Mode-field half-widths of Gaussian approximation for the fundamental mode of two kinds of optical waveguides

This paper analyzes the characteristic of matching efficiency between the fundamental mode of two kinds of optical waveguides and its Gaussian approximate field.Then, it presents a new method where the mode-field half-width of Caussian approximation for the fundamental mode should be defined according to the maximal matching efficiency method. The relationship between the mode-field half-width of the Gaussian approximate field obtained from the maximal matching efficiency and normalized frequency is studied; furthermore, two formulas of mode-field half-widths as a function of normalized frequency are proposed.

不同结构参数下的半U形地下空间烟气运动参数的机器学习预测

结合火灾数值模拟(FDS)与机器学习方法,该文对半U形地下空间火灾时的烟气运动进行了深入分析。研究发现,在预测烟气回流长度及烟气最高温升方面,BP神经网络相比于支持向量机回归(SVR)展现了更高的精度,其决定系数超过了95%,而相对误差仅集中在20%以内,显著优于SVR方法。通过shap值解释机器学习模型,并结合FDS数值模拟的结果,揭示坡高是影响烟气回流长度的决定性因素,且坡高的增大、宽度的减小或热释放速率增大均会缩短烟气回流。同时,热释放速率是影响烟气最高温升的主要因素,受坡高影响较大,而宽度的减小虽能在一定幅度上降低最高烟气温升,但效果并不显著。该研究拓展了地下空间火灾烟气运动参数的预测方法,为地下空间火灾动力学行为预测及通风排烟系统的优化设计贡献了创新性的方法。

基于高低温循环退火方法的硅基碲镉汞位错抑制研究

高低温循环退火是降低碲镉汞(HgCdTe)材料位错密度的有效策略之一,被广泛用于提升HgCdTe质量。使用离位的高低温循环退火工艺对硅基HgCdTe材料进行热处理,并通过设计正交试验研究退火条件对HgCdTe材料的影响。在温度区间250~450℃、升温时间5 min、循环12次的条件下获得最佳退火效果。采用统计位错密度的方法对比退火前后HgCdTe材料的位错变化。与未退火的HgCdTe相比,退火后的HgCdTe位错密度降低了80%左右,为1×10^(6)~2×10^(6)cm^(-2)。X射线摇摆曲线测试结果表明,退火后硅基HgCdTe的半峰宽可降至75~80 arcsec。本研究综合提升了硅基HgCdTe的质量,为焦平面器件的研发提供了高质量的材料基础。

X射线光电子能谱测试技术应用中常见问题探究

X射线光电子能谱(XPS)已在新能源、催化和半导体等领域中得到广泛应用,然而XPS数据的可靠性与真实性与测试工程师的经验有关,是一种考验测试经验的表面分析技术。为归纳X射线光电子能谱测试技术的应用,主要从测试原理、制样方法、测试参数设定、仪器校正及测试常见问题等方面进行了总结:在测试原理上概述了荷电效应及补偿方法、采样深度及靶材的选择;在制样上详细介绍样品要求、样品台的选择及制样要领;测试参数上阐述了表面采谱和深剖采谱的参数设定,并着重强调测试通能和能量分辨率的相互关系,举例说明X射线和溅射对某些物质的还原作用;在仪器校正上分述能量分辨率检验和非线性校正的物质;最后汇总XPS数据常见问题。希望未来能开发出空间分辨率好,能量分辨率高、功能更多更稳定的仪器,以满足更多的测试需求。

一种正负电源供电伺服系统中的半桥驱动电路设计

针对正负电源供电的直流电机伺服系统,通常采用半桥驱动电路对电机进行调速与控制。相比于全桥驱动电路,半桥驱动电路结构简单,且节省功率器件,能够提高驱动效率,具有一定的应用优势。详细介绍了一种用于正负电源供电直流电机伺服系统中的半桥驱动电路的设计方法。介绍了电路的设计思路,对电路中的方波积分、脉宽调制、死区时间设置、电压自举及半桥驱动等模块的工作原理及设计方法进行了详细阐述,并通过仿真输出波形和样机实际输出波形验证了该设计方法的合理性。

