临近空间紫外辐射环境及影响因素研究

临近空间的紫外辐射对天体生物学、飞行器材料等产生重要影响,为加深对其的认知,基于OH与O3的光化学关系改变紫外辐射强度的原理,利用戈达德地球观测系统—化学模型对中国区域临近空间OH与O3浓度的时空变化特性进行分析。根据OH和O3浓度的变化,利用对流层紫外和可见光辐射传输模型对紫外B波段辐射进行模拟计算,揭示了高度在22~42 km之间的辐照度在3.43~16.15 W·m^(-2)之间;华北区域、华中和华南区域以及南海区域等的辐照度呈现出双峰和振荡相结合的特征,辐照度极值出现的月份在各区域并不一致;受O3吸收作用影响,辐照度的年较差最大值2.29 W·m^(-2)出现在华北区域的32 km高度处,最小值0.53 W·m^(-2)为南海区域的42 km高度处;辐照度变化最为剧烈的情况均出现在22 km高度处,可达2.42%~32.79%。结果表明在不同条件下紫外辐射对天体生物、飞行器材料等的影响与作用程度存在很大差异,在开展相关的研究时须具有针对性。

红外通信特性实验中用解析解计算材料的光学常数

在红外通信特性实验中测量材料的光学常数,可以通过测量反射率和透射率来获得,但现有的近似求解方法存在误差,并因此导致实验只能测量衰减很小或者很大的材料。针对此问题,通过求解关于待测量的方程组得到其解析解,由解析解可直接计算材料的消光系数、衰减系数和折射率,改进的计算方法具有更大的普适性。

基于FPGA的极紫外光谱图像处理系统

东方超环(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)全超导托卡马克装置上极紫外(Extreme Ultraviolet,EUV)光谱诊断系统采用电荷耦合器件(Charge Coupling Device,CCD)探测器集光谱图像数据,硬X射线对CCD产生的干扰造成光谱数据中存在大量的单像素噪声,这为准确分析聚变等离子体杂质辐射带来极大的困难。针对这一问题,设计了一套基于可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的EUV光谱图像处理系统,来快速去除硬X射线产生的噪声干扰。该系统基于限幅滤波算法,并引入标准差和离均差替代固定限幅阈值和样本偏差;通过融合限幅滤波算法和数据判别法,外加设置算法工作区间来分阶段对光谱图像数据进行相应处理。同时设计了仿真测试模块,使用EUV光谱图像转化的视频数据模仿采集流程进行系统的功能测试。最后,为了检验该系统对有效光谱数据的保护能力,将图像数据转换成更加直观的谱线图进行对比分析。实验测试结果表明:该系统能够有效去除光谱图像中的噪声点,并较好地保持了光谱数据的完整性,从而提升了光谱数据的可观测性。

UV-LED辐射模式对表面消毒辐射场均匀度的影响

在使用紫外发光二极管(Ultraviolet light-emitting diodes,UV-LED)进行表面消毒时,物体表面会出现部分区域消毒剂量超出必要,部分区域消毒剂量不足的现象。理想的辐射场是物体表面各点的辐射照度相同。为了优化辐射场,建立了辐射场的通用公式,编写VBA程序,实现了对辐射场的数学模拟、分析和优化。对9种UV-LED辐射模式的辐射场进行了实际模拟分析。结果显示:对于由多颗UV-LED组成的光源板,辐射距离与UV-LED间距的比以及UV-LED的辐射模式是辐射场均匀性的决定因素。由于边缘效应,在光源板正下方投影的边长的80%范围内才有可能实现辐射场均匀。当辐射距离和UV-LED间距之比在3~15的范围内时,均匀性良好(最小和最大值的比≥81.8%)。较小的最大发光角的辐射模式在照射距离和UV-LED间距比例偏大的情况下更为适用,反之亦然。

电极对CdZnTe光电探测器性能的影响

CdZnTe材料具有较宽的禁带宽度和化学稳定性,使其成为制备紫外光电探测器的理想材料.电极与CdZnTe材料之间良好的接触特性对制备高灵敏度和高稳定性的紫外探测器具有关键作用.制备了单电极Au/CdZnTe/Au探测器和复合电极Au/GaZnO(GZO)/CdZnTe/GZO/Au探测器,研究了不同电极对CdZnTe紫外光电探测器性能的影响.

