摘要：太赫兹(THz)电磁波(频率为0.1 THz~10 THz)是指波长介于毫米波和红外波之间，相当宽范围的电磁辐射区域。它与其相邻频段的光学和微波技术相比，人们对太赫兹电磁波的认识和利用还相对较少，但随着探索的不断深入，其重要的研究意义及广泛的应用前景已经越发清晰，也越来越引起国际学术界的高度关注。当今，有关太赫兹的产生技术，依然是太赫兹科学与技术研究领域中所侧重的主要方面之一。
　　本文首先简要介绍了太赫兹电磁波的特性、产生技术及其广泛应用。
　　其次，从入射激光光场与晶体中格波的相互作用角度出发，分析了入射激光与非线性晶体中横向晶格振动模的相互耦合作用形成了一种新的元激发，即耦合场量子。在分析中得出的耦合场量子色散方程的基础上，进一步分析了耦合场量子色散特性曲线，明确了耦合场量子色散特性曲线的物理含义。提出了非线性晶体的耦合场量子色散特性曲线是其辐射太赫兹电磁波的物理基础。
　　同时，本文利用第一性原理对理想化学配比LiNbO3晶体的拉曼光谱进行了分析，得到了其本征振动频率，并结合耦合场量子色散方程，给出了非线性晶体LiNbO3的色散特性曲线。通过对LiNbO3晶体耦合场量子色散特性曲线的分析，预测了LiNbO3晶体能够辐射出频率范围在0~6.97 THz(0 cm-1~230 cm-1)的电磁波，该频段恰好落在太赫兹频段内。
　　最后，本论文还结合相关实验结果，研究了Mg掺杂引入的缺陷结构对晶体拉曼光谱的影响。经比较分析掺入Mg原子的LiNbO3晶体材料其拉曼光谱与非掺杂下LiNbO3晶体的拉曼光谱，发现掺Mg后LiNbO3晶体拉曼光谱的特征谱线线宽变窄了9 cm-1，且拉曼散射强度增大了1095个单位，从而在理论上定性的解释了掺镁LiNbO3晶体作为辐射THz电磁波的样品材料，能够获得性能更稳定及功率阈值低的THz输出。为下一步设计基于LiNbO3晶体材料的太赫兹辐射源，优化太赫兹电磁辐射性能作出理论基础工作。

摘要：为了进一步提升通信网的承载能力和服务质量，“全光网络”将是下一代网络的发展趋势。全光网络将目前电子网络中的路由、交换、存储等处理步骤全部在光域中实现，无需“光—电—光”转换。目前光缓存器件的缺乏是实现全光网络发展的主要瓶颈，而光子晶体能够很好的满足这一需求。作为人工晶体结构，它具有光子带隙和光子局域两个重要特性。利用这些特性可以实现对光子的有效控制，产生光子晶体慢光，从而能够制造实用的光缓存器件。
　　论文从探索光子晶体禁带结构以及慢光特性着手，首先对铯三亚硒酸钠CsH3(SeO3)2，铋锗酸盐Bi(GeO4)3，硬硼钙石Ca2B6O11·5H2O，碳酸钙CaCO3这几种材料的完整二维三角晶格光子晶体进行了禁带结构分析，发现，随着介电常数的升高，禁带范围不断变宽，其中低频方向上的禁带宽度增加相对缓慢，而高频处较快;且介电常数越高，相对应的禁带越会出现在频率较低的地方。然后设计了一种新型光子晶体结构，即在光子晶体中采用梯度型介电常数介质柱组合，形成新的二维光子晶体线缺陷波导，对其慢光特性进行研究分析，研究表明:介电常数组合的ε值越小，导模越平坦，且相对应的群速度越小，本设计中最小群速度达到0.06c;介电常数间距d的变化也会影响波导的慢光特性。间距越小，群速度就越小，群速度色散曲线的平坦范围也会越来越窄。最后，通过动态调节光子晶体的背景介质介电常数、介质柱介电常数以及介质填充比这三种影响禁带结构的因素，对正方晶格、三角晶格的圆柱型光子晶体、六边形光子晶体和椭圆形光子晶体的禁带结构进行了具体的理论与实验分析。得到:改变背景介质介电常数或者改变介质柱介电常数，使得delta（介质折射率与背景折射率之差）发生改变，delta的值越大，光子晶体的禁带特性就越好;其中三角晶格的光子晶体禁带特性要好于正方晶格光子晶体。并且通过仿真结果可以看到椭圆形光子晶体中存在着绝对带隙。

摘要：准晶是一种具有准周期序的奇特物质结构。而准晶为什么能够稳定还是一个未解决的问题。
　　本文首先从准晶的几何描述和热力学稳定性两方面进行了综述，对准晶的数学定义和物理定义做了介绍。考虑到准晶应该具有本质的离散谱，本文以一类只具有4个谱点的准周期序为研究对象，在Landau唯象理论的框架下，采用Lifshitz和Petrich提出的准晶稳定性建模思路，建立了能使该类准周期序稳定的模型。
　　然后，分别用单波近似和数值模拟两种方法对模型进行分析，给出准周期序稳定的条件和与周期序之间的相变规律。单波近似方法处理的是模型中参数c趋于无穷的情形，而参数c为有限值的情形采用数值模拟的方法。为了提高数值计算的效率，本文没有采用传统的周期逼近算法，而是根据准晶可以看作高维周期晶体的投影这一性质，构造了相应的高维投影计算方法，将原本需要在全空间上计算的问题转化为在高维矩形区域上计算。
　　最后，本文比较了单波近似和数值模拟的结果，结果表明单波近似不仅可以用来给出模型中参数c趋于无穷时的解和相图，而且还可以用来辅助计算参数c为有限值时的解和相图。

