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主编：马余刚

ISSN:0253-3219

CN:31-1342/TL

主管单位：中国科学院

主办单位：中国科学院上海应用
物理研究所；中国核学会

出版周期：月刊

 

 

 

 

 

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MAPbBr3/MAPbCl3透明异质晶圆制备及其自驱动X射线探测性能研究

有机-无机杂化钙钛矿晶圆在大面积X射线探测方面显示出巨大的潜力，尤其是自供电钙钛矿X射线探测器由于具有低功耗、便携性和适应性强等优点也受到越来越多的关注。然而，目前的钙钛矿晶圆在光学透明度上的差异表明钙钛矿晶片的晶体质量较差，这限制了X射线探测器的性能和稳定性。针对以上问题，提出基于能带工程的钙钛矿异质结自供电探测新策略，通过热压诱导结晶，开发出梯度温控双向压制工艺，成功制备出具有清晰界面的MAPbBr3/MAPbCl3异质结晶圆。测试结果表明，Au-MAPbBr3/MAPbCl3-Au结构的X射线探测器在0 V下的灵敏度达到782.26 μC·Gyair-1·cm-2，检测限低至57 nGyair·s-1，达到了高性能的自供电X射线探测性能要求。异质结构X射线探测器性能的提高主要归功于形成的PN异质结内建电场，抑制了暗态下载流子的复合，增强了异质结器件在X射线照射下的载流子输运。这一进展极大地拓展钙钛矿基探测器在低功耗、大面积探测应用中的潜力，为高性能自供电 X 射线探测技术的发展提供了新的方向。

> 第二十七届中国科协年会学术论文专题

张悦, 孙元杰, 刘哲, 赵弘韬, 李志刚

MAPbBr<sub>3</sub>/MAPbCl<sub>3</sub>透明异质晶圆制备及其自驱动X射线探测性能研究
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Volume 48 期 6，2025 2025年48卷第6期

  • 第二十七届中国科协年会学术论文专题

    “在X射线探测领域，研究人员提出了基于能带工程的钙钛矿异质结自供电探测新策略，成功制备出具有清晰界面的MAPbBr3/MAPbCl3异质结晶圆，极大地拓展了钙钛矿基探测器在低功耗、大面积探测应用中的潜力，为高性能自供电X射线探测技术的发展提供了新的方向。”

    张悦, 孙元杰, 刘哲, 赵弘韬, 李志刚

    DOI：10.11889/j.0253-3219.2025.hjs.48.250091
    摘要：有机-无机杂化钙钛矿晶圆在大面积X射线探测方面显示出巨大的潜力，尤其是自供电钙钛矿X射线探测器由于具有低功耗、便携性和适应性强等优点也受到越来越多的关注。然而，目前的钙钛矿晶圆在光学透明度上的差异表明钙钛矿晶片的晶体质量较差，这限制了X射线探测器的性能和稳定性。针对以上问题，提出基于能带工程的钙钛矿异质结自供电探测新策略，通过热压诱导结晶，开发出梯度温控双向压制工艺，成功制备出具有清晰界面的MAPbBr3/MAPbCl3异质结晶圆。测试结果表明，Au-MAPbBr3/MAPbCl3-Au结构的X射线探测器在0 V下的灵敏度达到782.26 μC·Gyair-1·cm-2，检测限低至57 nGyair·s-1，达到了高性能的自供电X射线探测性能要求。异质结构X射线探测器性能的提高主要归功于形成的PN异质结内建电场，抑制了暗态下载流子的复合，增强了异质结器件在X射线照射下的载流子输运。这一进展极大地拓展钙钛矿基探测器在低功耗、大面积探测应用中的潜力，为高性能自供电 X 射线探测技术的发展提供了新的方向。  
    关键词：自供电;透明晶圆;PN结   
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    更新时间：2025-06-16
    “在悬浮磁偶极场约束装置中，研究了TSR线圈和RLF效应对高能量α粒子约束的影响，为加热背景等离子体研究提供重要参考。”

    刘腾, 王召, 张国书, 杜俊杰

    DOI：10.11889/j.0253-3219.2025.hjs.48.240362
    摘要：在悬浮磁偶极场约束装置中，姿态控制系线圈（Tilt-Slide-Rotate，TSR）或者由高能量的粒子共振（Resonant Line Field，RLF）激发磁场会破坏背景磁场的拓扑结构，进而影响粒子约束。由于α粒子是DD-3He催化核反应产物之一，能否在TSR线圈和RLF效应产生的磁场扰动中稳定约束高能量α粒子，对于加热背景等离子体的研究具有非常重要的意义。本研究中背景磁偶极场是通过偶极场平衡代码求解一个交换稳定的平衡得到的，在TSR线圈倾斜和偏移的工作模式下，对粒子投掷位置和TSR线圈工作电流α粒子约束时间和空间特性进行统计，同时在背景磁偶极场中叠加环向磁场方法模拟低极向扰动模数的磁场。由于TSR线圈产生磁场会破坏背景磁偶极场闭合磁场线的结构，使得投掷位置靠近TSR线圈侧的α粒子迅速损失。在RLF效应引发的模数n=0和n=1的极向扰动磁场中，在10 μs内，n=0极向扰动磁场比n=1的磁扰动约束粒子份额更高，且当α粒子飞行时间大于10 μs后，n=0模式下约束粒子份额迅速减少。  
    关键词：磁扰动;TSR线圈;磁场线共振;测试粒子;天环一号   
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    更新时间：2025-06-16
    “上海光源研发的双周期椭圆极化波荡器，实现了20至2000电子伏特的全面能量覆盖，为材料表面态和体相电子结构研究提供新途径。”