太阳远紫外在临近空间的辐射特性研究

太阳远紫外辐射是临近空间能量输入的主要来源之一,临近空间环境对太阳爆发活动的响应是有待深化研究的重要科学问题。对太阳远紫外在中高层大气的辐射特性进行研究,是研究临近空间大气成分与密度变化、光化学反应以及动力学过程的重要基础。利用FISM2耀斑模型计算的远紫外数据和MSIS-E-00模型提供的地球中高层大气数据,将120~190 nm的太阳远紫外辐射分为7段,使用基于Lambert-Beer定律的大气辐射传输方法进行数值模拟。选取2010年1月至2020年12月共11年间的150组耀斑数据,利用时间滞后互相关(TLCC)评估了太阳远紫外辐射和软X射线的耀斑峰值时间差,使用最小二乘法(LS)计算了二者的耀斑峰值流量关系,然后利用大气辐射传输方法计算了耀斑爆发时太阳远紫外在临近空间(20~100 km)的光谱特性、流量变化以及加热率变化,最后计算了太阳远紫外辐射在地球大气中的沉积情况。计算结果表明,在太阳耀斑爆发过程中,远紫外辐射的流量出现明显变化,流量峰值比软X射线提前240 s左右;远紫外辐射与软X射线的流量峰值近似线性相关,大于140 nm波段的系数随波长的增加而增大;在20~100 km的临近空间范围,太阳远紫外光谱几乎被完全吸收,但由于大气成分特殊的吸收窗口结构,185~190 nm波段的部分光谱可到达20 km高度;临近空间区域内,太阳耀斑爆发时与爆发前的远紫外流量比值在7个波段均为2.0左右,峰值加热率的比值分别为1.22,1.88,1.35,1.42,1.23,1.08和1.11。验证了在临近空间利用远紫外辐射感知太阳耀斑的可行性,为临近空间光学探测实验提供理论依据,为大气反演等相关研究领域提供参考。

极紫外单色仪波长定标

给出了一种新的极紫外（EUV）单色仪定标方法。通过测量标准气体He空阴极光源的30．38和58．43nm两条发射光谱和标定过的中心波长为13．90nm的Mo／Si多层膜反射镜的反射率峰值位置，对Mcpherson247型EUV单色仪进行波长定标，将所定的标准点在单色仪的运动轨迹上做了相应的标识，并用Origin软件进行处理，利用一元二次方程得出拟合曲线。对标定结果做了分析，得出了在12-60nm波段内，用激光等离子体光源软X射线反射率计测量多层膜反射镜反射峰值位置时，测量准确度为0．08nm，测量重复性为±0．04nm。测量误差主要来源是光源的不稳定性和机械转动误差。

空间用紫外探测及AlGaN探测器的研究进展

文中介绍了与空间应用有关的紫外探测。首先,介绍了美、欧等西方国家在空间天文以及行星、卫星探测等方面多年来的紫外应用情况,包括卫星探测器上搭载的紫外有效载荷;然后,评述了目前在空间使用的紫外探测器状况,以及在未来的空间应用中极具发展潜力的A lGaN紫外探测器;最后,对A lGaN紫外焦平面探测器国内外近年来的研究进展进行了阐述。

楔条形阳极探测器的性能测试与分析

对研制出的楔条形阳极探测器进行了性能分析与实验测试,分析了引起成像畸变的三个重要因素:到达阳极的电子云半径大小、阳极的电容耦合效应和电子读出电路的性能.电子云半径的过大或过小会相应引起成像的"S"畸变或调制畸变,电容耦合效应和电路噪音也均会引起成像的畸变.此外,测试了探测器的暗计数率、线性度以及空间分辨率等性能,同时分析了微通道板在光照情况下的增益特性和暗计数的一般特性及其产生原因.测试结果表明探测器的成像畸变很小、线性关系较好,空间分辨率优于150μm,微通道板的暗计数率低于0.4count/s*cm2.