半刀宽插铣冲击力有限元分析与实验研究

半刀宽插铣是一种常见的型腔加工方式,在顺铣切入和逆铣切出时由于刀—屑接触宽度突变会产生较大冲击,严重影响刀具使用寿命。通过有限元计算与实验相结合的方式,对半刀宽逆铣加工中的冲击力学行为进行研究。以40Cr合金钢为研究对象,建立半刀宽逆铣有限元计算模型,根据加工中刀—屑接触宽度与切削力的变化特点,以刀—屑接触宽度发生突变对应时刻的切向力表征冲击力,采用极差分析法与单因素分析法研究各切削参数对刀具冲击力的影响规律,并通过实验验证了模型的有效性。实验结果表明,仿真与实验冲击力的相对误差在10%以内,证明该有限元模型可用于半刀宽插铣冲击力预测和切削参数优化;冲击力与插铣步距和每齿进给量成正比,随着切削速度的增加,冲击力先增加后减小。

矩形反演方法在航放测量中的应用

在主攻北方盆地砂岩型铀矿背景下,航放测量面临新的挑战。多年来,航放测量一直采用半无限反演方法来计算放射性核素含量。采用半无限反演方法反演的信息用于区域铀成矿远景评价有其自身的优势,在砂岩型铀矿勘查中也取得了不少成果,但半无限反演方法较难反演诸如异常点、矿化点、含矿层、盖层高浓度的含氡断裂构造等局部辐射体。航放数据反演方法亟待发展与创新。文章详细介绍了一种适合盆地砂岩型铀矿勘查的航放数据反演方法—矩形反演方法,在航放异常筛选与查证、航放数据反演等方面作了许多探索,认为矩形反演方法较现行半无限反演方法能正确反演不同出露规模的辐射体,尤其是对具有找矿意义的局部辐射体的反演。研究提出了提取具固定半值点宽度峰形特征点作为砂岩型铀矿成矿有利信息的观点,并在巴音戈壁盆地塔木素地区取得较好应用效果。建议将矩形反演识别异常的标准以及信息提取技术进一步推广应用,以使航放测量更好地服务于我国砂岩型铀矿勘查。

红外无损检测缺陷尺寸测量方法研究

红外无损检测技术可有效检测金属、非金属、复合材料的内部缺陷,缺陷尺寸是评估缺陷影响的关键参数,本文以半宽高测量算法来实现对缺陷尺寸的半自动测量,首先手动绘制过缺陷中心的直线构成空间像素曲线,采用Savitzky-Golay滤波算法滤波,并自动寻找空间像素曲线半宽高位置,从而实现对缺陷尺寸的测量。通过对塑料试件、碳钢试件、碳纤维复合材料试件研究发现,不同时刻红外图像测量出的缺陷尺寸具有不同的误差,采用清晰时刻红外图像,测量误差在10%内,采用模糊时刻红外图像,测量误差在20%左右,相对于传统手动测量缺陷尺寸,本文方法将有效提高缺陷尺寸测量的精度。

显微激光拉曼光谱锆石定年方法及其应用

锆石是岩浆岩、沉积岩和变质岩中的常见副矿物,由于其具有高Th、U含量的特点,已成为地质年代学研究的理想矿物之一。显微激光拉曼光谱锆石定年方法的原理是锆石中U、Th原子自发的α衰变而引起其自身晶格的辐射损伤,锆石晶格破坏的积累和时间呈正相关关系,并且与锆石拉曼光谱半高宽Γ具有相关性。利用锆石显微激光拉曼光谱仪测量锆石特征峰的半高宽可以计算出锆石的辐射损伤累积,进而计算得到锆石发生辐射损伤所累计的时间。锆石辐射损伤定年方法具有空间分辨率高、样品制备和测试方法简单等优势。但是此方法也受控于诸多影响因素,例如锆石自身结构的不均一性、锆石发生热退火作用的速率、锆石重结晶作用及辐射损伤饱和度等对定年结果均具有影响。显微激光拉曼光谱锆石定年方法的建立将有助于判定碎屑锆石物源区、揭示岩体热演化史以及识别继承锆石经历的后期构造热事件等研究。本文从显微激光拉曼光谱锆石定年方法的基本原理、计算过程及年龄影响因素等方面对该方法进行了介绍,并通过对松多高压变质带中变泥质岩中锆石的年代学研究,结合前人的应用实例,对该方法的应用前景进行了展望,为锆石年代学研究提供新的技术手段。

