液晶器件制备虚拟仿真实验平台的设计与教学实践

针对液晶器件制备实验设备多、成本高、安全隐患大、实验时间长等问题,采用client/server和browser/server混合架构建设了液晶器件制备虚拟仿真实验平台,该实验平台高度仿真了液晶器件制备的完整过程.平台同时建立了实验预习、虚拟操作练习和项目考核的多维度、全过程考核评价方法.从实践教学效果来看,平台的建设能够使学生系统掌握液晶器件制备流程,提高了学生自主学习能力、操作能力和创新能力.

银纳米线对光驱动液晶显示器擦写时间的影响

光驱动液晶显示器(Optically Driving Liquid Crystal Display,ODLCD)是通过利用目标光轴排列以线偏振信息的形式写入光取向层,进而引导液晶微区取向技术的一种新型液晶显示器。ODLCD不仅具有功耗低的显著性优点,而且可以利用偏振光对信息进行擦除和改写。但由于目前ODLCD存在擦写时间较长这一缺点,限制了其在实际中的应用。为了降低ODLCD的擦写时间,本文通过在液晶中掺入液晶单体RM257和银纳米线(AgNWs)并在电场下发生光交联,探究了不同浓度(质量分数)RM257和AgNWs对ODLCD擦写时间的影响。实验结果表明,RM257和AgNWs都对ODLCD的擦写时间有着较显著的影响,在RM257浓度为12%和AgNWs浓度为1%时,ODLCD的擦写时间较短。该研究改善了ODLCD的擦写时间性能,对其在实际中的应用具有一定的研究价值。

基于条件生成对抗网络的实验室红外监控系统

实验室作为科研基地,其中存储了很多珍贵的资料和危险物品,因此,进行安全监控是十分必要的。在此背景下,设计一种基于条件生成对抗网络的实验室红外监控系统。借助B/S三层架构设计系统框架,分为采集层、网络层和应用层,将MySQL作为支撑,设计数据库。以STC89C52单片机为核心,主控各个外围硬件,搭建系统硬件。以ZigBee技术为基础组建系统的无线传输网络,用于远程传输。设计监控系统功能单元,通过采集单元采集实验室红外图像并利用预处理单元对实验室红外图像实施去噪、亮度调节、图像分割预处理,基于条件生成对抗网络(cGAN)设计异常识别单元,判断监控图像中是否存在异常情况并以此为依据进行预警。结果表明:系统对异常的监控结果与真实情况一致,由此证明了所设计的监控系统性能较高。

D波段行波管电子光学系统设计

提出一种用于D波段行波管的电子光学系统设计方案,包括电子枪和永磁聚焦系统,并进行了验证。电子枪采用经典皮尔斯电子枪结构,阴极发射面的外层设置阴极套壳,抑制阴极边缘杂散发射;采用圆柱形控制极替代锥形控制极,同时在聚焦极加负偏压,调节电子注的压缩状态。所设计电子枪工作电压为19 kV,提供电子注电流57 mA,注腰半径为0.068 mm,射程为14.9 mm。为在半径0.15 mm的电子通道中稳定地聚焦和传输电子注,永磁聚焦系统采用周期永磁聚焦系统。峰值磁场为布里渊磁场的2.9倍,增加了电子注刚性。模拟结果显示,传输的电子注最大波动半径小于0.1 mm。按所设计的电子光学系统加工组装了试验流通短管,测试结果显示电子注电流为49.83 mA,收集极电流为49.6 mA,对应电子注流通率达到99.5%,实现了设计目标。

液晶与显示

《液晶与显示》是由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所与中国物理学会液晶分会联合主办的液晶学科和显示技术领域的专业性学术期刊。被美国《新兴资源引文索引》(ESCI)、荷兰《斯高帕斯数据库》(Scopus)、英国《科学文摘》(INSPEC)、美国《化学文摘》(CA)、俄罗斯《文摘杂志》(AJ)、美国《剑桥科学文摘》(CSA)、美国《斯蒂芬斯数据库》(EBSCO)、《中文核心期刊要目总览》、中国科技论文与引文数据库(CSTPCD)、中国科学引文数据库(CSCD)等20余种国内外著名文献数据库收录。