可聚合大分子光引发剂的合成及其引发二缩三丙二醇二丙烯酸酯光聚合动力学的研究

以2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl propan-1-one,HMPP)、甲苯-2,4-二异氰酸酯(Toluene-2,4-diisocyanate,TDI)、一种双酚A环氧丙烯酸酯(6104)为原料,合成了三种可聚合大分子光引发剂1HMPP-TDI-6104,2HMPP-TDI-6104和3HMPP-TDI-6104。用红外光谱监测反应过程,用光差动热分析法(Photo-Differential scanning calorimetry,Photo-DSC)研究了这三种可聚合大分子光引发剂引发二缩三丙二醇二丙烯酸酯(Tripropylene glycol diacrylate,TPGDA)光聚合动力学,比较了它们与小分子光引发剂HMPP的引发效果,考察了引发剂浓度对TPGDA光聚合动力学的影响。结果表明,这三种可聚合大分子光引发剂与HMPP的性能相差不大。最大反应速率对应的转化率、单体最终转化率均随引发剂浓度增大,达最大反应速率所需时间短。

材料性质对介质阻挡放电特性的影响

选取三种典型的介质材料 :玻璃、环氧、聚四氟乙烯 ,通过试验研究它们的放电特性和介质厚度对放电特性的影响。结果表明阻挡层介质材料的选取对介质阻挡放电的特性有较大影响。试验和分析结果还显示了这样的规律 ,即选用介电常数较大、厚度较薄的材料容易产生强烈的放电。

紫外通信的大气传输特性模拟研究

利用大气传输模型LOWTRAN对紫外波段的大气传输特性进行了模拟研究,定量考虑了紫外通信系统工作波段的确定,分析了能见度、地理位置、气候季节、传输距离、传播方向、海拔高度和天气情况等对大气紫外透射比的影响.结果指出,紫外通信系统的工作波长应选在日盲区中心点250nm附近,季节、地域和风雨天气对日盲区紫外透射比的影响甚微.水平方向上大气紫外透射比的指数衰减规律决定了系统工作的局域性和保密性.在海拔1km内大气紫外透射比几乎不随高度变化.

驱动波形对氯化氪准分子灯222nm辐射效率的影响

提出了一种测量KrCl*准分子灯222 nm辐射效率的辐射度学方法。KrCl*准分子灯为同轴结构,内管和外管的内,外径分别为14,16和37,40 mm。灯中充有总气压为2×104Pa的氯气(Cl2)和氪气(Kr),其中含0.5%的氯气。KrCl*准分子灯用正弦和脉冲电源来驱动。用紫外功率计测量222 nm辐照度,辐射功率由Keitz公式计算。灯的电功率则通过高压探头和电流互感器结合示波器测量得出。结果表明,KrCl*准分子灯在脉冲电源驱动下的最佳效率(11.4%)是正弦电源的2倍。

30.4nm Cr/Al/Cr自支撑滤光片的研制

依据材料的质量吸收系数和波长的关系，选择Cr和Al设计和制备30．4nm自支撑滤光片。在制备时以NaCl为脱膜剂，以热蒸发方式蒸镀Al，以电子束蒸发方式蒸镀Cr，制备了30．4nm的Cr／Al／Cr自支撑滤光膜，并对滤光片的表面缺陷进行了分析。通过显微镜观察，滤光膜均匀纯净，无明显针孔。Cr／Al／Cr自支撑滤光片在合肥国家同步辐射实验室进行了测量，Cr／Al／Or厚度为5nm／500nm／5nm和12．5nm／500nm／12．5nm的滤光片在30．4nm波长处的透过率分别为7．6％和4．6％，透过率曲线和理论计算基本一致。用紫外分光光度计测量得滤光片在200-800nm波长范围的透过率小于0．02％，满足使用要求。

