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2019年  第51卷  第3期

物理学与光学工程
一种具有安全特性的压缩全息成像方法
李军, 王尚媛, 李娇声, 雷苗, 尹振兴, 唐志列
2019, 51(3): 1-7. doi: 10.6054/j.jscnun.2019037
摘要:
本文提出一种具有安全特性的压缩全息成像技术来解决当下存在于全息成像方面的安全问题.该方法可以在全息成像场景过程中实现光学加密、光学隐藏和光学压缩功能,能够在保护图像信息安全的同时,实现对数据的压缩.该方法将主对象引入经典Mach-Zehnder干涉仪的参考路径中,实现参考波的空间调制,形成参考光场的二维空间分布.之后,对象信息被加密并隐藏到菲涅耳域中目标光束和参考光束的相干成像过程中的主目标信息中,实现对图像的安全保护;同时,安全物体全息图被进一步压缩采样,单像素检测器只需记录较少数据,就可表示原始成像对象.该技术大大减少了对象的数据采集量,可以在纯光系统下安全地获得压缩对象,这是全息成像方法的一大突破,也有望突破全息影像在3DTV、医学诊断、实时全息TV等领域中,影像数据量受限的瓶颈.凭借全光学手段实现光学安全的可行性,本文提出的方法对实现全光网络、近地和星际激光通信链路等方面也有重要参考意义.
硫化铅量子点的能带调控
曾鹏菀, 李炜
2019, 51(3): 8-11. doi: 10.6054/j.jscnun.2019038
摘要:
摘要:纳米材料的研究在近年来是材料科学中研究的重点方向,而纳米硫化铅作为新型的具有特殊光学性能的材料在各个领域都受到广泛应用。我们通过实验以求控制其量子点的颗粒变化,从而进一步研究其本身性质的改变。文中我们采用化学液相法,使用溶液混合反应共沉淀制备硫化铅量子点,并通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见分光光度计(UV-vis)进行表征分析。实验过程中我们成功的通过调制反应溶液的浓度和添加表面活性剂的方法改变了硫化铅量子点的颗粒尺寸,制备了粒径由7nm到20nm的硫化铅量子点。颗粒尺寸的变化也导致了量子点光学特性和能带的改变。从实验的结果上可看出,实验成功制备了结晶性良好的纯硫化铅量子点,再通过形貌及性能的表征分析后,发现量子点的能带岁颗粒尺寸大小变化的规律。通过对量子点本身光学性能的研究,我们可以使其在太阳能电池等领域获得更好的应用,同时对新型材料的发展起到促进作用。关键词:硫化铅;量子点;能带;调控
透射式透明薄膜厚度的在线测量
陈方涵, 赵光宇, 蒋仕龙
2019, 51(3): 12-17. doi: 10.6054/j.jscnun.2019039
摘要:
为满足工业半透明薄膜厚度在线检测的实际需求,论文提出了一种基于透射式光密度计量法的全场在线测量方法.该方法利用相机采集的放置薄膜前后的图像灰度值作为入射/出射能量计算其光密度值,再通过比尔-朗伯定律建立光密度值与厚度之间的关系.为减小测量误差,采用标准密度值标定板对系统进行标定,对计算的理论光密度值进行偏移校正.该系统结构简单,单次测量面积可达100 mm * 75 mm;以四氟薄膜为例进行验证,其测量的平均误差为5.7%,标准偏差为6.66%,为薄膜厚度全场在线检测提供了新的可行性.
化学与环境
系列氮唑类含能配合物的合成及其性质
李莲玉, 谭淑莲, 谢晓丹, 汤颖欣, 何春凤, 陈俊斌, 区泳聪, 吴建中
2019, 51(3): 18-23. doi: 10.6054/j.jscnun.2019040
摘要:
氮唑类金属配合物是含能材料中研究较为广泛的一类材料,其结构易于调控,且具有高能低感的特性。本文选用1,2,4-三氮唑、四氮唑和5-氨基四氮唑这三类配体,与Zn2+、Cd2+、Cu2+等金属离子合成得到系列金属有机骨架结构,并对这些物质进行了热重、差热分析和燃烧热性能测试,结果表明金属离子参与配位后,氮唑类配合物的热稳定性得到了明显增强,其密度也随之增加,而热能数据表明合适的金属离子与含能配体参与配位能有效提高含能配合物的标准摩尔生成焓,金属离子与有机配体的配位聚集程度对生成焓有一定的影响作用,这对今后如何选择合适的金属离子与含能配体进行含能配合物的合成具有指导意义.
