波前编码红外成像系统的温度梯度适应能力探究

利用波前编码技术为红外光学系统进行无热化设计可提高其在不同均匀工作温度下的适应能力,但针对温度突变、成像系统内温度分布不均情况,波前编码技术是否能正常进行成像及其适用的温度范围还有待进一步研究.为简化分析流程,采用温度梯度模型来仿真非稳态下的温度变化.利用温度梯度模型来定性分析光学系统在轴向、径向温度梯度为系统引入的附加像差.计算两个方向下的光程差变化来比较两种温度梯度环境下系统的成像性能差异.在此基础上,为非稳态温度环境下红外光学系统的设计建立了结合光/机/热分析的无热化设计流程,通过ZEMAX设计了一套最大轴向尺寸为85 mm、最大径向尺寸为25 mm的红外光学系统,通过SolidWorks加载轴向和径向的热形变,探究所设计的系统能够适用的温度梯度范围.结果表明,结合光/机/热分析的无热化设计流程可以有效表明系统在非稳态温度下的成像情况.对上述采用三次相位板进行无热化设计的红外光学系统,在非稳态温度下可以适应±10℃的轴向温差范围,但是仅可以适应±1℃的径向温差范围.因此在进行红外波前编码光学系统的无热化设计时,需要对径向方向进行重点优化.

CaF_2晶体的生长与光学性能

采用导向温度梯度法(TGT)生长CaF2晶体,建立了生长炉内的垂直温度梯度场。研究表明影响晶体质量及光学性能的主要因素包括坩埚材料、温度场、生长程序及原料纯度等。从大量的实验中总结出TGT法生长高质量CaF2晶体的生长条件如下:石墨坩埚;轴向梯度≤2℃/mm;生长降温速率1.5～2.5℃/h;冷却速率≤40℃/h。

γ-LiAlO_2晶体生长挥发和腐蚀研究

本文采用导向温度梯度法生长出了透明γ LiAlO2 晶体 ,借助扫描电镜和X射线粉末衍射系统地研究了温度梯度法生长晶体的工艺过程 ,坩埚中晶体上部为LiAl5O8和LiAlO2 多晶体 ,中部 [10 0 ]方向自由结晶形成了单一透明的γ LiAlO2 晶体 ,下部为钼金属颗粒 ,蓝宝石籽晶被严重污染 ;坩埚内分成上、中、下三部分是晶体生长过程中熔体组分中Li2

温梯法生长掺碳强韧化蓝宝石单晶的研究

研究了温梯法生长不同浓度石墨碳掺杂蓝宝石单晶的室温力学性能。实验发现在蓝宝石单晶中,掺入适量石墨碳可以显著提高晶体常温断裂强度和断裂韧性,而不损害晶体的可见和近红外透过性能。当其掺入的石墨浓度为5×10-3时,蓝宝石单晶的断裂强度和断裂韧性平均分别提高到752 MPa和2.81 MPa.m1/2,而其可见和近红外透过率依然达80%。掺杂的石墨碳在蓝宝石晶体中部分作为晶格间隙离子,对蓝宝石单晶的开裂具有钉扎作用,达到提高蓝宝石单晶常温力学性能的效果。但是过量石墨碳的掺杂会引起掺质的组分偏析,晶体中出现碳包裹物,从而导致晶体力学性能和光学性能的下降。

γ-LiAlO_2晶体的退火研究

利用温度梯度法生长出了透明的γ LiAlO2 单晶 ,通过扫描电镜和X射线薄膜衍射分析了不同退火气氛对所切得的 ( 0 0 1 )晶片表面结构的影响。结果表明 :1 1 0 0℃ / 70h空气和真空中的退火处理使γ LiAlO2 晶片表层变成LiAl5O8多晶 ,而同温度富锂气氛退火可以有效地抑制锂的挥发 。

温梯法生长CaF_2晶体中包裹物的研究

本文对温度梯度法生长的氟化钙(CaF2)晶体中的包裹物进行了研究,用光学显微镜和SEM观察了包裹物的形貌,对晶体中的包裹物和透明部分作了微区EDX成分分析,对包裹物所含的杂质进行了解释,提出了减小或消除包裹物的措施。分析结果表明:包裹物的主要成分是碳和氧,碳来源于石墨坩埚和石墨发热体,而杂质氧则来源于原料中的含氧化合物和生长过程气氛中氧的进入。

