基于微面元理论的“猫眼”目标回波散射偏振特性研究

为了研究"猫眼"目标表面回波散射偏振特性,基于微面元理论建立了偏振双向反射分布函数模型,指出线偏振光在"猫眼"目标表面回波散射的偏振度与目标表面粗糙度、复折射率以及入射角、探测角有关。主要研究"猫眼"目标表面粗糙度对其回波散射偏振度的影响,利用Matlab仿真得到"猫眼"目标回波偏振度与目标表面粗糙度参数σ的关系曲线。选择经过不同砂纸打磨的硅片作为"猫眼"目标进行实验,当硅片表面均方根高度分别为0.067μm、0.554μm、0.726μm、1.651μm、1.893μm时,其表面回波散射偏振度的测量值依次为98.83%、98.16%、96.08%、94.91%、94.6%,表明"猫眼"目标回波散射的偏振度随其表面粗糙度的增大而减小。     

不同预淀积层银膜表面等离子激元波的辐射效率

测量了棱镜／ＬＢ膜／银膜／空气，棱镜／银膜／空气，棱镜／银膜／空气三种结构在衰减全反射条件下激发的表面等离子激元波由于银膜－空气界面粗糙度而散射以空气中的辐射效率，同时，由散射光强分布计算出表面度粗糙度参数随横向相关长度σ和表面波纹深度δ，再由σ和δ计算出理论辐射效率，理论与实验结果相符合。     

基于神经网络的反射式表面粗糙度光纤传感器

本文提出了一种新型表面粗糙度光纤传感器,阐述了它的结构、工作原理,给出了测 试结果。利用神经网络很强的输入-输出映射能力,将实验数据交给神经网络处理,减小了测量误差,提高了测量精度,扩大了测量范围。本系统能准确地识别Ra分别为0.012μm, 0.025μm,0.5μm,0.1μm的被测表面。     

黑腔芯轴平台微细电火花加工技术

采用电火花成型加工技术,在黑腔芯轴侧表面加工平台。采用白光干涉仪对平台表面轮廓及粗糙度测量,结果表明:平面部分表面粗糙度小于0.5μm,最大峰谷高度小于15μm。通过奥林巴斯测力显微镜对平台尺寸测量,结果表明:平台的轴向尺寸加工精度可控制在±10μm,同一电极加工的平台尺寸一致性可控制在±2μm。分析了电极损耗对零件形状精度的影响规律以及平台表面粗糙度的影响因素,并通过负极性加工去除电极损耗对平台尺寸精度的影响。     

电极表面光滑程度对水介质高电压击穿的影响

 采用水介质同轴实验装置,改变电极表面的光滑程度,在μs级充电时进行水介质击穿实验,并对实验结果进行了分析和解释。结果表明：抛光电极表面可有效提高水介质耐高电压击穿能力;表面粗糙度为0.4～0.8 μm的抛光电极表面的击穿场强比表面粗糙度为1.6～3.2 μm的粗糙抛光电极表面,更符合Martin公式。电极表面光滑程度的改善,使阴极场致发射电流减弱进而击穿延迟时间变长,气泡也更难以附着在光滑的电极表面,从而可以提高水介质耐高电压击穿能力。     

温度扰动对棱镜式激光陀螺特性的影响

考虑温度扰动的情况下,对光在棱镜表面反射和折射的传输矩阵进行了修正.根据激光环形腔自洽理论,建立了温度扰动下的棱镜式激光陀螺腔内光束传输物理模型,分析了温度扰动对陀螺频率偏移、标度因数等参数的影响.理论分析表明,当温度在-40~70℃范围波动时,激光陀螺光学腔长变化量、频率偏移量和标度因数变化量依次为10.04μm、0.011 MHz和1.96×10~(-10).建立了棱镜式激光陀螺变温实验系统,实验结果与理论分析相吻合.     

差动式彩色共聚焦粗糙度评定系统及实验研究

为了满足大范围表面粗糙度测量评定的需求,本文介绍了一种基于彩色共聚焦传感器的差动式非接触测量评定系统和方法。在所提出的系统中,两个彩色共聚焦传感器和一个光学平晶构成差动式测量系统,并通过球头球窝连接方式与机械运动平台耦合。使用这种差动式结构可以补偿机械运动平台的直线度误差,并可以有效地提高测量评定精度。在此基础上,本文建立了表面粗糙度测量、误差补偿和测量性能评估的方法。为了验证所提出系统的性能,对标准高度台阶量块和粗糙度量块进行了测量评定实验。台阶高度的测量实验结果表明,在60 mm的行程范围内,所提出系统6次重复测量的标准偏差s为0.16μm,相对标准偏差RSD为0.054%,机械运动平台的直线度误差得到了有效补偿;在测量粗糙度量块时,粗糙度参数R_a和R_q的测量误差分别为0.032μm和0.073μm。所提出系统的粗糙度测量评定能力满足大多数工程应用的需求。     