一种2-肼基苯并噻唑衍生物作为Ag+荧光探针的研究
古雯蕾, 劳珊珊, 许佳如, 钟慧贤, 马立军
2019, 51(3): 24-28. doi: 10.6054/j.jscnun.2019041
摘要:
本论文利用2-肼基苯并噻唑与2-氰基苯甲醛缩合,获得了一种席夫碱型荧光化合物,它能够在水体系中高选择性、高灵敏度荧光识别Ag+离子.利用质谱分析、核磁共振方法对其的结构进行了表征,并利用紫外可见光谱、荧光发射光谱详细研究了该探针与Ag+ 相互作用的光谱性能.实验结果表明,随着Ag+浓度的增加,该探针的紫外-可见吸收光谱峰发生20 nm的红移,同时,其荧光强度逐渐增强,该探针表现出比色和荧光增强双重识别作用.
混凝助凝强化ZTI重金属捕集法对烧结脱硫废水中铊的去除研究
郑进熙, 王奕非, 杨佘维, 黄志华, 黄振雄
2019, 51(3): 29-35. doi: 10.6054/j.jscnun.2019042
摘要:
摘要:采用自主研制的改良二硫代氨基甲酸盐类重金属捕集剂(ZTI重捕剂),考察了单独投加、混凝/氧化/吸附强化、混凝助凝强化条件下ZTI重捕剂对烧结脱硫废水中除铊(Tl)的小试和混凝助凝强化条件下ZTI重捕剂对烧结脱硫废水中除Tl的中试处理效果. 结果表明,ZTI重捕剂对Tl有明显的去除效果,且在中性条件下对Tl的去除效率更好,效果明显优于市面上普通DTC类重捕剂和十二烷基苯磺酸钠;辅以混凝/氧化/吸附强化的ZTI重捕剂可进一步提高对烧结脱硫废水中Tl的去除效率,其中,辅以混凝强化的效果最好,但出水Tl质量浓度仍高于2 g/L,不能达到广东省地方标准《工业废水铊污染物排放标准》(DB 44/1989-2017)第二时段排放标准要求. 采用混凝助凝强化ZTI重金属捕集法可使出水Tl质量浓度稳定低于2 g/L,且经中试实验放大后出水仍然能稳定达标.
热碱解-好氧消化联合工艺处理剩余污泥的效能及抗性基因变化研究
吴学深, 胡勇有, 程建华, 陈元彩
2019, 51(3): 36-46. doi: 10.6054/j.jscnun.2019043
摘要:
通过检测热碱解前后污泥理化指标变化,以及不同曝气量(Qb=0.5 、2 L/min)和不同固体停留时间(solids retention time,SRT)(10、20 d)条件下好氧消化(conventional aerobic digestion,CAD)和热碱解-好氧消化(Thermal-Alkaline Pretreatment-conventional aerobic digestion,taCAD)2种工艺常规指标和抗性基因(ARGs)的变化,文章评价了热碱解-好氧消化(Thermal-Alkaline Pretreatment-conventional aerobic digestion,taCAD)工艺处理剩余污泥的效能,并初步评价了其生态风险. 结果表明:在pH=11,T=70℃,t=1 h的热碱解条件下,污泥胞内物质大量释放,热碱解混合物中(sCOD)、(多糖)、(蛋白质)等可达到原污泥的数10倍. 当CAD工艺SRT=10 d时,热碱解的VS去除率分别提高113.9%(Qb=0.5 L/min),160.5%(Qb=2L/min),TCOD去除率分别提高和234.6%(Qb=0.5 L/min)、83.3%(Qb=2 L/min)的. taCAD处理后(NH3-N)明显低于CAD的. 热碱解会使得后续CAD反应器中(sCOD)和(TP)上升. 减小曝气量、延长SRT的CAD过程有利于ARGs的削减,热碱解可导致CAD中部分ARGs回升. 相关性分析和微生物群落结构分析结果表明:CAD中的ARGs传播途径以基因水平转移(HGT)途径为主. 文章在初步评价taCAD工艺生态风险的同时,也为其后续污泥处置方式的选择提供理论依据.
