特性

对１９９６年３月１日至３日钠荧光散射雷达获得的观测数据进行了分析与处理，得到了钠原子密度随高度的剖面分布和随时间的变化关系。分析结果指出，武汉上空中高层大气钠原子剖面具有强烈的时空变化特点。钠层主要分布在８０～１０５ｋｍ高度，钠层最大密度高度位于９２～９５ｋｍ范围，在不出现流星雨时，其值在１～３×１０９原子每立方米之间变化