N-H成分的存在对Ni-Mn-Co触媒合成金刚石的影响

本文首先研究了三聚氰胺 (C3N6 H6 )及其低温分解物 (CNxHy,CNx)在高温高压条件下的分解行为 :在压力5 3GPa和温度为 15 0 0K时完全分解为碳 ,同时释放出氨气和氢。我们用元素分析仪 (Perkin -Elmer 2 40CElementalAnalyze)来确定氮和氢的含量。利用三聚氰胺 (C3N6 H6 )及其低温分解物 (CNxHy,CNx)提供氮与氢源 ,研究了氮和氢在粉末触媒合成金刚石中对金刚石生长的影响。我们对合成样品中的黑色物质作了粉末XRD发现 :在高温高压下合成金刚石时 ,碳 -氮化合物 (CNx)与碳 -氮 -氢化合物 (CNxHy)对触媒具有不同的影响作用 ,即 :在合成腔体中大量氮与氢同时存在的条件下 ,Ni70 Mn2 5Co5触媒中的Ni首先与氢发生反应形成氢化物 ,从而改变了金属触媒的原有特性。随着添加不同比例的氮氢化合物的改变 ,分别出现不同的金属氮氢化合物。结果表明 :大量的氮和氢的存在 。

用含添加剂氮化物M_xN的粉末触媒合成金刚石

本文分别用铁镍粉末触媒、含添加剂氮化物MxN的铁镍粉末触媒在国产六面顶压机上合成了优质金刚石单晶 ,利用光学显微镜观察 ,发现所合成的金刚石多为六八面体 ,晶形完整 ;在大多数用含添加剂氮化物的铁镍触媒合成的金刚石的晶面上有凹线出现 ,而用不含添加剂铁镍触媒合成的金刚石却没有这种现象。用电子显微镜对凹线的形貌进行了细致的观察。还发现用含添加剂的铁镍触媒合成的金刚石中包裹体明显少于用铁镍触媒合成的金刚石中的包裹体。随着铁基粉末触媒中添加剂氮化物含量的增加 ,合成金刚石的压力和温度条件逐渐增高 ,金刚石生长的“V形区”

纯铁触媒添加叠氮化钠合成高氮含量金刚石

氮元素是天然金刚石和人工合成金刚石中最主要的杂质。为了能够合成出与天然金刚石相同程度含氮量的金刚石,采用含添加剂叠氮化钠(NaN3)的纯铁粉末触媒和石墨在六面顶压机上进行合成研究。用傅立叶变换显微红外光谱仪对金刚石晶体中的氮含量进行细致的测试。结果表明,用含添加剂NaN3的纯铁粉末触媒合成的金刚石中以单一替代形式(Ib)存在的氮杂质最高浓度达到了2200μg/g,这远远超过了迄今为止报道的用传统的金属触媒生长的具有完整晶形的金刚石中氮的最高含量800μg/g,氮含量达到天然金刚石相同量级;当NaN3的含量小于0.7%时,金刚石中氮含量随着NaN3的含量增加而增加。

太阳辐射传感器件

太阳辐射测量将对预测长期的气候变化提供重要依据。为了获得更加精确的太阳辐出度数据,研制微型化、高精度的绝对辐射计是今后太阳辐射探测的重要研究方向。介绍了目前研究的几种典型的太阳辐射传感器件,重点阐述了几种常用的热电型辐射探测器,对它们的特点进行了分析和比较。

光通信中的新型光无源器件

基于全光网络的迅猛发展,本文简单介绍了波分复用器、光开关、光插/分复用器件方面的新型光无源器件,对器件原理、功能进行了阐述。文章对这些实现技术的特点进行了详细的分析和比较,最后给出了结论和展望。