铁碳微电解耦合反硝化菌削减河道黑臭底泥污染物及净化水质的研究
王颖, 林嘉微, 胡勇有
2019, 51(3): 47-56. doi: 10.6054/j.jscnun.2019044
摘要:
采取向河道中投加铁碳填料和反硝化菌复合包的方式,构建了铁碳微电解耦合反硝化菌曝气辅助原位削减河道黑臭底泥污染物及净化水质技术,模拟实验结果表明,当铁碳填料投加30g/kg、反硝化菌接种量15mg/kg、曝气量为60ml/min和曝气时间为9h/d的最佳组合下运行仅28d后,上覆水COD、NH4+-N、TN和TP去除率分别达85.7%、98.6%、65.7%和96.4%,稳定达到地表水Ⅳ类水标准;底泥TOC去除率达48.8%;底泥中BD-P和NaOH-P组分显著增加;底泥可转化态N含量显著减少;表层5~10cm底泥由深黑色变为浅褐色,耦合技术能快速削减河道黑臭底泥污染物及改善水质. 耦合体系中,铁碳微电解改善了水及底泥复杂有机物的可生化性,碳去除效能显著增强,N素的去除途径增多,P被吸附及生成沉淀固定到底泥中;投加的反硝化菌虽未成为优势菌种,但对脱氮有诱导作用;曝气提高了水体溶解氧,改善了底泥生境,激活了底泥土著微生物活性,三者协同作用削减黑臭底泥污染物并净化水质. 本研究为铁碳微电解耦合反硝化菌原位削减河道黑臭底泥污染物及净化水质技术提供理论依据.
生物学与生物工程
去势对成年雄性斑胸草雀LMAN神经元电生理特性的影响
吴丽, 李东风
2019, 51(3): 57-61. doi: 10.6054/j.jscnun.2019045
摘要:
以成年雄性斑胸草雀为研究对象,利用膜片钳技术观察去势前后LMAN(lateral magnocellular nucleus of the anterior neostriatum)的电生理活动,进一步探究AFP通路与鸣曲的关系. 实验分为正常组和去势组. 去势后,LMAN神经元的膜时间常数变短,膜电阻减小,动作电位潜伏期缩短,动作电位后超极化幅值变低同时动作电位发放频率变快. 结果表明,去势后LMAN神经元兴奋性增强,使AFP通路更加活跃,去势引起的鸣曲不稳定可能是AFP通路活动增强所致.
2种光强下生长的4种木本植物叶片的光保护物质积累能力与光合能力的关系
俞正超, 刘晓涛, 郑晓婷, 黄烜栋, 彭长连
2019, 51(3): 62-69. doi: 10.6054/j.jscnun.2019046
摘要:
摘要:本文研究了两种不同光强下生长4种南亚热带森林优势树种:木荷(Schima superba)、黧蒴(Castanopsis fissa)、黄果厚壳桂(Cryptocarya. concinna)和肖蒲桃(Acmena acuminatissima)幼叶和成熟叶的光保护物质积累能力和其光合能力的关系,结果表明:无论是全光照还是遮阴下生长,4种木本植物成熟叶的叶绿素(Chl)含量和光合作用速率显著高于幼叶,而花色素苷、类黄酮、总酚、总抗氧化能力和类胡萝卜素/叶绿素(Car/Chl)比值都显著低于幼叶. 全光照下生长幼叶的花色素苷、类黄酮、总酚、总抗氧化能力和Car/Chl比值比遮阴高. 显示幼叶的光保护能力很大程度上是依赖于其较高的光保护物质来实现的,如高的花色素苷含量、类黄酮含量、总酚含量以及Car/Chl比值等;随着幼叶的发育成熟这些光保护物质含量逐渐减少而光合能力逐渐增加,因此在幼叶和成熟叶中光保护物质积累能力与光合能力呈现负相关关系.