摘要：海藻酸钙水凝胶是一种含有大量水的交联网状物,可用作碳酸钙(CaCO3)和草酸钙(CaC2O4)仿生矿化的前驱体,论文共分为两个部分:
　　 碳酸钙:通过氨和二氧化碳气体的缓慢扩散,海藻酸钙前驱凝胶明确的空间结构、渗透性和离子交换性有利于方解石超结构的形成。当海藻酸钙水凝胶胶凝了大量的液体时,通过对海绵状凝胶珠外部的羧基官能团的成核点的复制,得到了外部方解石排列的碳酸钙。这些方解石超结构的内部特征表明了方解石向内生长的趋势,此即凝胶珠的渗透性和渗透气体的扩散方向。在较少量液体存在(即成核点密度较大)时,前驱凝胶有利于具有平滑表面的方解石超结构的形成,证明了超结构内部方解石纳米颗粒的局部有序排列。这在一定程度上模拟了生物机体控制无机物矿化过程,主要体现在以下几个方面:(1)生物分子官能团吸附Ca2+;(2)三维网状有机结构中的无机矿物的受限结晶;(3)与有机基质结构相关的矿物粒子超结构的形成。此部分最有创新型的研究结果是:一些看上去类似单晶的碳酸钙实际上是由一些微小的方解石斜方颗粒组成的,而且这些堆积的颗粒是沿着聚合物骨架排列的。所以说,多价金属凝胶相中无机矿物的结晶行为为仿生合成功能材料提供了一种新的途径。
　　 草酸钙:草酸钙有一水草酸钙(COM)、二水草酸钙(COD)和三水草酸钙(COT)三种晶型,其中COM是泌尿系统结石的主要组分,与COM相比,COD晶体更容易通过代谢排出。在30℃条件下,草酸铵((NH)4C2O4)饱和溶液加入到不同的钙离子溶液体系中反应得到了形貌和晶型各异的草酸钙沉淀。(1)在水溶液反应体系和邻苯二甲酸氢钾缓冲液反应体系中,当钙离子浓度为0.0172mol/L,改变草酸根的浓度时仅得到相貌各异的COM晶体。(2)在四硼酸钠缓冲液反应体系(固定Ca2+浓度为0.0172 mol/L)中,C2O42-浓度较低时得到的沉淀主要是COD,其中COD的百分含量随着草酸根浓度的增加而降低;C2O42-浓度较高时,得到的沉淀只有COM。(3)(NH)4C2O4饱和溶液与海藻酸钙凝胶混合,反应主要得到了一些球形的聚集结构,其组成单元是多分散的草酸钙晶体颗粒。在Ca2+浓度较低的反应体系中,COM和COD共存;当Ca2+浓度较高时,得到的草酸钙均为COM。固定海藻酸钙水凝胶的量(反应体系中Ca2+浓度约为0.0172 mol/L)时,改变草酸根的浓度得到了COM和COD两种晶型;COD的百分含量随着草酸根浓度的增加而降低,C2O42-浓度较高时,得到的沉淀只有COM。这部分的研究结果表明:在非凝胶反应体系中,四硼酸钠缓冲液能够促进COD的成核与生长;在凝胶反应体系中,海藻酸钙水凝胶不仅能够促进COD的成核与生长,还在草酸钙晶体颗粒聚集结构的形成起到一定的模板作用。

摘要：分子和晶体的对称性一直是化学、物理材料等学科的重点研究对象，掌握对它们的描述方法--点群及其对称操作对理解分子、晶体结构与性质的关系是极为重要的。点群及其对称操作由于其重要性，历来是高等学校化学、物理、材料等专业多门课程中的重要组成部分，但是由于其抽象性、书本描述立体几何构型的局限性又使之成为这些课程中的难点。鉴于专门介绍点群及其对称操作的教学软件还不多见，本工作以分子点群、晶体学点群及其对称操作为主要对象，运用计算机多媒体技术，设计制作《点群及其对称操作》交互式多媒体教学软件。 本文介绍了软件的设计思想，内容、结构框架，分子点群中对称元素及对称操作等抽象概念和过程的三维动画描述以及晶体学点群中对称元素和对称操作的交互操作设计。内容包括分子的对称元素与对称操作、群的基本概念、分子点群、晶体的对称元素和对称操作、32种晶体学点群、七大晶系的特征对称元素、14种空间点阵型式七大部分。着重介绍了10类分子点群的对称元素和对称操作的动画制作，以及32种晶体学点群的交互式设计。选用3DS MAX 5.0制作分子和晶体的三维立体结构模型和三维动画，用Photoshop CS制作背景图、按钮、图标，使用Cult3D进行三维模型的交互控制设计，用面向对象的可视化多媒体著作工具Director MX2004进行软件素材的组装。本文还介绍了素材制作的关键技术和软件功能。 软件知识体系完整，涵盖了点群及其对称操作的重要知识；表现形式多样，文本、动画、交互控制模型相结合揭示了点群及其对称操作所包含的丰富内涵和科学原理；美观的界面、逼真、流畅的三维动画、灵活的交互控制，将原来枯燥的内容和抽象的理论转变为形象、直观、生动的演示。为学习者对学习过程的控制提供了很大的方便，是点群及其对称操作学习的主要辅助材料。

摘要：半导体纳米晶(NCs)因其具有独特的光电性质,在荧光标签,发光二极管和太阳能电池等领域具有良好的应用前景,吸引了广大学者的研究兴趣。为了研究纳米晶的形成机理,本文以硬脂酸镉(Cd-Stearat)和硒的三辛基膦溶液(TOPSe)为原料,十六烷基胺(HDA)和三辛基氧化膦(TOPO)为溶剂或配体,采用热注射法在300℃合成了一系列高质量的六方晶系纤维锌矿结构的,能从发绿光到红光的强烈光致发光性能的CdSe纳米晶。以此为参照体系,系统研究了反应温度、热浮动、搅拌速度、注射速率和杂质对CdSe纳米晶的形成和光致发光性能的影响。讨论了大规模、低成本的可重复性合成高性能CdSe纳米晶的可行性,这些研究将会适用于其他胶体半导体纳米晶材料的合成优化。研究表明合成温度的稳定性对产物的光学性能和结晶起着十分重要的左右。当体系的合成温度逐渐降低时,产物有由纳米颗粒向纳米棒发展的趋势,时间越长越明显。减慢搅拌速度和注射速率以及降低TOP和TOPO的化学纯度则导致产物的PL最大值的红移。在保持产物良好的光学性能的前提下,可以用价格低廉的90％甚至更低纯度的HDA来取代昂贵的99％高纯度的HDA,大幅度降低了合成成本。 本文介绍了一种新方法来原位合成发光的CdSe纳米晶于尼龙中。纳米晶在聚合反应进行时,就已“冻结”或固定到了聚合体的网络中。这些纳米晶在均匀的分布于聚合体之中的同时也保留了其优异的光致发光特性。这种功能复合聚合体在液相状态下进一步加工成各种形状。这类体系有可能应用于重要的光学过滤器、紫外吸收层和探测器,以及光转换系统等领域。这一方法也可以成为一种将纳米晶结合到聚合体体系中的有效途径。

