空间晶体生长炉综合控制方法

空间晶体生长炉控制对象复杂,具有纯滞后、强耦合、非线性等不利于控制的特性.为实现炉温的精确控制,提出了一个空间晶体生长炉综合控制方法并通过软件来实现.将相关系数法和增广递推最小二乘法相结合,辨识系统模型,使用Hooke-Jeeves模式搜索法进行PID参数的自整定,采用PID加前馈控制的算法对系统进行仿真,使用同样的算法和控制参数对空间晶体生长炉进行实时控制,并在控制的过程中实时调整控制参数,以达到最佳的控制结果.实验结果表明,当三个温区的温度均达到700℃时,温度稳定度小于±0.3℃,满足系统设计要求.同时介绍了实现综合控制软件的基本原理、功能、特点及在实际中的应用.实际工程的应用结果表明,该软件可满足空间晶体生长炉对控制系统的要求.

多温区空间晶体生长炉温度系统积分滑模变结构控制

多温区空间晶体生长炉温度系统是多输入多输出、强耦合对象。晶体生长要求对炉温进行精密控制,为抑制各温区间的耦合作用,提出一种积分滑模变结构控制器,利用其对匹配扰动的不变性实现解耦,同时,该控制器的积分作用可以有效减小系统稳态误差。仿真结果显示该方法是有效的。

空间晶体生长流体效应的实验研究和理论分析

在空间晶体生长实时观察装置上,利用熔液中形成的铌酸钾微晶作示踪粒子,首次在空间高温氧化物熔液内,实时观察和记录了空间表面张力对流效应。利用测量的结果计算了熔体内空间表面张力对流的速度场,并与地面表面张力对流的速度场进行了对比,理论计算与实验结果基本吻合。探讨了空间均匀分布铌酸钾微晶的形成机理。结果表明:表面张力对流在空间晶体生长过程中起主要作用,是形成均匀分布胞状晶体的主要机理。

固氮酶CrFe蛋白和MnFe蛋白的空间晶体生长(英文)

从分别生长于含Mn和Cr培养基中的棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii Lipmann)突变种UW3分离纯化出MnFe和CrFe蛋白。为适应包括固氮酶在内的氧敏感蛋白的空间晶体生长的要求,应用简易而适用的厌氧加样装置代替固氮酶实验室所用的笨重厌氧箱(dry box),在地面进行厌氧加样。在充满氮气的简便有机玻璃箱内厌氧加样的所有样品中,分别用液/液扩散法和汽相扩散的坐滴法都可在一周内使MnFe和CrFe蛋白在宇宙飞船上从溶液中结晶出来。在所用的数种蛋白沉淀剂中,飞船上形成的所有晶体都为单晶,而地面上在多数沉淀剂中都生成大量孪晶。在相同沉淀剂中用液/液扩散法,飞船上生成CrFe蛋白的最大晶体比地面生成的最大晶体大1倍。而在相同沉淀剂中用汽相扩散的坐滴法,飞船上生成的MnFe蛋白最大晶体却没有地面生成的最大晶体大。这种差异也许是由不同结晶方法而不是不同蛋白所引起的。

氧敏感蛋白空间晶体生长的研究(英文)

为适应固氮酶蛋白等厌氧蛋白质空间晶体生长的要求 ,应在地面用简易而适用的厌氧加样装置以优化这类蛋白的结晶条件。用塑料袋或简易箱代替固氮酶实验室常用的笨重厌氧箱 ,获得了缺失nifZ固氮菌 (AzotobactervinelandiiLipmann)突变种的MoFe蛋白和含锰固氮培养基中生长的UW3 的MnFe蛋白晶体。并在远离固氮酶实验室的地方 ,使用由小食品塑料袋和急救用的氩气袋组成的更轻便的厌氧装置 ,用坐滴法也能使这两种蛋白结晶出来。结果表明 ,利用上述简易厌氧装置有望达到以上

空间微重力晶体生长研究

空间晶体生长是一个有前景的前沿学科，这一研究主要包括：在微重力条件下晶体生长的基本理论、方法和过程。本文是一篇空间晶体生长的综述，包括５个部分：（１）微重力环境；（２）微重力晶体生长研究背景；（３）晶体生长的空间实验；（４）空间晶体生长的地基实验研究和理论模拟；（５）我国微重力晶体生长发展前景。

空间低温溶液晶体生长的地基实验

首次使用疏水型聚四氟乙烯微孔滤膜,利用其透气不透水的特性,密封晶体生长容器,采用恒温蒸发法进行晶体生长.溶剂通过蒸发离开生长容器后,被生长容器外的吸附剂吸附,使得溶液维持一定过饱和度,以实现单晶的连续生长.在此基础上研制出一套空间低温溶液晶体生长地基模拟装置.利用此装置进行了一系列地基模拟实验,获得一批高质量α-LiIO_3单晶,证实了该生长装置的溶剂蒸发量和容器密封性能够满足空间低温溶液晶体生长需要,为未来空间低温溶液晶体生长实验奠定了基础.