提拉法与温梯法Yb∶YAG晶体性能的比较

采用提拉法和温梯法生长出掺杂浓度为 5 %原子分数的Yb∶YAG激光晶体 ,比较了两种不同生长方式的晶体在晶胞参数、Yb离子纵向分布以及吸收光谱上的差异 ,发现温梯法生长对晶体晶胞结构影响较少 ,但是Yb离子纵向分布相差较大。指出提拉法生长的晶体在 2 5 6nm处的弱吸收是由于Fe3 + 引起的。

r面白宝石单晶的温梯法生长及缺陷研究

本文描述使用温梯法(TGT)生长(1102)方向的白宝石单晶,应用X射线双晶摇摆曲线(XRC)测定了晶体内部的完整性,再利用KOH熔体腐蚀出样品的r面(1102)上的位错蚀坑,借助扫描电子显微镜(SEM)进行观察,发现r面白宝石的位错腐蚀坑呈等腰三角形,并且有台阶状结构,并分析了位错的成因。

4英寸低位错锗单晶生长

采用直拉法生长4英寸〈100〉低位错锗单晶,研究了热场温度梯度、缩颈工艺、拉晶工艺参数对单晶位错密度的影响,测量了单晶位错密度,结果表明位错密度小于3000.cm-2,满足空间GaAs/Ge太阳电池的使用要求。

固体结构内部瞬态非均匀温度场的重建方法研究

固体结构内部瞬态非均匀温度场的无损测量在航空航天、机械制造、材料加工和医疗卫生等领域都具有十分重要的作用。基于超声波脉冲回波法,建立了超声测量各向同性均匀介质结构内部瞬态温度分布的理论模型,发展了预测结构内部非均匀温度场的灵敏度法和共轭梯度法,并系统比较分析了两种瞬态温度场重建算法的精度、抗噪性和稳定性等特性。实验验证表明:基于热传导反问题的两种方法,重建得到的结构内部瞬态非均匀温度分布精度均较高,实时性好,适用性强;对结构内部瞬态温度场的预测与评估以及探索研究结构内部量的新型测量和控制技术等具有参考意义。

温梯法白宝石晶体的表面形貌研究

本文采用导向温梯法 (TGT)生长 [0 0 0 1 ]方向的白宝石晶体 ,利用气相传输平衡 (VTE)技术对晶体表面进行处理 ,发现双面抛光的C面白宝石晶片高温下与富锂 (Li2 O蒸气 )气氛发生反应 ,表面生成一层γ LiAlO2 ,随着VTE反应温度从 75 0℃下降到 730℃ ,γ LiAlO2 晶核的颗粒也随着减小 ,在 730℃时已在 1 μm以下 ,经稀盐酸 (HCl)腐蚀后形成多孔的表面 。

注气法双梯度钻井隔水管环空温度场模拟

针对注气法双梯度钻井工艺特点,根据不同流型结构特点和传热特性,考虑隔水管环空流体与海水、隔水管环空流体与钻杆内流体的传热关系,建立注气法双梯度钻井隔水管环空多相流控制方程,并给出求解方法。模拟计算结果表明:随着水深增加,环空内流体温度降低,深水低温的影响越明显;随着液体流量增加,环空内温度升高,增幅降低。由于不同流型传热规律的差异,气体流量增加仅在部分井段对温度有较大影响,入口温度升高环空内温度会相应升高,保温层对温度分布影响明显,加装保温层会使环空最低温度高10℃以上。在实际钻井过程中为防止水合物的生成和钻井液胶凝,尽可能提高液相流量,同时隔水管加装保温层,地面循环系统加装加热装置提高钻井液温度。

基于实时阴影技术的混凝土箱梁竖向温度梯度模式

环境温度、日照时长以及太阳辐射强度是影响混凝土箱梁竖向温度梯度的重要参数。现行规范的温度梯度计算模式中并未考虑各地区之间差异显著的环境温度等热力学参数。为准确反映我国各地区间温度模式的差异,文中选取各个典型气候地区的代表城市,基于实时阴影技术,利用ANSYS建立了混凝土铺装、沥青混凝土铺装混凝土箱梁的热力学分析模型,对我国混凝土箱梁的日照实时温度场和竖向温度梯度进行研究。结果表明:混凝土箱梁的最大竖向温度梯度出现在西安地区,其竖向温度梯度曲线可用指数函数和直线进行拟合;我国现行公路规范中的竖向温度梯度与实际温度梯度分布有一定的差异,采用混凝土铺装的箱梁梁顶温度梯度取值偏大,采用沥青混凝土铺装的箱梁梁顶温度梯度取值偏小;相比于混凝土铺装,9 cm厚的沥青混凝土铺装层能使箱梁的最大竖向正温度梯度上限值降低4℃,下限值降低3℃,出现时间延迟2 h。