高精度棱镜的高效制造技术

高精度棱镜在其角度误差、面形误差和表面粗糙度等方面都具有较高的要求。对这类棱镜如何实现大规模生产,降低生产成本,是近几年来光学制造行业正在研究探索的一道难题。本文以斯米特屋脊棱镜的制造为例,通过四个方面的分析,对高精度棱镜的高效制造技术进行了阐述。     

钛球表面研磨技术研究

采用四轴球体研磨方法对金属钛球进行精密研磨实验,通过Talysurf轮廓仪对球体表面粗糙度进行测试,通过靶丸表面轮廓仪检测钛球圆度。结果表明:钛球表面粗糙度可达小于10nm,圆度小于1.0μm。通过对球体的受力分析表明,在四轴空间对称分布的情况下,需满足四轴受力基本相同,研具半径为被研球体的0.816倍,可获得圆度较好的球体。     

“三光合一”系统用的立方棱镜二向色分光膜的研制

论述研制高反射（1．6μm）、透射（0.4～0.9μm）立方棱镜二向色分光膜、其技术关键是最大限度地减小光偏振带来的损失。探讨一般生产中可采用的减编振方法。运用G|ABCB|mG膜系结构原理，研制出ρ1.06μm＞98％，τ0.48～0.9μm＞95％，透过峰位＞98％的高效立方二向色分光棱镜。如再增加膜层教，可使τ1.06μm＜0．2％，基本解决了该类立方棱镜的消偏振难题。     

表面粗糙度对固体内部超声背散射的影响

超声背散射法可通过多晶体金属内部的空间方差信号,实现微观结构参数的无损评价,但表面粗糙度对评价模型的精度及实用性存在显著影响.基于高斯声束理论推导垂直入射粗糙界面的纵波声场,以此研究声能的Wigner分布规律;在超声的波长远大于粗糙度的前提下,构造表面粗糙度修正系数,并建立粗糙界面的单次散射响应模型,揭示粗糙度对超声波背向散射的影响规律.用304不锈钢制备轮廓均方根值为0.159μm的光滑试块和25.722μm的粗糙试块开展超声背散射实验,结果表明模型在粗糙度修正前后均可实现光滑试块的晶粒尺寸有效评价,但未经修正的传统模型对粗糙试块的晶粒尺寸评价结果与金相法结果的相对误差高达-21.35%,而本模型的评价结果与金相法结果符合得很好,相对误差仅为1.35%.可见,本模型能有效补偿粗糙度引起的超声背散射信号衰减,从而提高晶粒尺寸无损评价的精度.     

ICF流体力学不稳定性实验用柱状激波管的研制

在惯性约束聚变(ICF)实验中,点火靶丸表面(界面)的粗糙度和缺陷所产生的流体力学不稳定性是决定点火成功与否的关键因素之一,设计和研制流体力学不稳定性分解实验用靶是解决该问题的主要技术手段。结合国内外的研究现状和神光-Ⅱ激光装置的特点,设计并研制了一种新型柱状激波管。该靶型由三种介质组成,分别为调制聚苯乙烯(CH)圆片、柱状碳气凝胶(CRF)和CH微套管。调制CH圆片和柱状CRF通过微加工技术装配到CH微套管内,封装后形成柱状激波管。介绍了该靶型的设计原理和详细的制备工艺,并对相应的靶参数进行了测量。结果表明:柱状CRF气凝胶具有较好的成型性,长度、直径和密度分别为1000μm、730μm和250mg·cm-3;CH圆片的厚度和直径分别为15μm和730μm,表面调制图形的周期和峰谷差分别为100μm和4.3μm;实验得到的柱状激波管的轴向和径向最大装配误差分别为2μm和3μm。     

光散射在聚合物结构研究中的多重散射现象

实验对激光小角光散射中的多重散射现象进行了定量分析。当入射光被介质散射时，对于表面粗糙的内部不均匀高分子聚集体，背散射信息来自表面散射和介质内部散射两部分。实验表明，表面引起的背散射其散射强度随表面粗糙度增加而增强，当表面粗糙度高达８．６１３μｍ时，背散射几乎全部来自粗糙表面而内部不均匀性引起的散射极弱。随表面粗糙度降低，表面散射降低，内部散射增强，当表面粗糙度小到０．２３７μｍ时，表面散射小到可以忽略的程度而认为背散射全部来自介质内部，此时的散射可以看作完全是介质内极化率起伏引起的并可由此计算介质内部不均匀结构参数对于表面光滑试样（表面粗糙度小到０．２３７μｍ），背散射信息为第一次、第三次、第五次等奇数次散射的加和。实验发现随试样厚度增加，背散射光强分布基本不发生变化，表面第三次及以后的各次散射比第一次散射弱得多而可以达到忽略的程度，因些背散射强度与散射介质厚度无关     