用于液晶调控器件的过压驱动技术进展

液晶显示近乎覆盖了所有的应用显示领域,在非显示领域也展现出了高精度、多参量调控的应用特点。目前,针对高速调控应用,液晶器件仍需进一步提升其响应速度。为此,过压驱动技术走进了研究者们的视野。本文主要综述了应用于液晶显示与调控领域的过压驱动技术。首先,简明介绍了过压驱动技术的原理和主要应用,以及在不同类型液晶显示器中应用过压驱动技术后,器件响应等性能的优化提升。此外,对过压驱动技术在非显示领域液晶器件中的应用进行了介绍,如空间光调制器和液晶透镜等。最后,总结了过压驱动技术用于液晶显示所面临的技术问题,概括了现有的主要解决手段,并对其需要突破的技术瓶颈和未来发展方向进行了展望。

脉冲对InGaZnO薄膜晶体管性能的影响

超大尺寸IGZO(InGaZnO)产品在高温高湿(50℃/80%)信赖性评价中易发生异常显示不良(Abnormal Display,AD)。其不良原因主要是集成栅极驱动电路(Gate Driver On Array,GOA)的关键器件M2转移特性曲线(IDS-VGS)在评价中发生了严重正移。本文通过脉冲实验,模拟GOA关键器件M2的实际工作环境,重现了转移特性曲线严重正移的不良现象。通过设置不同的脉冲实验,揭示了造成不良的主要影响因素:M2器件关闭时,漏极与源极之间的压差VDS过大,使IGZO膜层内的氧空位V+O在电场作用下同时向IGZO与GI(Gate Insulator)的边界及源极端迁移,由于氧空位V+O对电子的捕获作用,最终导致转移特性曲线发生正移,并发现迁移的氧空位V+O经过加热后可以复原。此外,在不改变IGZO成膜条件下,通过减小M2器件关闭时的VDS压差,导入超大尺寸IGZO产品,高温高湿信赖性评价2000 h未发生AD不良。

基于截止滤光片的液晶显示模块夜视兼容改进

本文研究采用截止滤光片在原有单白光LED设计的产品的基础上兼容改进液晶显示模块夜视的方法。通过分析液晶显示模块结构以及改进夜视兼容的需求,采用截止滤光片的夜视兼容改进方案,设计了相应的单片和2片截止滤光片的验证试验。结果表明,采用增加单片截止滤光片的方案,在降低亮度以及红色显示能力后,可满足彩色显示的A类、B类的辐亮度要求,关键显示画面白场和绿场可满足单色显示的B类的辐亮度要求,接近A类的辐亮度要求,夜视兼容性能显著提升。

高功率高均匀性稳态硬X射线辐照装置研制

X射线辐照广泛应用于农业育种、材料改性、器械消毒和电子设备抗核加固设计等诸多领域。本文介绍了一种高功率、高剂量均匀性的紧凑型硬X射线辐照源的研制,针对辐照的剂量率、空间均匀性、能谱等需求,通过蒙特卡罗模拟方法进行优化设计,结合长期运行可靠性对电源的要求等,采用了“三明治”型结构X射线输出窗,工作电压为225 kV,总功率为9 kW。研制的样机经过测试,在距离靶点150~200 cm的Φ500 mm辐照空间内剂量率不均匀度优于3 dB,平均剂量率最大约39.72 Gy/h,X射线能谱的平均能量约为59.88 keV。该辐照源已经在电子设备抗核加固设计、病毒辐照效应等领域得到应用。

基于碳纳米管的冷阴极X射线检测技术及其应用

针对热阴极X射线检测成像时存在的系统预热耗时长、寿命短、体积大、对外辐射剂量大等问题,提出采用碳纳米冷阴极X射线检测系统代替热阴极系统。冷阴极X射线管可通过栅极电压控制X射线管的管电流,具有良好的脉冲响应。本系统以具有场致发射特征的电子源制备成发射X射线源,配备平板探测器和可充电锂电池,建立区域无线网络,实现无线远程控制脉冲X射线源激发与平板探测器接收。利用该系统对耐张线夹、电力排管、焊缝内部缺陷进行检测研究。结果表明:该系统能够在计算机控制端即时成像,快速检出耐张线夹内部压接质量、电力排管内部氧化堆积物、焊缝内部气孔及裂缝缺陷等。利用该技术可大幅提高检测效率,对电力、石油管道、核电等领域的无损检测具有一定的应用价值。