地理科学与技术
南岭亚高山泥炭地现代有壳变形虫环境指示意义的初步研究:以湖南省大坪泥炭地为例
魏志强, 钟巍, 欧阳军, 叶素素, 商圣潭, 杨坤有, 唐小雯, 薛积彬, Robert K. Booth
2019, 51(3): 70-78. doi: 10.6054/j.jscnun.2019047
摘要:
南岭亚高山泥炭湿地在维持华南亚热地区生态系统和区域水平衡中起关键作用,但在这一区域的古环境定量重建工作还未有系统展开.有壳变形虫是古环境定量重建的有效代用指标.本文以南岭西部的湖南大坪泥炭为例,选取23个样品点,初步开展了该地区现代有壳变形虫的种类组成变化鉴定工作,通过多元统计分析发现,水位埋深(water-table depth, WTD)是影响本地区有壳变形虫种类组成变化的最主要环境因子,这一结果与国外其他地区的研究结果相一致.据此,利用国际上广泛使用的生物-环境因子转换函数模型,初步构建了本研究区域现代泥炭湿地有壳变形虫-水位埋深转换函数关系.研究结果表明,所有转换函数预测的水位埋深与实测水位埋深都呈一定的相关性,但受制于本次采样面积小、鉴定样本量较少和水位环境梯度较窄的条件下,转换函数的预测性能还比较差.此次工作可为将来系统开展华南亚热带地区高山泥炭湿地的古水文定量重建工作奠定宝贵的基础数据.
长江中游城市群经济联系能力比较
郭卫东, 钟业喜, 傅钰
2019, 51(3): 79-87. doi: 10.6054/j.jscnun.2019048
摘要:
摘要:区域经济联系对区域经济发展具有重要作用,选取城市流、引力模型和社会网络分析等方法以长江中游城市群为研究对象对城市群内部空间联系进行比较研究,结果表明:①长株潭城市群和武汉城市圈的集聚辐射能力大致相当,环鄱阳湖城市群产业劣势相对明显,集聚辐射能力与二者存在较大差异;②长株潭城市群城市整体经济水平均衡,武汉城市圈武汉市最为发达,但两极分化最为严重,环鄱阳湖城市群联系较为松散;③长株潭城市群整体经济联系呈现多中心结构的均衡态势,武汉城市圈整体联系出现武汉、宜昌的双峰型结构,环鄱阳湖城市群联系较为松散。
基于多细节路网Voronoi层次模型的最优路径算法
胡正华, 王尚媛
2019, 51(3): 88-93. doi: 10.6054/j.jscnun.2019049
摘要:
随着城市交通的日渐拥堵,最优路径算法已然成为众多研究学者共同关注的话题。本文在分析了线Voronoi图相关特性的基础上,构建了基于路段的Voronoi图层及其相对应的Voronoi多细节层次模型。在此基础上,结合空间层次推理的思想,本文进一步设计了一种基于线Voronoi图的最优路径算法,该算法首先利用起止点所在的Voronoi区域查找路径的主干部分,在找到的路径中,如果相应小区域内对应的道路不连通,则获取相关区域内的次级路网数据及其对应的Voronoi数据,继续计算最优路径,直到形成一个连通路段的集合。在此基础上,计算由起止点连接路径主干部分的分支路径。实验证明,该算法不仅符合人们对出行线路规划时的思维过程,还能有效地缩短车辆的出行时间,为人们的出行提供可靠、快捷的诱导策略。
数学与应用数学
具有机会约束的多阶段可信性M-AD投资组合优化
张鹏, 黄梅雨, 彭壁玉
2019, 51(3): 94-102. doi: 10.6054/j.jscnun.2019050
摘要:
本文基于可信性理论,考虑交易成本、借贷约束、阈值约束和基数约束等现实约束,我们提出一种新的具有机会约束的多阶段可信性均值绝对偏差(M-AD)投资组合优化模型。该模型在给定的置信水平下,运用可信性均值和绝对偏差衡量资产的收益和风险,通过对终期财富的最优化实现投资者的预期收益。运用可信性理论,该模型被转化为确定型的动态优化问题。由于交易成本和基数约束的存在,该模型为具有路径依赖的混合整数动态优化问题。文章提出一种新的前向动态规划方法求解。最后,文章通过实证研究验证了模型和算法的有效性。
关于不定方程x2+4n=y9的整数解
尤利华, 蔡小群
2019, 51(3): 103-107. doi: 10.6054/j.jscnun.2019051
摘要:
该文首先应用代数数论的方法证明了不定方程~$x{^2}+4{^n}=y{^9}$~在~$x\equiv 1 \pmod{2}$ 时无整数解, 再证明不定方程~$x{^2}+4{^n}=y{^9}$~在~$n \in\{6, 7, 8\}$~ 时均无整数解, 进而证明不定方程~$x{^2}+4{^n}=y{^9}$~仅当~$n\equiv 0 \pmod{9}$~和~$n\equiv 4 \pmod{9}$ 时有整数解, 且当~$n=9m$~时, 其整数解为~$(x,y)=(0,4{^m})$; 当~$n=9m+4$~时, 其整数解为~$(x,y)=(\pm16\times2{^{9m}},2\times4{^m}),$~ 这里的~$m$~为非负整数. 进一步, 根据~$k=5,9$ 的结论, 文章提出了一个关于不定方程~$x{^2}+4{^n}=y{^k}$ $(k$ 为奇数$)$ 的整数解的猜想, 以供后续研究.