空间晶体生长研究进展

地球上不同纬度和不同高度的重力加速度是有起伏的,其平均值是g0=9.80m/s2。微重力环境的严格定义是g=10-6g0处的空间环境。获得微重力环境的实验装置和航天器：落管、落塔、气球、抛物线飞机和探空火箭等,可得到数秒到数十分量级的微重力环境;使用人造卫星、飞船和特殊的太空飞行器,

硅酸铋(BSO)晶体的空间生长

BSO晶体首次在飞船上进行了空间晶体生长.本文对空间和地面生长的BSO晶体进行了X射线摇摆曲线、位错腐蚀和透过率的测试.实验结果表明:在微重力环境下能明显提高BSO晶体的光学质量.

碘酸锂晶体的空间生长（2）

本文报道了在空间环境下进行碘酸锂晶体生长的实验结果。空间实验是在我国第１６颗科学探测与技术试验卫星上进行的，卫星在近地轨道运行１５天。本次空间实验共生长α－ＬｉＩＯ２单晶体２２块。实验表明：对于掺有１×１０－５ｍｏｌ／Ｌ的Ｃａ２＋离子的碘酸锂过饱和溶液，微重力条件下所生长的α－ＬｉＩＯ３晶体，具有均匀的宏观完整性。

水溶液晶体的空间生长及其地基模拟实验(英文)

空间水溶液晶体生长是通过搭载人造卫星、宇宙飞船和空间站等飞行器,在微重力条件下从水溶液中进行晶体生长实验。许多透明单晶体,诸如:KDP(磷酸二氢钾,potassium dihydrogen phosphate)、ADP(磷酸二氢铵,ammonium dihydrogen phosphate)、TGS(硫酸三甘氨酸,triglycinesulfate)、沸石和α-碘酸锂(α-LiIO3)等无机非线性光学晶体,尿素等有机非线性光学晶体以及蛋白质等生物晶体,均可采用水溶液法生长。美国、前苏联、西欧和日本等国在从事空间材料科学研究的高科技发展计划中,均把水溶液晶体生长作为一项重要项目。由于水溶液晶体生长方法的研究在地面上已有丰富的基础,而且具有温度低,能耗小,可实现原位实时观察等优点,所以,它是探索空间晶体生长原理和方法、研究晶体生长微重力效应的重要材料制备技术。由于空间晶体生长受搭载条件限制,空间实验的次数与地面相比是十分稀少的,为了获得空间实验的高成功率,在地面上必须建立相应的实验基地,开展深入的地基研究工作。本文将分别从空间实验和地基研究两个方面作系列介绍,包括蛋白质晶体,沸石晶体,α-LiIO3晶体的空间生长以及TGS,NaClO3(sodium chlorate,氯酸钠),Sr(NO3)2(strontium nitrate,硝酸鍶)和Ba(NO3)2(barium nitrate,硝酸钡)等晶体生长过程的原位实时观察,并展望了空间晶体生长的发展前景。

沸石和磷酸盐分子筛晶体的空间生长

沸石晶体是应用领域最广的分子筛材料。基于这一原因,长期以来人们几乎把“沸石”一词等同于分子筛。沸石晶体不仅可应用于催化、吸附、分离等过程,还可用于微型激光器、非线性光学材料及纳米器件等新兴领域。因此,分子筛材料的合成和晶体生长引起科学界和工业部门越来越浓厚的研究兴趣。1982年美国联合碳化物公司首次合成了新型磷酸铝分子筛,打破了分子筛由硅氧四面体和铝氧四面体组成的传统观念,此后许多AlPO4-n分子筛不断涌现。由于在地面上难以生长出较大尺度的沸石晶体,因而,自20世纪80年代以来,沸石晶体的合成已成为空间材料科学的研究热点之一。前苏联、欧洲、日本和美国已在空间完成了多次沸石和磷酸铝晶体生长试验。本文将首先介绍微重力环境对于分子筛晶体生长的有利条件。然后,简述国际上已完成的空间实验,包括:前苏联PHOTO返回卫星实验、欧洲和日本CASIMIR飞行实验、欧洲EURECA空间飞行平台实验、美国STS航天飞机实验、国际空间站(ISS)实验。最后综述空间实验的主要研究结果。