大尺寸机载显示模块动态背光控制系统设计

机载大尺寸液晶显示器(liquid crystal display,LCD)显示模块具有亮度高和功耗大的特点。为了降低其动态功耗,介绍了一种用于大尺寸机载显示模块的动态背光控制系统。该系统采用发光二极管(light emitting diode,LED)动态背光控制技术,通过对背光的动态调节,提高动态显示效果和达到节能的目的。对系统的硬件电路和软件设计算法进行了详细的介绍,并进行实验验证。结果表明,该系统能够有效地提高机载显示模块的动态显示效果,并显著降低了动态功耗。

基于不同色转换方式下占空比与色差的关系

LCD背光的色彩转换包括蓝光激发YAG黄粉、蓝光激发β-SiAlON+KSF红粉、蓝光激发红绿量子点材料等3种方式。在数字调光模式下,3种色彩转换方案在不同电流占空比条件下的亮度变化趋势基本呈线性关系,但色坐标变化趋势差异明显。随着电流的变化,蓝光激发β-SiAlON+KSF红粉转换方案样品在3种样品中色坐标变化差异值最大,且红色变化比绿色明显。蓝光激发红绿量子点转换方案的色坐标变化介于其他两种方案之间,且绿色变化比红色明显。经分析,色坐标变化差异与红绿粉的量子激发效率差异有关。通过缩短KSF粉余辉时间及驱动电流调光周期可以消除“红爆”现象。

碳纤维阴极发射均匀性的实验研究

分别用自制浸渍碘化铯(CsI)针式环状碳纤维阴极和环状不锈钢阴极所产生的电子束轰击尼龙目击靶,研究碳纤维阴极发射均匀性。在碳纤维阴极电子束轰击的目击靶上得到了均匀的烧蚀痕迹,而不锈钢阴极电子束轰击的目击靶上烧蚀痕迹不均匀,表明碳纤维阴极发射电子束的均匀性优于不锈钢阴极。分析认为两阴极不同的发射机制及其所特有的材料性质和结构导致其发射电子束均匀性的差异。用光学显微镜和电子显微镜对不锈钢阴极尖端和碳纤维阴极尖端和侧面进行扫描,发现不锈钢阴极仅尖端处被烧蚀,而碳纤维阴极尖端和侧面都有烧蚀痕迹,验证了碳纤维阴极由场发射和表面闪络共同作用的发射机制的假设分析。

反射式X射线管阳极钨靶的模拟优化设计

反射式X射线管已广泛应用于放射诊疗、工业探伤、安全检查等领域。阳极靶作为X射线管的关键部件,对X射线管的性能有着决定性的作用。本文采用基于蒙特卡罗方法的MCNP软件对能量为160 keV电子束在反射式X射线管钨靶上的轫致辐射规律进行了模拟研究,研究了出束方向的光强随阳极靶厚和靶角的变化规律,比较了焦点长度方向和宽度方向一定锥角范围内X射线出射谱的特点,最终给出了X射线管靶厚和靶角设计的优化方案,对于提高X射线管亮度和能谱一致性具有一定的理论指导意义。

CNT冷阴极微焦点X射线管研制

以单根微米直径的碳纳米管(CNT)纱线为场致发射的电子源,通过Opera软件的模拟仿真进行阴极结构的设计,研制了基于CNT冷阴极,仅需静电聚焦实现微焦点,以金属管壳进行超高真空封装的小型闭管式微焦点X射线管。测试表明,单根直径50μm的CNT冷阴极电子源可以实现500μA的连续稳定电流发射;此时栅极控制电压V GC为886 V,对应的电场强度为1.77 V/μm,微型阴极的发射电流密度达到25.5 A/cm^(2)。金属封装的X射线管可以稳定工作于130 kV的阳极高压,通过调节聚焦电压,基于静电聚焦结构可实现45μm×58μm的焦点尺寸。研制的微焦点X射线管以50%的占空比工作,使用线对卡测试,分辨率达到了20 LP/mm,并对芯片等元件进行成像表征,内部微米级金线图像清晰。该微焦点X射线管可满足芯片、新能源电池等精密元件的无损检测需求,具有较好的应用前景。