    邹鹰, 陈振华, 李俊琴, 黄耀波, 王勇, 张伟, 周巧根, 丁洪, 邰仁忠

    DOI：10.11889/j.0253-3219.2025.hjs.48.250088
    摘要：角分辨光电子能谱（Angle Resolved Photoemission Spectroscopy，ARPES）是研究材料电子结构的直接实验方法，需要调谐光子能量实现材料表面态（20~200 eV）和体相电子结构（>200 eV）的三维解析。然而，单周期波荡器受磁场周期及强度限制，无法同时覆盖上述光子能量范围。上海光源首创了双周期并列的真空外复合波荡器——双周期椭圆极化波荡器（Double Elliptically Polarized Undulator，DEPU），本研究系统表征了其在BL09U光束线的能谱特性。采用周期长度148 mm的低能段插入件（Low-Energy Insertion Device，LEID）和58 mm的高能段插入件（High-Energy Insertion Device，HEID）分别产生低能和高能光子，再利用氩气、氮气和氖气特征吸收谱线进行能量标定，测定磁隙与基波能量对应关系及光子通量分布。结果表明，LEID基波有效覆盖22~250 eV，光子通量在100 eV以下保持1012 ph·s-1以上；HEID基波覆盖250~1 700 eV，三次谐波扩展至2 000 eV，800 eV以下通量维持1012 ph·s-1以上。能量标定偏差为-0.14~-5.3 eV，实测通量与理论模拟高度吻合。DEPU成功实现20~2 000 eV全面能量覆盖，通过提供表面敏感和体相敏感光子，使同一光束线同时进行材料表面态和体相电子结构研究成为可能，已成功应用于拓扑量子材料等前沿领域研究。  
    关键词：波荡器;磁隙;角分辨光电子能谱;光子能量   
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    更新时间：2025-06-16
    “在核安全领域，专家设计了基于不均衡卷积特征提取的智能缺陷检测算法，构建了高检测精度和良好实时性的YOLOv8n-WIOU-Fasternet模型，为燃料棒缺陷检测提供创新解决方案。”

    黄帆, 向勃, 李平, 刘悦

    DOI：10.11889/j.0253-3219.2025.hjs.48.250187
    摘要：核燃料棒在反应堆运行中面临极端服役环境，其包壳管与端塞焊缝的精密检测是核安全的重要保障措施。针对真实缺陷发生概率低、X射线成像设备成本高等原因造成高质量的训练数据集缺乏，以及现有模型难以满足实时性检测需求等问题，本文设计了一种基于不均衡卷积特征提取的智能缺陷检测算法，通过在边界回归损失函数中引入距离注意力机制，构建基于不均衡卷积的特征提取主干网络，获得了具有高检测精度和良好实时性的检测模型YOLOv8n-WIOU-Fasternet，解决缺陷特征不均衡导致的检测模型精度有限和稳定性差的问题。通过自行采集的500支燃料棒的X射线数字成像（Digital Radiography，DR）图像，制成一批包含气孔、气胀、未焊透、夹钨和堵孔等异常缺陷样品。选取端塞焊缝附近作为感兴趣区域，采用开源图像标注工具LabelImg对缺陷区域进行手动标注，获得720张缺陷图像。通过对该数据集进行了系统性的数据扩充，生成带有“伪缺陷”的样本，构建出包含不同类型缺陷的燃料棒DR图像共计7 200张，其中气孔、夹钨、未焊透等不同类型缺陷在训练集中的数量相同，并按8:2的比例划分为训练集和验证集。另行采集了72张未参与训练和验证过程的燃料棒缺陷图像，作为独立测试集，对本文所提出的缺陷检测模型进行了性能评估与实验验证。实验结果表明，该模型的检测精度明显优于人工特征提取类缺陷检测方法和原始的YOLOv8模型，漏检率和误检率均低于5%。本文所提出的模型在检测精度和计算效率之间实现了良好的平衡，为燃料棒缺陷检测提供了一种创新且实用的解决方案。  
    关键词：燃料棒;焊缝;缺陷检测;不均衡卷积特征提取;卷积神经网络   
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    更新时间：2025-06-16
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