电泵浦有机发光二极管衬底侧向辐射研究

有机发光二极管衬底侧向辐射光谱与正向辐射光谱相比,存在明显的窄化现象。研究影响器件侧向辐射光谱窄化的因素,进一步减小辐射光谱的线宽,可为电泵浦有机发光二极管激光辐射研究打下基础。本文研究了随有机发光二极管空穴传输层NPB厚度的变化,器件衬底侧向辐射光谱的半高宽、峰位以及偏振特性的变化情况。比较了有机发光二极管衬底边缘两侧蒸镀银膜与未蒸镀银膜时的衬底侧向辐射光谱。研究发现蒸镀银膜时有机发光二极管的衬底侧向辐射光谱半高宽变窄,并且当空穴传输层NPB的厚度为130 nm时,器件衬底侧向辐射光谱半高宽低至14 nm。说明器件衬底两侧存在银膜作为反射镜的情况下,衬底中侧向传播的光将受到光学谐振腔的作用。本文的研究结果为有机发光二极管辐射光谱的窄化和辐射光放大提供了一种新思路。

离子束抛光去除函数的在位快速计算与抛光实验

目的基于BP神经网络使用法拉第杯扫描离子束流实现离子束抛光去除函数的在位快速计算。方法对于空间分布不同的离子束流,通过法拉第杯扫描方法获得电流密度分布信息,通过刻蚀实验计算去除函数分布信息,使用BP神经网络对电流密度和去除函数分布之间的关系进行拟合,建立基于BP神经网络计算去除函数的模型。使用该模型可以实现对去除函数的在位快速计算,并应用于光学元件的离子束抛光实验中。结果利用上述方法建立的BP神经网络模型计算的去除函数体积去除率和实验方法获得的去除函数体积去除率的误差为5.09%,使用计算的去除函数进行了离子束抛光实验,抛光样件为直径320 mm的融石英,抛光后光学元件表面PV值为0.197λ(波长λ=632.8 nm),RMS值为0.009λ,收敛率达到4.19,实现了光学元件表面的超精密抛光。结论使用建立的BP神经网络模型可以实现离子束抛光去除函数的在位快速计算,该模型对融石英及其他材料的光学元件均适用,计算的去除函数精度满足光学元件离子束超精密加工需求,并提高了离子束抛光的效率。

高掺杂低位错p型GaN材料生长研究

对采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在SiC衬底上生长的p型GaN材料进行了研究。p型GaN材料通常采用Mg掺杂来实现,但Mg有效掺杂量的增加会导致材料的空穴浓度提高,表面粗糙度变大、位错密度增加。采用Delta掺杂方式,在Cp_(2)Mg通入量一定的情况下,通过对温度、压力以及Delta掺杂过程中TMGa通入时间的调控实现了对p型GaN材料掺杂浓度与表面粗糙度和位错密度之间的平衡优化。结果显示,生长温度1150℃、生长压力400 mbar(1 mbar=100 Pa)、TMGa通入时间40 s的样品均方根表面粗糙度为0.643 nm,(002)晶面半高宽(FWHM)为176.8 arcsec,空穴迁移率为11.8 cm^(2)/(V·s),空穴浓度为1.02×10^(18)cm^(-3),实现了电学性能与晶体质量的平衡。

深冷处理对纯银组织与性能的影响

采用深冷处理工艺,系统研究直径1.772 mm纯银显微组织、力学性能及电导率的变化。实验表明深冷处理后纯银晶粒尺寸与形貌并未发生显著变化,但其显微硬度由初始65.8 Hv增加至68.9 Hv,电导率由初始99.45%IACS增至101.28%IACS。X射线衍射仪分析得出,纯银经深冷处理后晶向峰值(220)、(311)均增强,组织均匀性得以提升,各晶向的半高宽产生一定程度降低。通过分析晶粒尺寸变化,得出半高宽值的降低主要由于深冷处理诱导微观应变的减小,而这有利于电导率的提升。