一类二重积分不等式中未知函数的估计
黄星寿, 王五生, 罗日才
2019, 51(3): 108-111. doi: 10.6054/j.jscnun.2019052
摘要:
利用变量替换技巧、放大技巧和反函数技巧等方法, 研究了一类被积函数中含有未知函数及其导函数、积分项外包含了非常数项的非线性二重积分不等式,给出该类不等式中未知函数的显上界估计,并举例说明所得结果可以用来研究微分-积分方程解的估计.
Bloch-Orlicz型空间上的一类紧积分型算子
何忠华, 江剑韬
2019, 51(3): 112-115. doi: 10.6054/j.jscnun.2019053
摘要:
设D是复平面C中的单位圆盘,H(D)表示D上的解析函数全体,定义积分型算子 C_? I_g (f)(z)=_0^(?(z))?〖f^' ()g()d〗, 其中?是D到自身的解析映射,gH(D),本文运用函数z^n给出积分型算子C_? I_g在Bloch-Orlicz型空间上的紧性的一种新刻画.
计算机科学与软件工程
基于Ring-LPN的高效公钥加密方案
艾志娟, 马昌社, 徐碧霞
2019, 51(3): 116-122. doi: 10.6054/j.jscnun.2019054
摘要:
LPN(Learning Parity With Noise)问题是构造后量子密码方案的基础问题之一。基于LPN构造的密码方案具有计算速度快和抗量子计算攻击的优点,但基于普通LPN构造的密码方案存在密钥空间大这一影响其可用性的缺点。基于结构化的LPN(比如Ring-LPN、 Toepliz-LPN等)构造公钥密码可以降低存储要求,进一步提高方案的效率。因此,利用Ring-LPN的特有优势并结合标签加密构造技术,提出并证明了环上的背包问题,设计了一个基于Ring-LPN且CCA(Chosen-Ciphertext-Attacks)安全的公钥加密方案。与基于普通LPN的同类型密码方案相比较,所提出的方案以环多项式向量为公私钥,在计算上采取快速傅里叶变换,可以大幅提高加解密速率,因此方案具有更小的计算开销和存储开销;与达到相同安全级别的LPN方案相比,所需的样本数更少,密文扩展率更小。同时,方案的CCA安全性在标准模型下归约到了Ring-LPN假设。
基于深度学习的图像去雾算法
张泽浩, 周卫星
2019, 51(3): 123-128. doi: 10.6054/j.jscnun.2019055
摘要:
针对有雾天气会使图像质量降低,影响对图像信息的提取,导致图像的应用价值减少的问题,提出一种基于深度学习的图像去雾算法。首先,对原有雾图像进行单尺度和多尺度的卷积来特征提取,其次再用多尺度卷积核实现图像细节的重建得到粗略的透射率传播图,同时利用原有雾图像中像素点的位置和亮度值得到大气光值,利用导向滤波得到精细透射率传播图和之前得到的大气光值进而反演出无雾图像,最终对无雾图像进行直方图颜色校正。实验结果表明,相比传统去雾算法,该算法对图像细节的处理更加自然并具有很好的视觉效果。