摘要：氨基酸席夫碱和含硫席夫碱过渡金属配合物因具有较好的抗癌、抗炎等生理活性和催化活性而成为近年来的研究热点之一。-SO3基团由于配位方式多样化并具有灵活性和可修饰性，有关磺酸的配位化学的研究近年来正逐渐升温。卤键在当代分析化学、化学生物学、晶体工程和超分子化学等众多领域起着相当重要的作用。本文选用牛磺酸、氨基甲磺酸和卤代水杨醛为前体，以期对磺酸的配位化学以及卤键作用进行系统的研究，揭示其中的一些规律。本文合成了十个未见报导的配合物，通过红外光谱、元素分析、X射线单晶衍射等方法进行了结构分析和表征，并研究了部分配合物的抗菌活性。它们是：Ⅰ[Cu(L1)(H2O)]2，ⅡCu(L2)(H2O)，Ⅲ[Ni(L3)2(COO)]，ⅣCu(L4)(DMF)，V[Ni(L1)(Phen)(H2O)]2，Ⅵ[Ni(L3)(Phen)(H2O)]2，Ⅶ[Ni(Ⅱ)(L5)(Phen)(H2O)]3，ⅧCu2(L3)2(bipy)(DMF)2，ⅨCu(L6)2，X Ni(L6)2(DMSO)2。 Ⅰ属单斜晶系，空间群P21/c，中心铜离子与席夫碱的O，O，N原子和H2O的O原子以及桥连磺酸O原子配位形成四方锥构型。磺酸O原子把相邻的两个铜原子连接成中心对称的双核铜配合物，分子间丰富的水分子通过氢键形成了有趣的一维水链，分子间多种氢键作用把配合物连接成三维结构。Ⅱ属三斜晶系，空间群P1配位环境与Ⅰ相同，磺酸O原子把相邻的铜原子连接形成一维链状构型。分子间氢键作用把一维链进一步连接成三维结构。对Ⅰ、Ⅱ进行了抗菌活性实验，研究表明Ⅰ、Ⅱ具有较好的抗菌活性。 Ⅲ属三方晶系，空间群R3，中心镍离子与两个L3的酚O，N原子以及乙酸O，O原子配位形成八面体构型。分子间卤键作用把配合物连接成二维网状结构。Ⅳ属三斜晶系，空间群PI中心铜离子与L4的O，O，N原子和DMF的O原子配位形成平面四边形构型。分子间氢键作用把配合物连接成二维网状结构。 Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ都属三斜晶系，空间群PI中心镍离子与席夫碱的O，O，N原子和Phcn的N，N原子以及一个H2O的O原子配位，形成八面体构型。Ⅴ、Ⅵ通过氢键作用连接成二维网状结构，Ⅶ通过卤键作用连接成二维网状结构。Ⅷ属单斜晶系，空间群P21/c，中心铜离子与席夫碱的O，O，N原子和一个桥连bipy的N原子以及一个DMF的O原子配位，形成四方锥构型。桥连bipy的N原子把相邻的两个铜原子连接形成中心对称的双核铜配合物，分子间多种氢键作用把配合物连接成三维结构。 Ⅸ属正交晶系，空间群尸Pbca，中心铜离子与两个L6的O，O原子配位形成平面四边形构型。X属单斜晶系，空间群P21/c，中心镍离子与两个L6的O，O原子和两个DMSO的O原子配位形成八面体构型。它们都通过氢键和卤键的作用连接成二维网状结构。

摘要：运用密度泛函理论可将多电子系统转化为单电子系统，由此对各类半导体材料和金属材料的弹性性质、晶格常数、体变模量做计算得到了与实验符合较好的结果，使之成为近年来电子理论中的一项重要的成就。弹性常数决定了晶体对于外力的响应，是决定材料的强度的重要参数。无论是在工程领域还是在基础理论研究中，得到弹性常数的准确数值具有重要意义。NaI晶体在冲击波作用下发光强度较高，发光均匀，常用作冲击波高温测量的标准材料，对它的高压物性参数的精确理论计算，有助于对材料高温、高压极端条件下性质的深入理解和对一些实验现象的理论解释。碘化钠晶体在较低压强(低于30 GPa)呈现稳定的面心立方结构，在高压(30～200 GPa)范围内，碘化钠晶体发生相变，由面心立方结构(B1)直接变成稳定的正交结构(B33)，这也是不同于类NaCl(B1--B2)晶体的主要特点。本文分两个章节对碘化钠不同晶系不同压强的弹性性质和热力学性质进行了模拟计算并与实验进行了比较。 首先本文从第一性原理出发，利用广义梯度近似(GGA)对典型的碱金属卤化物碘化钠晶体进行了理论探讨，计算了它们的弹性模量以及声速等与物质本构密切相关的参量。在冷压条件下得到的弹性常数、晶格常数等参量取得了与实验符合较好的计算结果。证明了该方法的可靠性，同时用此方法在缺乏实验数据的区域也进行了预估研究，并同有关的理论结果进行了比较分析。由于材料的弹性常数主要与体积有关，因此温度对其的影响则主要从晶格的体积变化对弹性的影响上体现出来，因此可以从冷压结果推算材料的热弹性。 同时通过拟和二阶Vinet方程并结合准谐德拜模型(quasi-harmonic Debyemodel)计算得到了B1结构和B33结构NaI晶体的热力学性质，计算了零压低温条件下B1结构的NaI晶体的比热容Cp，取得了与实验符合较好的结果。用此方法计算了高温条件下B1结构和B33结构NaI的等压比热容Cp、及等容比热容Cv，并由比容与德拜温度?的关系计算了格林参数。