新型金阴极及其紫外光电发射特性

采用直流磁控溅射法制备了不同厚度的金纳米薄膜，在高纯氮气气氛、800℃条件下快速退火，在石英基底上制备了具有表面微纳颗粒的新型金阴极。应用扫描电子显微镜对阴极的表面形貌进行表征，结果表明：阴极表面形成了均匀分布的金纳米颗粒，平均粒径随金纳米薄膜厚度的增加（5nm至20nm）从300nm增大到800nm。在190～360nm紫外光下，对阴极的光电子发射特性进行了研究，结果表明：相对于平面阴极，新型金阴极的光电子发射效率提高了10倍以上，最高可达到平面阴极的16倍，且随颗粒粒径的减小而增大。采用“三步”光电发射模型对上述结果进行理论分析，表明阴极光电效率的提高主要由于阴极光电发射面积的增加和局域强电场导致的表面势垒降低。

等离子体尺寸对放电极紫外光源影响

计算了放电等离子体极紫外光刻光源中，不同等离子体长度条件下的收集效率，实验上研究了等离子体长度对Xe气放电极紫外辐射的影响。结合本系统光学收集系统设计参数和理论计算结果，给出了不同等离子体长度条件下中间焦点处13．5nm（2％带宽）光功率。结果表明等离子体长度为3～6mm时毛细管光源中间焦点光功率和尺寸最优。

微通道板近紫外量子效率测量及成像研究

提出了一种通过测量微通道板输出电流及增益来计算光电流,从而测量出微通道板量子效率的方法,并用该方法测量了微通道板在近紫外(200~380nm)的量子效率.测量结果表明,微通道板的量子效率很低,并且随波长增加而快速下降,200nm波长处的量子效率为10-4数量级,320nm波长处的量子效率为10-8数量级,大于340nm波长处的量子效率极低且趋近于零.微通道板及荧光屏组成的成像器件可以对酒精灯火焰成像,但图像较稀疏,而传统Cs2Te光电阴极紫外成像器件的图像却较密实,这与微通道板量子效率低,Cs2Te光电阴极量子效率高的情形一致.在该成像器件的前端放置一片350nm波长的高通滤光片后,所成的酒精灯火焰图像消失.对被照射目标成像时,如果照射光源为254nm的汞灯,则可以成像;但如果照射光源为365nm汞灯,则不能成像.说明微通道板的光谱响应主要在350nm波长以下,与其量子效率的测量结果一致.最后测量得到该成像器件的分辨力为32lp/mm,与传统Cs2Te光电阴极紫外成像器件的分辨力相同.微通道板及荧光屏组成的成像器件由于不使用光电阴极,具有价格低、寿命长且可靠性高的优点,因此可在紫外信号较强或成像距离较短的条件下使用.

区域紫外激光保密通信及其应用

指出了区域紫外保密通信的由来,着重介绍关于区域紫外激光保密通信的组成原理;该通信技术在太阳盲区紫外波段的应用非常适合军队近距离保密通信的要求;最后介绍一些在军事上的应用和发展情况,并对在区域紫外激光保密通信过程中存在的问题如通信系统太大不易携带、信号接收等提出改进方法。

青岛地区太阳紫外线辐射研究

通过对青岛地区2004年全年紫外线观测数据的分析,在预设局地纬度、海拔高度、大气中臭氧量及其分布、空气质量状况、地表反照率等因素基本不变的情况下,总结了青岛地区紫外辐射随与太阳天顶角相关的不同季节和时段、天气状况(云况)的统计性变化规律,以服务于该地区人们日常生活中对紫外线的防护,尤其是为调光生态膜的研制及改善提供参考。

无汞等离子体平板光源发光效率的研究

研究了无汞等离子体平板荧光光源的气压、气隙、气体组成、光源结构及荧光粉加工对光源发光效率的影响。通过优化,光源的发光效率显著提高。实验结果表明,在450Torr、纯氙气、气体间隙0.7mm、前板玻璃厚为2.8mm,在前板采用60%浓度荧光粉图案印刷获得约20 m厚荧光粉层时,尺寸130mm×90mm的等离子体平板光源的发光效率和亮度超过40lm.W 1、11000cd.m 2,光通量超过500lm。通过优化,获得了较高的亮度和较高的发光效率,讨论了各影响因素引起光源发光效率变化的原因。