空间调制微型傅里叶变换红外光谱仪研究

针对目前环境、医疗、空间、气象、军事及安全等领域对傅里叶变换红外光谱仪微小型化、轻量化及固态化的迫切需求,提出并研究了一种以MOEMS多级微反射镜为核心器件的空间调制微型傅里叶变换红外光谱仪。在理论研究方面,建立了空间调制微型傅里叶变换红外光谱仪的物理模型,探究了该系统的光场分割与空间采样的光学原理;分析了多级微反射镜的衍射效应,提出了一种通过补边抑制衍射噪声抑制方法;进行了多级微反射镜采样误差的分析,并提出了基于最小二乘拟合的修正算法;通过对光源空间相干性、准直系统像差以及入射光场均匀性的分析,确定了光学系统的总体设计指标;通过对多级微反射镜基片加工精度、分束器材料色散特性和膜层透射效率等的计算分析,确定了干涉系统的设计方法与技术参数。在核心技术方面,提出了两个多级微反射镜的3种制作方法,分析了制作误差的来源及对系统性能的影响。通过工艺设计及实验条件探索,分别采用电铸法、真空镀膜法以及斜面倾角叠片法制作了两个多级微反射镜。在系统设计方面,进行了红外准直与缩束系统的光学设计,对整体光机系统进行了建模仿真,分析了杂散光噪声的来源。在图谱处理方面,利用过零采样方式,通过图像分割算法,获取了干涉图采样序列;通过对干涉图序列的插值、补零、延拓与卷积方法,完成了光谱相位误差的校正;通过离散傅里叶变换解调,实现了由干涉图像到信号光谱的数据反演。最后研究了系统光机整体的集成组装技术,并对原理样机进行了实验测试。本文研制的空间调制微型傅里叶变换红外光谱仪的特点在于:取消了动镜驱动机构与采样控制机构,具有微小型与轻量化的特点;干涉图的采样由多级微反射镜完成,其空间采样的方式增加了系统的稳定性与可靠性,实时采样的特点增加了系统的快速性与有效性;多级微反射镜阵列采用MOEMS工艺技术制作,增加了系统的采样精度。该光谱仪系统的结构及制作方法具有自主知识产权,并具有广阔的应用前景。

新型空间调制微型傅里叶变换光谱仪的设计与仿真

傅里叶变换光谱仪(FTS)在光谱分析中的应用越来越广泛,并且其微型化的趋势也愈加明显。文章设计了一种新型空间调制微型傅里叶变换光谱仪。在介绍其结构理论的基础上,对其空间的光强分布进行了模拟,通过对该结构下引起相位误差因素的详细分析,采用改进的Mertz相位校正方法对小双边的采样数据进行了光谱复原,其理论分辨率可达到3.43nm@800nm,信噪比的理想分辨极限为6.8dB。该结构的微型FTS可以用微机械加工的方法来实现,具有性能稳定,误差容易校正等优点,文章对空间调制微型傅里叶变换光谱仪的结构设计及仿真,为微型FTS的微机械加工实验提供了理论支持,还为微型傅里叶变换光谱仪的进一步应用提供了更广阔的空间。

调制光谱仪的微型化研究进展

随着微加工技术的发展和日益成熟,微型化光谱仪的研究得以快速发展。和传统的微型光谱仪相比,基于调制原理的光谱仪具有高光通量、高分辨率的性能优势,可广泛应用于生物、化学、医学等许多领域中对微弱辐射信号的探测。介绍了几种类型的调制光谱仪的结构特点和关键技术,分析了设计与制作微型调制光谱仪过程中存在的一些关键问题与难点,并总结了该领域的研究进展和发展趋势。

液晶调制光子晶体微腔光衰减器

设计了一种二维液晶调制光子晶体微腔光衰减器。两条二维三角晶格空气孔光子晶体波导由一个光子晶体微腔连接,在微腔的点缺陷中填充苯乙炔类液晶。通过施加不同电压,电场诱导液晶取向以改变液晶的折射率,从而改变光子晶体微腔的谐振波长,进而实现光传播强度调节。运用时域有限差分方法和平面波展开法分析了二维液晶调制光子晶体微腔光衰减器的光学特性。数值计算结果表明:对于1.55μm通信波段,通过外界电场控制所填充的向列相液晶的方向可以对这种二维液晶调制光子晶体微腔光衰减器实现3.40%～99.58%的可调谐光输出。

二维硅薄膜光子晶体波导的设计及制作

为了制作可用于通信波段的二维硅光子晶体波导,研究了光子晶体波导的设计方法及制作工艺。应用平面波展开法计算了两种空气孔型光子晶体结构的TE波禁带,经筛选采用了三角晶格空气孔结构。同样利用平面波展开法计算了引入缺陷后二维三角晶格空气孔型光子晶体波导结构的TE波禁带,经对比发现归一化频率为0.295 7的缺陷态最适宜用来制备光子晶体波导,并据此设计了用于1.55μm波长的二维三角晶格空气孔型光子晶体波导,其晶格周期为458nm,空气孔直径为339 nm。对设计的结构参数进行了容差计算,结果表明误差在-3.95~5.65 nm方能满足设计要求。最后使用聚焦离子束刻蚀工艺,制作了所设计的波导结构,并进行了测试。测试结果表明,样品实际晶格周期为463nm,空气孔直径为344 nm,比设计值大5 nm,在容差允许范围内,满足设计要求。