空间平均的角度散斑相关粗糙度测量模拟研究

角度散斑相关是一种不受表面粗糙度轮廓的间距特性影响的粗糙度幅度参量测量方法,它的数学模型通常建立在集平均的基础上。通过模拟计算随机粗糙表面的远场散斑场,以散斑图面上的空间平均代替常规的集平均来计算角度散斑相关系数,并应用集平均的数学模型反演粗糙度参量。结果证实了这种空间平均角度散斑相关粗糙度测量方法的有效性,在同一表面只需对少数个区域进行测量并对测得的粗糙度参量取平均,即可获得足够的测量精度。对于Rq大于2.0μm的表面,测量相对误差小于15%。根据最佳测量条件,该方法适用于大粗糙度表面。     

CO2激光预处理对熔石英表面影响的实验研究

为研究CO2激光预处理参数对熔石英基片表面的影响,采用波长为10．6μm,重复频率为100Hz的CO2激光对完好的熔石英基片进行单点单次辐照处理。实验发现,对于不同的修复程度,面形变化不完全相同,损伤斑的形貌也各不相同。实验得到了适合修复的参数范围,并研究了修复对于材料粗糙度和疏水性的影响。对中度修复的取样点表面的局部粗糙度进行了统计,发现预处理过程中的污染沉积物在一定范围存在。在此基础上对污染的影响范围分布规律进行了统计。     

纳米氧化铈的制备及其抛光性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米CeO2粉体,并采用XRD、TOF-SIMS对其进行了表征。结果表明平均晶粒度在13.3nm,粒度分布均匀。进而研究了纳米CeO2在玻璃基片抛光中的抛光性能。ZYGO形貌仪表明,抛光后其表面平均粗糙度值(Ra)可降低到0.6nm左右。原子力显微镜(AFM)在5μm×5μm范围内测得基片表面粗糙度Ra值为0.281nm,表面光滑,划痕等表面微观缺陷明显改善。     

石墨表面熔融硅的润湿行为研究

熔融硅在石墨表面的润湿规律对于超薄硅片的横向拉模制造尤为重要.本文利用COMSOL软件模拟了理想条件下熔融硅在光滑石墨表面的润湿过程,并借助高温高真空接触角测量仪对高温条件下石墨表面熔融硅的润湿性能开展了实验研究.考察了石墨表面粗糙度(R_a=0.721μm与R_a=0.134μm)、环境温度(1737—1744 K)、恒温持续时间(10—30 s)等因素对润湿角的影响.结合固-液、气-液界面的压力、速度分布图,分析了恒定温度、毛细效应下表面张力变化对润湿过程的影响机制.研究结果表明,相同温度下,石墨表面硅液滴的润湿角随石墨表面粗糙度增大而减小.对同一粗糙度表面,润湿角在相同温度下随保温时间的增加略微减小,且变化的幅度随温度升高而减小.当液滴半径远小于5 mm时,表面张力在润湿过程中起主导作用;当液滴半径大于5 mm时,液滴自身重力的影响不可忽略.     

有机载体对厚膜电子浆料流平性的影响

用TG-DTA16分析仪对用有机载体A及B配制的铝浆挥发等特性进行分析;采用TR101袖珍表面粗糙度仪对烧渗后的铝导电成层的表面状态进行测量。结果表明,用乙基纤维素-松油醇-二乙二醇丁醚为有机载体,浆料的流平性优异,膜层光滑无孔洞,烧成膜的表面粗糙度分别为表面轮廓的算术平均偏差Ra为0.2μm,表面轮廓的最大高度Rz为1μm。     

离子注入结合离子交换技术制备KTiOPO_4光波导特性研究

用离子注入结合离子交换技术形成了KTiOPO4平面光波导,研究了离子注入对离子交换波导结构的影响.使用棱镜耦合法测量了波导特性,结果显示形成了表面折射率升高的多模波导,通过背散射技术研究了离子交换后的Rb离子分布.实验表明,注入离子导致样品晶格损伤,在2.8μm处对离子交换形成了阻挡层,阻止了交换向KTP晶体的更深处进行.     

状态方程实验用铜多台阶靶制备工艺

 采用单点金刚石切削技术,通过合理的刀具设计、夹具设计及工艺过程设计,确定了加工工艺参数,完成了厚度几μm至几十μm的无氧铜多台阶靶的制备。通过触针式轮廓仪,台阶仪,白光干涉仪对表面轮廓及粗糙度进行了测量。结果表明：通过单点金刚石切削技术加工成形的铜多台阶靶,各台阶表面均方根粗糙度小于50 nm,工件表面轮廓平直,台阶垂直度较好。采用阿基米德原理对材料密度进行测量,加工成形后密度为(8.945±0.074) g/cm3,接近材料理论密度。