高掺杂浓度Nd∶YAG微片激光器获得高效激光输出

用温度梯度法成功地生长了高掺Ｎｄ:ＹＡＧ晶体(Ｎｄ掺杂浓度高达３ａｔ．%)采用脉冲和连续的钛宝石激光器作为抽运源,对掺杂浓度分别为２ａｔ．%和３ａｔ．%的Ｎｄ:ＹＡＧ晶体微片进行了激光实验,获得了高效的激光输出．

基于温度场模拟的铸件表面硼化物梯度耐磨材料成形机制

利用ANSYS10.0,对铸件表面硼化物梯度耐磨材料成形过程中温度场进行了模拟验证,对梯度耐磨材料不同部位的成形机制进行了分析研究,结果表明,模拟结果与试验结果较为吻合,合金粉块不同部位温度变化将影响复合材料的质量,内层及中间层温度高,高温持续时间长,熔合质量好,而对于最外层,温度较低(<1000℃),高温持续时间短,尖角处温降快,导致这些部位复合材料熔合质量较差、缺陷较多。进一步研究表明,砂型材料的导热率及合金粉块内低熔点的熔合剂过多均会影响复合材料的质量。

基于Web的分布式窑炉温控器设计

该文为减小炉内加热时的温度梯度并且能够实时勘测炉窑工作情况,设计出该款基于Web技术的分布式窑炉温控器。以STM32F407为微处理器完成多路输入输出通道设计对数据进行采集与控制输出,采用PID与Bang-Bang相结合的控制算法实现对炉窑温度调控,利用Web技术将数据通过以太网实时传送至网页监控终端,掌握窑炉工作时热工参数的变化,该前端控制中心亦可发送指令改变对各个温控参数的数值,实现底层与上位机的交互,保证炉窑生产化的安全性与可靠性。

温梯法自宝石晶体的缺陷研究

采用导向温梯法(TGT)生长出[0001]方向直径为76mm的白宝石晶体。利用扫描电子显微镜(SEM)观察晶体(0001)面的腐蚀坑形态,并对晶体内部的包裹物进行了能谱(EDS)分析。白宝石晶体中的生长缺陷主要为位错和包裹体等。Al_2O_3晶体(0001)面的位错腐蚀坑呈六角形,并且有台阶状结构。分析了(0001)面内的位错类型。确定了TGT法生长的白宝石内部的包裹物的主要成分为碳。

压铸脱模剂喷涂工艺影响模具的温度场及其温度梯度有限元分析

水基压铸脱模剂是生产铝合金、锌合金中不可或缺的压铸辅料,脱模剂喷涂工艺对于压铸件质量、压铸模具寿命等具有重要的影响。在对脱模剂喷涂工艺进行描述的基础上,采用有限元分析的方法研究了不同喷涂工艺条件下的模具表层温度场及其温度梯度分布。分析结果表明,脉冲喷涂工艺条件下,模具表面温度呈"之"字形下降,且可以降低模具表面的温度梯度,从而对提高模具寿命带来积极的影响。

温梯法(Yb_(0.05)Y_(0.95))_3Al_5O_(12)晶体光谱和荧光特性研究

测量了温梯法生长的Yb:YAG晶体的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,比较了氧化和还原气氛退火对其影响。晶体主吸收峰938 nm和967 nm处的吸收截面分别为0.74×10-20cm2和0.36×10-20cm2。通过光谱分析,没有发现Yb:YAG晶体中Yb2+离子的存在。发现晶体边缘位置处不同的紫外吸收。

Nd:YAG晶体发光的浓度和温度特性

在 8K低温下测量了温梯法生长的不同浓度Nd :YAG晶体的高分辨吸收谱 ,Nd掺杂的摩尔分数分别为0 .0 1,0 .0 2和 0 .0 3,YAG在不同浓度下都存在明显的卫星线结构 .对不同浓度Nd :YAG晶体荧光光谱的研究发现 ,摩尔分数为 0 .0 2的Nd :YAG晶体具有最强的荧光强度 .从 6K到 30 0K的不同温度下对不同浓度Nd :YAG晶体的4F3 / 2 能级的荧光衰减进行了测量 .实验发现 ,不同浓度Nd :YAG的衰减曲线都表现出明显的非指数形式 .高浓度Nd :YAG晶体的荧光寿命呈现出明显的温度依赖特性 ,这主要归因于Nd3 + 离子间相互作用和能量转移速率随Nd浓度的增加而增大 .