基于多级微反射镜的傅里叶变换红外光谱仪衍射效应分析

对基于多级微反射镜的傅里叶变换红外光谱仪的衍射效应进行了计算分析,讨论了多级微反射镜宽度,衍射距离以及波长产生的衍射效应对光谱复原的影响。从模拟的结果可知,在衍射距离小于10 cm,反射面宽度大于0.5 mm的情况下,衍射效应较小,而且探索出了一种可以减小噪声的数据处理方法。文章的结论将应用于微型傅里叶变换红外光谱仪的设计、数据处理以及系统的优化。

空间调制型傅里叶变换光谱仪光场的均匀性研究

基于多级微反射镜的空间调制型傅里叶变换光谱仪在光场的横向空间同时采集所有光程差的干涉图信息,所以光场能量的空间分布特性影响着系统的性能。文章将空间分布函数引入到光谱仪系统中,通过仿真实验得到,分布函数调制后的干涉图对比度下降,同时复原光谱中出现边频谱线。理论分析表明,干涉图调制度下降来源于调制度函数对光程差采样空间的周期性变化;而边频谱线则是光源的单色谱线对调制度函数的空间频谱进行频率搬移的结果。最后,提出了平场校正的差影算法与反向恢复算法。仿真结果表明,反向恢复算法可以更好的复原出干涉图和光谱。

基于多级微镜的傅里叶变换成像光谱仪干涉成像系统分析与设计

为了实现傅里叶变换成像光谱仪的静态化与高通量,提出一种基于多级微镜的时空混合调制成像光谱仪,其干涉系统是利用一个多级微镜代替迈克尔逊干涉仪中的平面镜,其显著特点是无运动部件和限制系统光通量的狭缝,可同时获得目标的干涉图与二维空间图像。该成像光谱仪利用前置成像系统将目标成像到干涉系统的平面镜与多级微镜上,利用多级微镜的结构特点对两成像光束的光程差进行调制,然后通过后置成像系统获得不同干涉级次的目标图像。首先通过对该成像光谱仪干涉系统光谱信噪比的分析,明确了光谱信噪比与图像信噪比之间的关系,确定了多级微镜的特征参数。为了确保每个阶梯面所对应光程差的恒定性,通过对前置成像系统成像过程的分析,确定了前置成像系统像方远心的光路结构;通过对系统视场角与光程差之间关系的分析和计算,确定了前置成像系统的设计指标并完成了光学设计。为了保证后置成像系统不引入额外的光程差,通过对后置成像系统成像特点的分析,确定了后置成像系统双远心的光路结构;通过对系统入射孔径角与阶梯级数之间关系的分析和计算,最终设计出满足系统性能需求的后置成像系统。通过对各单元系统的理论分析与光学设计,为静态化与高通量成像光谱仪的发展提供了一种新的思路。

像素分割对LED电流密度及光照度分布的影响

将300μm×300μm LED芯片阵列化为间隔为20μm的3×3个80μm×80μm的子单元,阵列化后,总饱和光输出功率是未阵列化前的5.19倍,最大注入电流提高近7倍,表明阵列可以注入更大的电流和输出更高的饱和光功率。此外,采用多颗阵列化后的LED芯片形成的芯片组照明,得知芯片组间距为最大平坦条件dmax时,接收面上照度均匀性最佳;芯片组数越多,接收面上均匀照度的面积越大。同时,9颗300μm×300μm的芯片阵列化为9个80μm×80μm LED芯片后,以dmax排列照明相对于9颗未阵列化的300μm×300μm芯片以dmax排列照明时,接收面上的光照度均匀性不变,照度值提高了3倍。