空间和地面条件下斑头雁血红蛋白晶体结构的比较研究

在 1994年我国返回式卫星FSW 2上进行的空间蛋白质晶体生长实验中 ,获得了适合于X射线分析的空间实验组和地面对照组的斑头雁血红蛋白晶体 ,并收集了X射线衍射数据。应用分子置换法解析了结构 ,并进行了比较研究。结果显示空间晶体的分子间和分子中亚基间的相互作用趋于减弱 ,在α1β2 “开关区”比地面晶体多一个α1Thr4 1CG2与 β2 His97ND1的接触。

空间BBO单晶生长实验方案的制定及其地面模拟实验

由于空间微重力环境下 ,重力对流、沉淀和静水压等现象都会消失 ,可掌握晶体生长的最佳参数和条件 ,因此利用空间微重力环境研究晶体生长是各国研究学者关心的课题。高温休伦—微分干涉显微镜法是研究空间晶体生长的一种有效的实时观察方法。它不仅能观察到晶体生长晶面现象 ,也能观察到界面附近的流体运动。采用该方法对比研究空间微重力和地面环境下单晶生长过程是我们的一项研究课题。我们的研究目的是利用空间微重力环境 ,通过对单晶生长过程的实时观察 ,对比空间与地面单晶生长的差异 ,研究流体效应对单晶生长的影响 ,单晶生长过程与材料结构和物性之间的关系。我们采用溶液法生长BaB2 O4,在Li2 B4O7熔体中生长BaB2 O4单晶 ,BaB2 O4所占的质量分数为 6 0 %～ 70 % ,混合物的熔点约为 870℃。BBO单晶生长实验方案是在总结大量地面实验基础上根据空间装置与实验室装置的差异制定而成的。制定实验方案的思路是 :在选定好配料后先在实验基础上初步定出温度曲线的轮廓 ,主要是找出关键的温度 ,确定实验所需的程序段数 ,然后确定各升降保温段的时间。根据制定的温度曲线 ,我们在地面进行了单晶生长模拟实验。观察到了BBO单晶由籽晶逐渐长大的生长过程。

温场可编程控制的小型空间晶体炉设计与测试

详细介绍了一台温场可编程控制的小型空间晶体炉。其工作原理是 ,在计算机控制下 ,炉膛内温场发生有序地变化 ,完成晶体生长过程。由于没有机械运动部件 ,从而彻底消除了机械振动对微重力环境的干扰。此炉是为返回式卫星搭载试验而设计 ,配备以 Intel80 c31为核心的计算机温度控制及数据采集系统。该系统采用数字 PID方式独立调节加热器中 7个结构相同的加热单元的温度 。

空间微重力环境中的晶体生长研究进展

随着信息技术和生物技术的发展,人们对于结构完整、性能完美的高品质光电子晶体和蛋白质晶体的需求愈加迫切。地面重力条件下存在自然对流,它显著地影响热量和溶质的输运过程以及晶体/溶液界面边界层特性,进而影响晶体的品质和性能。空间微重力环境提供了纯扩散晶体生长的理想条件,在此条件下有可能生长出高性能的单晶体。在过去30多年的微重力实验中,科学家通过搭载卫星、飞船和空间站等航天器,开展了一系列空间晶体生长研究。本文综述几种主要晶体的实验研究进展,内容包括:半导体晶体、特殊功能晶体、非线性光学晶体、蛋白质晶体和食盐晶体。

空间材料科学实验中的几个关键技术

分析了我国未来的空间材料科学实验设备应该具备的功能,并对这些功能进行了需求分析。对我国新一代空间材料科学实验设备的研制方向进行了探讨。

“神舟二号”在太空干了啥?

“神舟二号”飞船在太空飞行的几天中,进行了一系列的空间材料、空间天文和空间生物等实验。在这艘飞船上装有空间晶体生长炉、空间生物培养箱、宇宙天体高能辐射监测仪、大气密度探测器等实验设备,俨然一个太空实验室。 “神舟二号”此次飞行的主要任务是什么?中国的宇航员何时能飞上太空?与一年前发射的“神舟二号”