阴极直径100mm像增强器设计与研制

设计研制一种用于宽量程扫描相机的大工作面积、高空间分辨像增强器,实现对扫描相机大面积输出图像的增强,用以解决输出图像与CCD记录系统的直接耦合匹配问题,克服了采用光纤光锥或透镜耦合到小面积像增强器时光能利用率太低的问题.对像增强器样管的实验测试结果表明,像增强器输入面积直径大于100 mm,输出图像直径30 mm,放大倍率为0.33.中心空间分辨率达30 lp/mm,边缘空间分辨率达25 lp/mm,几何畸变不大于10%.试验结果与理论设计吻合良好,性能指标满足设计要求.

量子点液晶显示应用技术的进展与展望

液晶显示是目前广泛应用的显示技术,然而常用的LED背光荧光粉的宽光谱特点限制了其色彩显示能力和总流明效率的进一步提升。量子点具有窄发射光谱和高荧光效率等优势,为提高液晶显示色彩品质和感知亮度提供了新技术路线。本文介绍了量子点液晶显示(QD-LCD)应用的结构设计和材料体系,探讨了量子点应用存在的材料稳定性、背光设计难度和制备成本等问题。针对液晶显示应用的低成本、低毒性和易集成需求,讨论了钙钛矿量子点的应用前景,特别是进一步扩展量子点适用性的解决方案,如彩膜透过率光谱交叉、偏振片的能量损失等问题。

分布式X射线源的发展历史和最新进展

介绍了分布式X射线源的技术概念和历史渊源,分布式X射线源是指可以在一个射线管内的不同位置分别独立可控地产生X射线发射的装置,其理念在X射线CT技术的早期阶段即被提出,目的是解决滑环运动带来的成像速度慢的问题,但是由于技术难度大,早期未能落地实施。随着碳纳米管(CNT)的发现和在冷阴极X射线管中的应用,美国北卡大学在2005年实现了5焦点分布式X射线源的设计和成像研究,引起学界的广泛关注,带动了分布式X射线源的新研究热潮,且热阴极、冷阴极、线阵列、面阵列等众多分布式X射线源的创新研究成果纷纷涌现,进一步介绍了国内外典型研究单位的技术路线和特点,国内研究单位在CNT冷阴极分布式X射线源技术上的研究成果和应用情况。新鸿电子研制了焦点数量从7到256、阳极工作电流7~30 mA的数十个分布式X射线源产品,已经广泛应用于行包安检、工业无损检测、医疗诊断等领域,在三维透视成像中充分展示出静态结构、高检测速度、高时间和空间分辨率等优势,射线源的技术创新带动了成像系统的创新发展,具有广阔的研究和应用前景。

基于碳纳米管冷阴极的微焦点X射线源及其应用

碳纳米管(CNTs)场致发射源作为一种新的冷阴极电子发射源,能克服传统热阴极的缺点,基于CNTs冷阴极的微焦点X射线源的扫描成像系统可实现脉冲式发射、高速拍照、低剂量的特点,是一种可代替热阴极材料作为X射线管的核心阴极材料,目前在生物医疗、无损检测和科学研究等领域已经展现了巨大的应用价值,但在技术实现上CNTs阴极的可靠性、工作寿命和电流发射密度等仍存在瓶颈问题。本文回顾了微焦点X射线源的发展历史并介绍了CNTs冷阴极的制备工艺,展示了目前CNTs冷阴极的微焦点X射线源在工业和医疗领域取得的巨大成功,并结合实际的研究情况,探讨其发展中遇到的问题和未来的发展方向。