基于多级微反射镜的傅里叶变换红外光谱仪中准直误差的分析

通过对基于多级微反射镜的空间调制傅里叶变换红外光谱仪准直误差的分析,模拟了准直误差的存在而导致的干涉图大光程差处对比度反转和光谱图边频噪声的产生。讨论了在不同的误差系数下复原光谱图的信噪比和分辨率,并且分析了干涉图大光程差处对比反转以及光谱图边频分量的产生原因。仿真结果表明,在误差系数α=0.15°.mm-1时,光谱的信噪比会下降到6 dB,同时光谱分辨率会退化到13.4cm-1。本文的结论将应用于微型光谱仪系统的光学设计与装调。

空间采样傅里叶变换光谱仪光谱反演研究

根据相似性准则,对采集到的干涉图像进行干涉图元的拆分,通过寻址定位,得到与离散光程差序列相匹配的采样干涉图序列。采用过零采样方式,对大单边干涉图序列与小双边干涉图序列利用不同的窗函数进行切趾。为了校正相位误差,结合所研究采样干涉图的特点,对频域光谱乘积校正和空域干涉图卷积校正进行了研究和改进,获得了比较理想的光谱线形,其中空域干涉图卷积校正后的光谱偏差仅为0.012088,具有最好的校正效果。

聚酰亚胺微悬臂梁理论及实验

设计制作了一种电磁驱动式悬臂梁.为降低驱动电流,选择柔韧性较好的聚酰亚胺(PI)作为梁结构材料,其优良的绝缘性和耐热性保证了驱动线圈的功能实现.通过理论计算及有限元模拟仿真对悬臂梁动力响应及结构模态做了系统分析;根据分析结果,优化得到悬臂梁的结构参数.介绍了悬臂梁的制作工艺及流程,通过PI刻蚀、AZ4903光刻胶光刻、电铸等工艺过程,制作出PI悬臂梁及其末端驱动线圈.

二维金属型光子晶体带隙研究

考虑金属的色散特性,运用时域有限差分方法计算了分别由Ag、A l两种金属构成的三角晶格二维金属型光子晶体的带隙结构,得出了带隙结构与填充率的关系曲线。以Ag填充率为0.6为例,三角晶格的第一带隙归一化频率的上限为0.90,第二带隙的范围为1.24～1.41;正方晶格第一带隙归一化频率的上限为0.70,第二带隙的范围为0.84～1.06。研究结果表明三角晶格金属光子晶体相对正方晶格具有更宽阔的第一带隙和中心频率更高的第二带隙。

合成腔体尺寸对Ib型六面体金刚石单晶生长的影响

利用液压缸直径为550 mm的大缸径六面顶压机,在5.6 GPa,1200—1400?C的高压高温条件下,分别采用单晶种法和多晶种法,开展了Ib型六面体宝石级金刚石单晶的生长研究,系统考察了合成腔体尺寸对Ib型六面体金刚石大单晶生长的影响.首先,阐述了合成腔体尺寸对合成设备油压传递效率的影响,研究得到了设备油压与腔体内实际压力的关系曲线;其次,选择尺寸为Φ14 mm的合成腔体,分别采用单晶种法和多晶种法(5颗晶种),进行Ib型六面体金刚石大单晶的生长实验,研究阐述了Φ14 mm合成腔体的晶体生长实验规律;再次,为了解决液压缸直径与合成腔体尺寸不匹配的问题,将合成腔体尺寸扩大到26 mm,并开展了多晶种法六面体金刚石大单晶的生长研究,最多单次生长出14颗优质3 mm级Ib型六面体金刚石单晶,研究得到了Φ26 mm合成腔体生长3 mm级Ib型六面体金刚石单晶的实验规律,并就两种腔体合成金刚石单晶的总体生长速度与生长时间的关系进行了讨论;最后,借助于拉曼光谱,将合成的优质六面体金刚石单晶与天然金刚石单晶进行对比测试,对所合成晶体的结构及品质进行了表征.

硅纳米线阵列的光学特性

在常温常压条件下,采用改进的金属催化化学腐蚀方法在n型单晶硅片（100）上制备了大面积垂直于硅衬底、直径均匀、排列整齐的硅纳米线阵列。分析了样品的表面形貌和反射谱,纳米线直径为1050 nm。在腐蚀时间分别为15,30,60 m in时,纳米线长度分别为9,17,34μm。样品的减反射性能优异,在3001 000nm波段,得到了2.4%的反射率。初步分析了纳米线阵列的减反射机制和不同腐蚀时间样品的反射率差异。