摘要：本论文主要分两部分研究斑图的形成，即斑图动力学问题。一是利用耦合映象格子模型(CML)以及对称性方法产生并研究复杂的斑图结构；二是研究非平衡态的高分子结晶过程中，形态各异的斑图的形成机制。 在利用耦合映象格子模型产生斑图的工作中，我们采用初始扰动点对称性的方法，模拟得到了一直在演化的具有丰富对称性、艺术性、复杂的斑图结构，为研究真实系统斑图动力学提供了方法。除此之外，我们的斑图产生方法也为传统的镶嵌艺术斑图制作带来了新的思路。 在研究高分子结晶斑图形成机制的工作中，实验现象表明高分子结晶斑图结构主要取决于结晶温度的大小。我们采用了经典的分形生长模型——扩散受限凝聚模型(DLA)与表面物理的热动力学理论的结合，利用了蒙特卡罗模拟方法，对于该结晶斑图现象进行了模拟研究。通过模拟结果与实验现象的对比、分析，对高分子结晶斑图结构形成的物理机制给出了解释。

摘要：晶体投影是研究晶体外形和晶体结构的一种重要工具，特别是极射赤面投影与心射切面投影在材料科学、地质科学等研究领域得到广泛的运用。作者基于晶体投影的原理，把晶体的投影过程模型化，首先制作了不同类型晶体的倒易点阵模型，再将各倒易点阵模型上的倒易结点从原点投影到球上得到相应的模型参考球。然后通过变换点光源的位置以及参考球的位向可在投影屏上得到不同类型晶体的各种投影图像，并可投影模型作为实用工具用于晶体研究。本文的主要内容：1、介绍了晶体投影的相关理论；2、介绍了投影模型的设计方案及制作过程；3、利用投影模型得到了立方晶系、轴比为3/5的四方晶体及晶轴夹角为的菱方晶体的各低指数晶面的极射赤面标准投影及心射切面投影，并对投影极点的分布进行了理论分析；4、结合立方晶系投影模型进行单晶取向和多晶织构的分析，从而将晶体的宏观取向与其极射赤面投影图上极点的分布建立起直观的联系；5、利用已有的数学模型，编制了绘制通用极射赤面标准投影图的MATLAB程序，利用该程序绘制的计算标准投影图对模型所得的各晶面标准投影像进行了验证，两者结果吻合。经系统的研究，投影模型对显示标准极图、标注劳厄斑点及其指数化，确定单晶取向、对多晶极图及其织构的显示和确定，以及对电子衍射斑点的指数化都有方便的应用。利用该模型能够对晶体的旋转在极射赤面投影上的反映以屏幕方式演示出来。并在单晶取向分析与多晶织构分析上可起“活动”标准极图的作用。