基于漠河与武汉站流星雷达的中间层顶大气温度反演

本文利用漠河和武汉站的全天空流星雷达在2012—2022年期间的观测数据,基于流星高度分布的半高宽(full width at half maximum,FWHM)与温度之间的线性关系来反演90 km高度处的大气温度。对每年数据作线性拟合时发现拟合参数几乎不变,因此本文使用过去一段时间总结出的参数来拟合温度,并与传统梯度法对比。结果表明,使用FWHM法测出的温度与Aura卫星的温度更为接近,其中相关系数和平均误差均优于梯度法,并且FWHM法在较高纬度的漠河站的拟合效果好于较低纬度的武汉站。说明在漠河站和武汉站使用FWHM法反演中间层顶大气温度是可行的;同时也证明了纬度会影响FWHM法的误差,在较高纬度使用FWHM法的结果误差更小。

基于扩展不确定度半宽的灌装机修正装置研究

为提升灌装机生产企业全面认识灌装机计量性能和定量包装商品计量指标的关联性,提升灌装机生产研发水平,同时为帮助定量包装生产企业进行科学灌装,实现成本节约、规避风险的目的。通过对定量灌装机测量方法设定,建立其数学模型并计算出灵敏系数,再从定容式灌装机(称重法)的影响量分析和不确定度评定作为切入点,进一步认识测量不确定区并提出扩展不确定度半宽的灌装机修正设想,从而建立定容式灌装机(称重法)的修正公式:V_(修设)=2V_(标注净含量)-V-_(i)+U,最终通过研究开发灌装机修正装置,对罐装时灌装机的稳定性、电子天平、电子密度计、温度计的最大允许误差或扩展不确定度等公式未知数的录入得出体积修正设定值并控制灌装机的灌装量设置量。通过现场测试,修正后的灌装机能以满足企业灌装时大概97.5%的灌装量数值刚好落在大于标注净含量的区间要求。同时,在对灌装机修正值影响量分析中的结论值得部分重质量、轻计量的企业管理者重视,因为高稳定性的灌装机是企业降低罐装成本和罐装风险的关键要素,精准的计量器具是生产质量的保证。

基于谐波磁化响应半峰宽模型的非零场点磁性纳米粒子距离层析测量

磁粒子成像技术是一种以生物功能化超顺磁性纳米粒子为示踪剂的全新人体功能层析成像技术,其通常必须构建基于梯度场的零磁场点/线并对其进行空间扫描以实现示踪剂定位,其空间分辨率正比于梯度场强度。而高强度梯度场需大体积电/永磁体构建,使其无法用于微创淋巴结术中定位。本研究在不使用梯度定位场条件下,提出基于朗之万函数和激励-磁化场空间分布计算的窄带磁纳米粒子深度定位理论,推导不同深度磁性纳米粒子产生的磁化响应与空间方位角的函数关系,建立半峰宽-距离检测与真实浓度解析模型,并进一步开发了磁粒子深度层析装置(即非梯度式一维磁粒子成像仪),体外实验测量结果表明其空间定位分辨率为15 mm,误差5.21%,浓度模型还原误差为2.61%。对比已获批上市的欧洲Sentimag等静磁场磁粒子定位装置具有显著性能优势,可完全满足术中淋巴结定位等创新临床应用需求。