摘要：我国发酵工业是一个品种繁多，门类齐全，具有相当规模的独立工业体系。产品包括酒类、有机酸、抗生素、酶制剂、淀粉糖、氨基酸、核苷酸、维生素、有机溶剂、微生物杀虫剂、植物激素、单细胞蛋白等。应用领域涉及医药、卫生、轻工、化工、农业、能源、环保等诸多行业；其中，味精、柠檬酸、酶制剂、酵母产量居世界前列。发酵工业已成为国民经济的重要支柱产业之一。 发酵过程的在线检测和自动控制是发酵工业技术进步的重要发展方向。传感器技术作为发酵过程信息的发生源，对实现发酵过程的在线检测和自动控制起到关键作用。然而，目前我国发酵生产上发酵过程自动化控制程度不高，落后于其他领域。用于发酵生产中的传感器主要是进行罐内物化参数的测定。此类传感器的性能较稳定，应用也较为普遍，实现了部分参数的在线监控。但与发酵最优化的自动控制目标相去甚远，即难以成功建立对培养过程进行系统的反馈性控制。因为发酵过程是一个非性线、多变量和随机性的动态过程，发酵体系是一个复杂的被控对象。温度、溶氧、pH、培养基成分、细胞形态、细胞浓度、产物组成及含量等均是发酵过程的重要控制参数。随着计算机及控制技术的突飞猛进，生物传感器技术的发展，发酵动力学模型研究的完善，发酵过程控制系统愈来愈多，应用范围亦越来越广。但是，工业上实现发酵过程最优化自动控制的实例却不多，仍以人工控制和半自动控制为主。其发展滞后的重要原因之一就是基于细胞代谢的生化参数信息的缺乏。 葡萄糖(还原糖)作为微生物的主要碳源和能源，是发酵过程中重要的生化控制参数，它在培养基中的含量及在发酵过程中的浓度变化直接影响发酵产品的质量、收率和生产成本。目前实际生产过程中常采用传统的手工滴定法或比色法进行还原糖的测定，这些方法操作繁琐、人为误差大，给企业生产管理带来很多麻烦，也严重阻碍了发酵过程在线检测和自动控制技术的应用。解决还原糖测定的传感器技术成为发酵工业迫切需要解决的技术难题 之一。 生化传感器是一种集电子科学、生物化学和材料科学于一体的新型的分析技术，它是将生化物质(待测物质)通过敏感器件，定量和高选择性地转化为可监测的光电信号，并由电子仪器进行信息分析、处理，得到相关环境的生化物质的信息。它从上世纪80年代起，生化传感器技术和市场有了较快的发展，在环境监测、临床医学检测、食品安全检测、发酵过程控制、石油化工等领域广泛应用。但有关还原糖检测的传感器技术研究和应用报道不多。 很多分析仪器可以进行还原糖或葡萄糖的测定，但对于发酵样品中还原糖测定，这些仪器分析方法操作繁琐、测定时间长，测定成本高，不能适合发酵生产过程大批量、高频率测定的实际要求。本研究根据还原糖氧化还原滴定原理，将生化技术与光、电技术相结合，建立一种智能化、实用化的生化传感分析系统，用于微生物发酵生产过程还原糖的快速检测。 采用光度传感器作为信号检测器件，响应速度快，适用环境广，且传感器不直接与反应溶液接触，性能更加稳定，比离子电极具有更大的优势。。但对于发酵样品的特殊性，如菌体引起的液体浊度、发酵液的颜色等，光度传感器与常规的吸光光谱分析方法一样面临光度测量的干扰问题；而且，发酵过程菌体浊度随发酵时间的不同而变化；另外，还原糖化学分析过程常涉及高温，斐林试剂滴定要在沸腾状态下进行。因此，解决样品的干扰和温度控制这两方面的问题是本研究的主要技术难点。 在最初的设计方案中曾采用流动注射吸光光谱方法进行还原糖的测定。这一测试系统可以对一些简单样品进行还原糖测定、如蜂蜜、葡萄糖试剂等。对发酵样品仍需要离心、过滤、活性碳脱色后测定。因为，样品的浊度直接影响到光吸收面积或峰值的大小。还原糖容量分析法是根据滴定终点滴定液消耗体积来计算被测样品中还原糖含量。因此，只要通过光度测定准确判断终点就可以完成测定。本研究采用单色光电二极管作为光源，硅光电池作为光信号转换器，进行还原糖滴定反应终点颜色变化的判断。但在测定时，一次进样量过多，液体浊度和颜色增加，影响传感器信号的产生。对26小时谷氨酸发酵液测定实验表明，进样量超过800 μ1，传感器电压信号最大值低于0.26 mv，滴定终点不能出现可检测的突变电压信号。本系统通过调整反 应池体积和试剂浓度，控制进样量在500μ1以内，则发酵液浊度、颜色对测定结果不产生影响。 温度控制要解决两个问题，一个是加热速度，一个是加热产生的气泡干扰。传统的液体加热方式主要是采用电热丝，如电炉或加热棒。这种加热方式简单、方便，但加热速度慢，温度滞后效应大。Andre(1999)曾在流动注射分析中采用微波炉加热法测定葡萄酒中还原糖。该法能快速提升液体温度，无温度滞后，但不具备实用价值。欧姆加热(Ohmic heating)，也叫电阻热(Resistance heating)，焦耳加热(Joule heating)，是食品加工领域的一项新技术。其原理是利用交流电流通过液体内部产生的电阻抗特性加热。特点是没有传热面(或很小)，不会产生传统换热器在高温下易结垢、结焦的现象。本研究通过对电热丝加热和欧姆加热的比较，探讨了欧姆加热方式在该系统中的应用特性，建立了欧姆加热的使用方法，使液体温度在25s内达到98—100℃。 但加热产生的气泡对光电传感器电压信号有较大的干扰。特别是加热产生的大气泡能引起电压信号的突变，其变化量接近或超过滴定终点的电压变化，造成滴定终点误判。本系统中，滴定液经加热套预加热，使温度达到50—60℃后进入反应池，大大减少了反应池内加热电极的加热强度，减少了突发性大气泡的产生。同时，该系统中连接光源和光电转换器之间有一个多孔的光通道，在搅拌的作用下，反应液体和小气泡可以均匀透过，而液体中大气泡不能直接通过。小气泡也能引起电压信号变化，但其变化量不足滴定终点时的1/30，且分布均匀，不会引起检测器电压的突变。在终点时，指示剂次甲级兰的颜色消失引起的光电电压变化明显高于气泡引起的变化。因此，加热气泡不会干扰光电信号的采集。 针对发酵样品的特殊性和试验过程中遇到的问题，设计出还原糖传感器电路和控制软件，设计出微型反应池和相应的测试系统硬件；研究了以LED光电检测系统为基础的斐林试剂测定还原糖的光学响应特征、光度测定的抗干扰性能；建立了还原糖测定方法和淀粉糖化过程的在线检测技术。传感器性能指标达到以下要求： 1、传感器操作简单，测定时只需用微量注射器将被测样品注入反应池即可全自动完成；测定速度快，测定时间在3-4分钟；结果准确，还原糖在0-1.0％范围内，线形相关系数为0.9998，精密度(RSD％)为1.14(n=10)；抗干扰能力强，样品不需要过滤、脱色处理可直接测定，回收率为98-103％；测试成本较低，试剂消耗量低于常规滴定方法。 2、在线检测系统对10.0％还原糖样品连续测定精密度(RSD％)为2.32(n=10)：还原糖在0-18％范围内线性相关系数为0.9932；在线检测滞后时间小于7分钟。在实际生产中可连续33小时自动测定淀粉糖化生产过程还原糖变化，系统运行正常。 在以上研究基础上，将还原糖测定与葡萄糖酶电极测定技术相结合，初步研究了谷氨酸发酵过程微生物对葡萄糖、还原糖的代谢规律和淀粉糖化过程葡萄糖、还原糖的变化特点。 对13个淀粉糖化样品的测试结果表明：糖化样品DE值在95以上，且颜色浅，透光率好，按常规质量标准衡量基本一致。但样品中葡萄糖/还原糖值变化较大。葡萄糖/还原糖比值变化从80％-94.2％；其中，11、12号样品还原糖含量差别仅有0.2％，而葡萄糖/还原糖比值相差8％以上。 对谷氨酸发酵过程还原糖和葡萄糖含量变化的测定结果显示：发酵开始时，发酵液中还原糖含量高于葡萄糖1.09％：葡萄糖/还原糖为92％；在0.8小时之间，还原糖代谢速率为0.215％，葡萄糖为0.225％；8小时以后，谷氨酸发酵代谢速率明显提高，在10-24小时，还原糖与葡萄糖平均代谢速率基本相同，在0.8％左右。26小时以后，发酵进入后酵期，还原糖和葡萄糖消耗速率下降。在发酵28小时，葡萄糖含量接近零，而还原糖含量为1.0％。28-32小时的发酵是在葡萄糖几乎等于零的条件下进行。可以看出，在发酵过程中，菌体首先消耗葡萄糖，说明葡萄糖是谷氨酸生产菌的优势碳源和能源。糖液质量高，葡萄糖含量稳定，对提高和稳定发酵生产效率具有重要的作用。发酵基质中葡萄糖/还原糖比值是微生物发酵生产控制的重要生化指标。

摘要：星敏感器作为一种高精度和高灵敏度的测角设备，为飞行器的制导和导航设备提供精确的方向基准。研制高精度星敏感器对于我国的航空、航天以及国防事业的发展具有重要的现实意义。 迄今为止，国内研制的导弹用星敏感器工程样机未见使用遮光罩的先例，为了提高星敏感器的工程实用性，减少空间杂散光引入的噪声，借鉴空间星敏感器遮光罩的设计原理和国外弹用星敏感器遮光罩的相关资料，提出星敏感器遮光罩的参数设计选择方案，对原理样机进行工程化改进。 从提高星敏感器测角精度的角度出发，对星光测量所采用的方案进行分析并给出优化选择。对星敏感器测量精度从理论上进行分析，给出了工程实用的细分算法，满足系统对精度的需求。最后，分析系统静态仿真试验数据误差引入的可能原因。

摘要：公路重金属污染一直是国际环境地球化学高度关注的研究热点。近年来，随着各种前沿、尖端分析技术的引入，重金属元素分析精度不断提高，检出限不断降低，这些都从各种角度有力的促进了公路重金属污染的研究。比如，有大尺度下生态系统退化机理的研究、景观结构、功能与动态变化，特别是重金属污染下景观的破碎化和全球污染物的生物地球化学循环等宏观层次上的研究：重金属污染导致的种群遗传组成上微小差异导致的微观进化之中观层次上的研究；在微观层次上，有在细胞水平上研究重金属污染下染色体的变异与在分子水平上研究基因和基因组的变化以及相应的蛋白质和蛋白质组的变化。随着分子生物学和基因工程技术的发展，目前，越来越多的研究倾向于抗重金属污染基因的定位与克隆研究，该研究将为种植资源的改良以及生物体对重金属污染的适应性研究提供重要的技术手段，污染生态学和分子生物学的交叉将形成新型学科一污染分子生态学。然而，由于传统的环境地球化学分析方法，即野外采样、然后进行室内化学分析，成本低廉，分析准确、细致，因此，仍然是主要检测手段。 公路土壤植物环境密切接触交通人群，涉及众多生命的健康和安全，重金属污染是公路环境的一个重要特征，公路重金属污染一方面影响公路周围的土壤植物环境，同时污染物通过食物链传递和土壤颗粒物直接吸入而影响人体的健康， 公路周围环境的污染已成为公众普遍关注的问题。特别是我国加入世贸组织后，农产品中重金属超标问题将成为国际贸易中的一道绿色壁垒，而欧美发达国家对 食品安全工程非常重视，严重阻碍我国农产品打入国际市场；农产品中重金属和 农药的残留问题、重金属沿食物链向生物体可食部位的迁移积累、重金属污染与 疾病发生相关性的研究已成为研究领域的热点问题。内蒙古西部地区是国家重要 能源战略基地，建设一个清洁、无污染、食品安全的投资环境，是吸引客商的基 本条件，公路周围环境将直接影响自治区的经济建设。 基于以上背景，本文在中国农业科学院草地生态重点实验室基金、内蒙古自然科学基金、内蒙古人事厅人才基金和内蒙古环保局科研基金的资助下，从内蒙古西部地区G110、G210、G109三条国道(内蒙古西部段)上，选取部分受人类活动影响较强、且对经济建设具有重要战略位置的路段作为研究区，检测分析该地区公路环境的重金属污染动态，为今后研究区的污染控制、风险预测、土地利用规划以及生态修复提供必要信息，有助于区域经济发展战咯的制定，促进区域经济可持续发展。 2@ 土壤-植物系统重金属分布与污染问题，是环境地球化学研究领域的一个重要方面。环境地球化学作为一门综合性学科，其基础理论、技术方法和应用又都包罗万象，本文研究重点着眼于基础研究。利用环境地球化学原理和方法，检测公路重金属分布、重金属污染与土壤、植物的响应关系。 内蒙古公路重金属污染研究尚属空白，为此，在工作全面开展之前，首先在鄂尔多斯范围内选取部分样品进行测试，分析公路重金属污染在土壤、植物中含量，利用数学和相关统计方法，分析了它们之间的相关性。在此基础上，选取内蒙古西部地区几个主要公路段，对其重金属污染状况进行测试，并探讨了污染元素承载物之间的机理，为今后大范围预测该地区公路重金属污染状况提供理论依据。本文通过对内蒙古西部地区公路旁侧土壤和植物体中重金属的含量、分布特征及其形态和生物有效性的研究，得出如下结论： 1.公路旁侧土壤中重金属污染程度，由大到小排序为棕钙土区>栗钙土区>草甸土区公路两侧土壤。 2．草甸土或沼泽土区的土壤重金属Cr含量与棕钙土区、栗钙土区的土壤重金属Cr含量存在着显著性差异(P<0.05)；棕钙土区的土壤重金属Hg含量与栗钙土区的土壤重金属Hg含量存在着显著性差异(P<0.05)；棕钙土区的土壤重金属As含量与栗钙土区的土壤重金属As含量存在着显著性差异(P<0.05)。 3．Cd、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn、Hg、As、Se的含量随距公路垂直距离的分布并不是简单的线性负相关。各种重金属在不同采样点的分布不具有明显的规律性。 4．对110、210和109国道的研究表明，影响公路土壤重金属含量的因素有：车辆燃料类型、公路飘尘和运煤粉尘，也揭示公路重金属来源的多样性。 5．研究区表层土壤对重金属元素的吸附及污染程度以Cd为最高。从单项污染指数统计的结果中发现研究区重金属污染问题尚不突出，除元素Cd外，各重金属元素含量均未达到污染水平。其中，公路旁侧土壤Cd、Pb含量偏高可能为机动车辆运行导致Cd、Pb元素向公路两旁释放，并在土壤中沉积所致。 6．重金属在植物体不同器官中的含量存在一定差异，且此差异亦表现在不同植物体间。随原子序数的递增(Cr→Pb)，杨树和松树两种植物的根部和茎叶两种营养器官中重金属的含量均表现出“N”字形，而且，重金属元素在不同植物不同器官中的含量具有Zn>Cu>Ni、Cr、As、Pb>Cd>Hg的基本规律。 7．同一植物不同器官中重金属的含量分布研究表明，同一植物不同器官对不同的重金属元素的富集程度不同。研究表明，杨树地上部分(茎叶)对铬、镍和铅三种重金属元素的富集能力较地下部分(根部)强，而其地上部分对铜、锌、砷和镉四种元素的富集能力较地下部分弱。对松树而言，其地上部分对铬、镍、铜和铅的富集能力较地下部分强，而地上部分对锌、砷和镉三种元素的富集能力较地下部分弱。 8．公路旁侧土壤中五种重金属的有效态含量和植物体中重金属含量的对比研究表明，五种重金属元素有效态占总量百分比的大小序列与重金属元素在不同植物不同器官中的含量大小序列基本相同，即Cr、Ni、Cu、Pb和zn五种重金属元素有效态占总量百分比的大小序列为：Zn>Pb>Ni、Cr>Cu，与重金属元素在不同植物不同器官中的含量大小序列Zn>Cu>Ni、Cr、As、Pb>Cd>Hg趋于一致。揭示了植物对土壤中重金属元素的吸收和利用与重金属元素有效态所占的百分比有关系。 9．揭示内蒙古西部地区公路旁侧植物对土壤中重金属元素的吸收和利用与 重金属元素有效态所占的百分比有很大关系，其有效态所占百分比越大，则有可在一定环境条件下随植物的蒸腾拉力、水分和营养盐运移等生理生态作用使重金属在植物体中富集。Cu在上述两个序列中的排位有较大差异，其有效态占总量百分比最小是由于Cu的溶度积常数最小且内蒙古西部地区土壤条件为碱性，使cu在该环境条件下更易于生成稳定的络合物等而降低了其生物有效性；相反，Cu在不同植物不同器官中的含量却较高，这可能反映了本研究中两种植物对Cu有较好的选择性吸收。 10.有关其它生态因子(光因子、温度因子、水因子和风向等)以及交～!i-r具所用燃料对公路旁侧土壤一植物重金属分布的影响有待进一步深入研究。 创新点： 1．首次研究了内蒙古西部地区公路土壤与植物(包括苔藓)的重金属分布与污染。填补了内蒙古公路重金属污染情况的空白，为今后进一步开展该方面的研究和制定相应的生物修复措施奠定了一定基础。 2．公路重金属Pb与Cu污染程度，可能与燃料和轮胎磨损有关。由于汽车尾气中含有大量Pb元素，所以，交通工具Pb排放量与公路重金属Pb分布与污染密切相关。而本研究发现：以运输货物为主的道路的部分路段，车辆燃油为柴油，柴油中Cu含量较高，重金属污染元素Cu较为严重；车辆燃油为汽油的路段，因汽油中Pb含量较高，重金属Pb污染最为严重。 3．对内蒙古西部公路主要绿化植物中的重金属元素含量与土壤重金属元素含量的相关性进行了分析，同时对公路交通流量、机动车燃料类型以及公路粉尘飘散对公路重金属来源与贡献作了初步研究。 4．有关其它生态因子(光因子、温度因子、水因子和风向等)、交通工具所用燃料对污染物的贡献率以及筑路年代和公路绿化树种年龄对公路旁侧土壤一植物重金属分布的影响有待进一步深入研究。 公路重金属污染是一个较为复杂的问题，本研究仅从基础研究的角度分析了重金属污染情况，除环境地球化学方面的研究外，还有从被污染植物以及动物的基因、细胞、个体水平上探讨生物与受重金属污染土壤之间的相互作用规律和机理和利用遥感地球化学分析技术等手段等。由于公路重金属污染监测方面的研究国内较少，内蒙古自治区尚属空白。本文进行了初步研究，可谓抛砖引玉。有关内蒙古公路土壤与植物重金属分布、污染机理和环境毒理方面的研究尚待作进一步深入。