N/C==O体系窄带蓝光MR-TADF分子的结构筛选与电子效应

基于高色纯度的优势多重共振热活化延迟荧光(MR-TADF)材料因其在高精度显示中的潜在价值而备受关注。本文以12,12-二甲基-4H-苯并[9,1]喹啉并[3,4,5,6,7-defg]吖啶-4,8(12H)-二酮(DQAO)为分子母核,通过引入电子性质不同的侧链基团并对其进行结构筛选和荧光性能评估,设计并评测了一组兼具窄谱带和深蓝光发射的潜力分子,提出了基于该类N/C==O体系的高性能发光材料的设计通式。该研究运用量子化学方法全面评估了74个目标分子的三重态-单重态能隙、荧光振子强度及发射光谱特性,通过基态-激发态结构重组能对发射光谱半峰宽(FWHM)进行有效近似,发现N对位取代电子受体有利于提高振子强度与降低重组能,而电子供体则倾向于降低三重态-单重态能隙。研究结果表明,调控N对位取代基元的电子性质将在显著降低MR-TADF分子的三重态-单重态能隙的同时,有效提升其振子强度,并得到理想的发射波长,从而实现高性能窄带发射特性。本研究不仅为MR-TADF分子的高效设计提供了新的分子设计思路和有效结构数据集,还为基于N对位优势和修饰基电子性质进一步优化荧光材料性能奠定了坚实的理论基础。

CsPbBr_(3)量子点发光性能的探究

以CsBr和PbBr_(2)为离子源、二甲基亚砜为良溶剂、甲苯为不良溶剂、油酸(OA)和油酰胺(OAm)为钝化剂,利用室温辅助沉降法制得全无机卤化物钙钛矿量子点CsPbBr_(3)。探究了甲苯温度、前驱体溶液的加入方式对于CsPbBr_(3)量子点发光性能的影响。实验结果表明,CsPbBr_(3)量子点发光强度随着甲苯温度的增高而变强,发光色纯度随着甲苯温度的增高而降低。温度为80℃时,发光强度最强,色纯度最纯。温度相同时,缓慢滴加前驱体时所得CsPbBr_(3)量子点的发光强度更强,快速注入前驱体时发光色纯度更纯。

抛丸工艺对60Si2Mn热轧弹簧钢表面残余应力的影响

采用不同抛丸时间、抛丸电流的抛丸工艺对高速铁路扣件用弹条原材料(60Si2Mn热轧弹簧钢)进行抛丸,弹丸为粒径0.6~0.7 mm的S230铸钢丸,并通过X射线应力测定仪测量60Si2Mn热轧弹簧钢表面残余应力。结果表明:经不同抛丸工艺处理后,热轧弹簧钢表面残余应力均为压应力;在抛丸电流相同抛丸时间减小、抛丸时间相同抛丸电流减小两种情况下,残余应力场特征参数(最大残余应力、最大残余应力对应的深度和残余应力影响深度)和半高宽(层深相同时)均减小,抛丸效果变差;抛丸覆盖率100%、抛丸时间16 s、抛丸电流50 A时,残余应力场特征参数和半高宽最大,抛丸效果最好。

基于特征提取的低信噪比拉曼光谱去噪方法研究

为了提高拉曼光谱检测系统的时间分辨率,常常需要采用较短的采样积分时间,此时带有分子结构振动谱的有用拉曼信号可能完全淹没在噪声中,严重影响信号的进一步分析,因此有必要对测量所得的光谱信号进行噪声消除处理。传统的消噪方法是基于信号与噪声在频域或统计特性之间的差异,通过平滑滤波或取平均值的方法来消除噪声,一般适用于噪声强度不高的情况,对于信噪比较低的情况处理效果并不理想。针对传统去噪方法的不足,从信号重构的角度,利用基于小波变换的谱峰识别、半峰宽检测提取光谱特征参数,再利用最小二乘拟合的方法,能够有效地提取淹没于强噪声背景下的有用拉曼信号。在仿真中,运用该算法得到的光谱曲线光滑,峰位置准确,信噪比改善明显。在实验中,分别利用该方法处理头孢呋辛酯片和罗红霉素拉曼光谱数据,得到了清晰的谱峰位置、幅值及半峰宽信息,实现了对短积分时间、强噪声背景的拉曼信号的有效还原,提高了检测系统的时间分辨率。仿真和实验结果表明,该方法需要调整参数少,易于实现,在信噪比比较低的情况下依然能够得到良好的去噪效果,为进一步分析光谱数据提供准确可靠的信息。