摘要：根据绿柱石的晶体习性，结合共生矿物特征，将四川九龙绿柱石分为短柱状、板柱状、扁平板状以及板锥状晶体。借助双圈接触测角仪、微分干涉显微镜等手段，对九龙各种习性的绿柱石晶体进行了形貌观察，其中平行双面c、六方柱面m和六方双锥面s上具有丰富的表面微形貌，晶面上的六边形溶蚀丘、六边形生长丘、拉长六边形螺旋生长纹和三角生长丘都体现了表面结构特征与晶面结晶方位的一致性。运用周期性键链(PBC)理论分析了绿柱石晶体结构，{0001}面网上有三条PBC键链，在{1010}面网的对角线方向上有两条PBC键链，经分析得出：平行双面c、六方柱面m和六方双锥面s分别有三条PBC键链与之平行，属于F面，是绿柱石晶体形态中最为重要的晶面。通过对九龙绿柱石包裹体均一法测温、激光拉曼光谱特征，成分的电子探针和红外光谱分析以及晶胞参数的测定，结合绿柱石的晶体习性和表面微形貌特征，解释了在生长过程中环境条件对九龙绿柱石晶体形态、表面微形貌的影响，其总的趋势为：温度较低时，溶液的过饱和度较小，绿柱石的晶体习性以短柱状为主，晶体内部包裹体较少，透明度较高，表面微形貌主要呈多角形，其形态与晶面结构对称具有一致性；温度升高，晶体习性由短柱状向板锥状发展，界面的粗糙度大，螺旋生长纹的阶梯间距窄，阶梯厚度大，表面微形貌出现圆形或不规则螺纹，其形态逐渐不受晶面结晶方位的控制；绿柱石由短柱状→板柱状→扁平板状→板锥状变化，Na2O的含量逐渐减少，co值逐渐增大，co/ao值变大，绿柱石由“正常”绿柱石向“四面体”绿柱石转变；碱金属离子和其它杂质的影响以及成矿溶液的流动方向可能是导致四川九龙绿柱石晶体习性呈板状的主要原因。在晶体的生长过程中，正是由于内部结构与外界条件的相互作用，导致了自然界中的晶体形态丰富多彩，四川九龙绿柱石的晶体形貌便是晶体结构与环境条件共同作用的结果。

摘要：离子注入是一种重要的表面改性技术,YSZ(yttria-stabilized cubic zirconia)和α-Al<,2>O<,3>是两种性能优良的陶瓷,前者是目前发现的最抗辐照的绝缘体,而后者则是抗辐照最差的绝缘体材料之一,研究重离子注入对其光学性能的影响并以此研究辐照效应,有重要的理论意义和应用价值.该文通过光吸收、光荧光、TEM、XPS测试及TRIM96计算分别研究了不同注量Xe<'+>注入YSZ前后光学性能和缺陷形态变化,以及Ni<'+>注入对不同掺杂单晶Al<,2>O<,3>结构和光学性能的影响.

摘要：该本考虑推广增长曲线模型Y=<'m>∑<,i=1>X<,i>B<,i>Z<,i>+Uε,基中,Y=(y(1),y(2),…,y(n))为n×p阶观测资料矩阵,X<,i>、Z<,i>和U(≠0)分别是已知的n×κ<,i>阶、p×ι<,i>阶和n×s阶矩阵,B<,i>是未知的κ<,i>×ι<,i>阶回归系数阵(i=1,2,…m),ε=(ε(1),ε(2),…ε(s))为s×p阶随机误差矩阵,ε(1),ε(2),…ε(s)独立且Eε<,i>=0,Eε<,i>Eε<,i>=∑E(ε<,i>ε<,i>⊕ε<,i>ε<,i>)=ψ(存在,有限),i=l,…s,(∑,ψ)∈∧<,2>={(∑,ψ):有机维随机向量η使Eη=0,Eηη′=∑,E(ηη′⊕ηη′)=ψ}.同时还假定μ(X<,1>)=…)=μ(X<,2>)=)(X<,m>).该文在此情形下对于给定的矩阵C=C′≠0,给出了tr(C∑)可估时的最小模式(MINQE(U,I)以及MINQE(U,I)成为一致最小方差不变二次偏估计(UMVIQUE)的充要条件,同时探讨了tr(C∑)的UMVIQUE存在的充要条件,并在存在时具体给出了tr(C∑)的UMVIQUE.

摘要：增长曲线模型(The Growth Curve Model简称GC模型)是较广泛的一种线性模型,已有大量学者从理论和应用两个方面对之进行了讨论.A.P.Verbyla和W.N.Venables(1988)将GC模型进行了推广,得到了推广增长曲线模型(The Extension of Growth Curve Model简称EGC模型),并在观察矩阵服从正态分布,各设计矩阵均为列满秩的条件下,给出了参数矩阵估计值的一种算法<'[7]>.Anderson,Amemiva和Fujisawa等学者将GC模型推广为含有随机效应的增长曲线模型(The Growth Curve Model With Random Effects),并在观察矩阵服从正态分布的条件下作了关于均值的广义线性假设似然比检验<'[1]><'[2]>.

摘要：考虑奇异增长曲线模型:Y=ABC+E,其中A、C均为已知矩阵,B是未知回归系数阵,Y为观测资料阵,Y为观测资料阵,E=(ε<,(1)>…ε<,(n)>)′为随机误差阵,假定Eε<,(i)>′=∑,i=1,2…n,Eε<,(i)>ε<,(j)>′=0,i≠j,这里∑≥0.当∑＞0时,众多文献讨论了回归系数阵B及其可估参数函数KBL的在矩阵非负定意义下的最优估计(BLUE),研究了它的一个最大概率性质,并且讨论了最小二乘估计成为最佳线性无偏估计的充分必要条件,在此基础上给出了均值矩阵的最小二乘估计与BLUE的偏差估计,定义了LSE相对于BLUE的一个相对效率,并给出了它的界.

摘要：该文在引言部分对群论的应用前景,推导方法和目前的研究现状进行了评述,基于此,提出了该文的选题依据,即研究高维晶体中的对称群<'[1]>是基于"晶体中的对称群在物理中的重要应用和高维对称群的推导方法".为了验证我们所提出方法的正确性,该文对其在三维空间的应用进行了详细彻底的分析,并和以往的几何方法进行了对比.该文的重点在该方法的代数基础和晶体对称群的推导过程.首先推导了一个不受维数限制关于晶体对称性的普适公式,<'->NTN=T.从这个公式可以得到n维的极大有限群的所有对称操作元素.从这个公式出发,利用Dade的方法<'[2]>可以得到3×3阶整系数矩阵,我们证明了张量T对应于仅有的4个数学等价类T<,1>,T<,2>,T<,3>,T<,4>,和两个几何等价类T<,1>和T<,4>.将T<,1>和T<,4>代入普适方程,我们得到两个极大有限群,其阶分别为48和24,最后,我们利用群论的基本知识得到了与这两个极大有限群相对应的子群网,并且发现3维空间的子群共32个.我们介绍了一种叫做生成元方法的新方法,能够迅速得到三维空间的点群的子群网,而且也能一一得到对应的230个空间群.使用这种生成元作为基本数据,我们编写了一个计算230个空间群的等效点的程序,能够供人方便地查阅.

摘要：硬多晶材料，例如金属、合金和陶瓷，构成了多数现代工业的基础。这些材料的物理、化学和机械性能在很大程度上取决于它们在晶粒尺度上的微结构及其相互作用。因此，对材料内微结构的表征成为了材料学研究领域的核心课题，同时，也是联系材料设计与制造工艺的直接桥梁。传统的结构表征方法在晶粒尺度上都存在一些局限性，例如:基于电子显微学的表征方法只能用于晶粒的二维分布研究，且需要事先对样品进行切片处理;基于实验室光源的X射线衍射方法主要用于表征平均结构特性;显微CT成像技术虽然是三维、无损的表征方法，但由于单相晶粒间的电子密度差异较小，从而难以获得有效的衬度，无法获得晶粒取向及三维空间分布信息。因此，迫切需要发展一种方法来实现材料内部晶粒的三维、无损、定量乃至动态微结构表征。
　　本论文基于上海光源X射线成像线站建立了一种X射线衍射层析成像方法，可以用于材料内部晶粒的位置、尺寸、形貌、相、晶体学取向以及平均应变张量等信息的三维原位无损研究。本论文取得的创新性研究成果如下:
　　基于上海光源X射线成像线站，成功搭建了X射线衍射层析成像实验平台，完成了软件和硬件的调试，并利用立方晶系和六方晶系等标准样品验证了该方法的可行性。系统研究了各种因素对衍射层析成像质量的影响，并提出了相关优化措施，具体包括:光子通量密度是造成精修操作中晶粒数量损失的主要原因;中值滤波可以有效抑制椒盐噪声的影响，改善寻峰的结果;优值方法可以大幅提高校准的精度，结合并行化运算可以提高计算效率;对比度增强方法可以提高近场图像的质量，改善寻峰和重建的结果。
　　提出了一套不需要先验知识来识别晶体第二相的方法，不仅可以原位无损的对第二相进行识别，同时还可以获得各相晶粒的位置、尺寸、形貌和取向等信息。模拟研究和实验研究结果验证了该方法的可行性。模拟研究中建立了六个由不同晶系的主、次相组合的模型，结果表明该方法对于第二相的识别具有很好的普适性。实验研究中，成功识别出Ⅵ系铝合金样品中的未知第二相为γ-Fe相，电子能谱分析和X射线显微 CT的结果进一步验证了识别结果的正确性。
　　实验研究了合金晶粒信息与二次加热温度的关系。利用X射线衍射层析成像成功获取合金内部晶粒的三维定量信息，包括:空间分布、体积、表面积、球度、取向、晶界取向差和织构等。对不同二次加热温度下Ⅵ系铝合金样品的定量分析结果表明:当温度为640℃时，晶粒拥有最适合于触变成形工艺的尺寸、形貌和取向:较大的晶粒数量、小而均匀的晶粒尺寸、较高的球度和随机均匀分布的取向。