核电站小径薄壁管的超声检测方法

为了对核电站中的小径薄壁管实施有效检测,介绍了水浸聚焦横波法和水浸聚焦纵波直入射法,分析确定了探头的工艺参数,并在含有局部磨损、环形磨损、轴向裂纹、周向裂纹、通孔等缺陷的样管上进行了对比检测。结果表明,两种超声检测方法对于不同缺陷的检出、定量各有优劣,其中水浸聚焦纵波直入射法对于磨损、肿胀、通孔等缺陷的检出能力较强,缺陷定量精确;水浸聚焦横波法对于裂纹检出能力较强,但难以定量;两种方法结合、相互验证,可大幅提升缺陷的检出能力。

不同测定润滑油黏度方法的对比研究

为能够快速灵敏地反应润滑黏度变化情况,满足实际应用需求,通过分析CPA-TPA和DCPE-TPA两种聚焦诱导荧光探针检测方法,对比研究其在润滑油中的荧光发射强度,结果表明:这两种探针都可用于检测润滑油黏度变化,且随着润滑油黏度的增加,其分子荧光发射强度均随之增大,但是在相同黏度的润滑油中,分子转子旋转阻力更大的CPA-TPA分子的荧光发射更强,明显高于DCPE-TPA,其对黏度的响应性能更好。

聚焦离子束(Focused Ion Beam)原理与其在半导体工业之应用

聚焦离子束被广泛应用于芯片电路修改、研磨、沉积和二次电子/离子成像。FIB对于新原型电路设计的修改以及离子间交互作用的基础研究具有独特之性能。使用极细的聚焦离子束,FIB技术可以进行比从前更加精确的产品失效分析。操作者可以快速地、选择性地去除绝缘层或金属层,以便进行集成电路下层信号的点针探测或材质分析。集成电路的断面切割还可以达到亚微米的精度。

超声聚焦探头在固体中辐射声场的动态光弹测量方法

超声聚焦探头在声场聚焦区域具有很高的检测灵敏度和分辨力,是工业超声检测中常用的探头。聚焦探头在固体中的聚焦特性直接影响检测效果,其传统测量方法通过水中聚焦参数间接换算而来,结果存在一定的误差。动态光弹法可以直接观测透明固体中的探头辐射声场,具有直观、无反射体或水听器的浸入影响、全场观测等特征。进一步采用圆偏振光并结合Senarmont补偿法,可精确测量透明固体中探头辐射声场的绝对应力分布,给出聚焦探头在固体中的聚焦参数,包括焦距、焦柱长度和焦斑宽度。实验测量结果与有限元仿真计算及小球反射法测量结果吻合较好,表明了动态光弹法定量测量聚焦探头辐射声场的可行性。

爱因斯坦探针后随X射线聚焦镜的粒子污染仿真

X射线聚焦镜是一种对粒子污染物颗粒极其敏感的设备,通常依靠控制地面各流程的污染物积累来限制其影响.本文根据粒子污染物的特点,结合Mie散射理论构建了聚焦镜片上的粒子污染颗粒物与入射X射线光子的相互作用模型.在此基础上,结合蒙特卡罗法进行光线追迹工作,构建出爱因斯坦探针后随X射线聚焦镜的粒子污染仿真程序.通过仿真计算得到入射X射线光子与粒子污染物相互作用时的反应截面与散射角分布函数.这两个量与粒子污染物的尺度相关联,本文将聚焦镜片样本上粒子污染颗粒尺度分布的测量结果进行拟合,得到粒子污染尺度分布.根据上述结果进行仿真计算,得到粒子污染物密度与聚焦镜的有效面积和角分辨的关系,并使用防污染监测数据和爱因斯坦探针后随X射线聚焦镜性能测试数据验证了仿真结果的可靠性.对爱因斯坦探针后随X射线聚焦镜粒子污染的仿真实现了对粒子污染物影响的定量分析,明确了粒子污染物对聚焦镜各方面性能的具体影响,为防污染工作提供了理论支持.

Wolter-Ⅰ型X射线聚焦镜有效面积仿真与实验

为了解Wolter-Ⅰ型X射线聚焦镜的有效面积在地面标定与在轨标定时的差异,并修正地面标定导致的聚焦镜有效面积偏差。对X射线天文卫星—爱因斯坦探针搭载的后随X射线望远镜有效面积进行两种标定工况的仿真分析,并在中国科学院高能物理研究所的百米X射线标定装置中进行有效面积的地面标定实验。结果表明:在X射线能量为1.49 keV时,地面标定的有效面积比在轨标定大2.7%;利用地面标定数据结合仿真,可对聚焦镜在轨标定有效面积进行预测,同时聚焦镜离轴有效面积随离轴角度变化明显。该研究方法可以对搭载Wolter-Ⅰ型聚焦镜的X射线天文卫星的有效面积标定提供数据参考。

一种基于模态提取的深度和距离可变的时反聚焦方法

提出了一种基于模态提取的深度和距离同时可变的时反聚焦方法。首先,通过模态提取方法从时反阵列接收的探测信号中提取出波导中传播的模态函数信息,并且进一步地从中获得一个包含探测声源深度信息的对角阵以及一个包含探测声源距离信息的向量;然后,利用模态提取获得的信息对探测声源深度信息矩阵和距离信息向量进行调整,重新构造出时反阵列的一个接收声场向量信息,使得时反发射声场聚焦的深度和距离发生变化。这种方法克服了传统时反处理只能在探测声源位置聚焦的局限性,通过对探测声源深度信息矩阵和探测声源距离向量信息进行适当的调整,可以将时反发射的声场聚焦到探测声源以外的某个期望位置上。针对典型浅海波导环境,通过计算机仿真试验验证了该方法的有效性。

聚焦换能器在SiCp/Al复合材料超声无损检测中的应用

本文扼要分析了聚焦换能器的声场特性及焦柱的直径和长度,并应用到超声C扫描成像系统中,提供了一种定量研究缺陷的无损检测方法.将聚焦换能器运用到SiCp/Al复合材料的无损检测中,能够判定缺陷的尺寸和形状;并根据缺陷形状和分布判定其性质,同时也分析了缺陷对SiCp/Al复合材料力学性能的影响和缺陷形成的原因.

TC4合金Ф25mm棒材超声波水浸检测探头应用研究

采用不同频率、晶片直径和焦距尺寸的圆柱面聚焦探头、球面聚焦探头,检测TC4合金准25 mm对比试样,通过对TC4合金准25 mm棒材超声波水浸检测探头的参数进行研究,分析了圆柱面聚焦探头检测灵敏度、水距和信噪比的对应关系。结果表明,采用圆柱面聚焦、频率15 MHz、晶片直径准0.25″、焦距1.0″的水浸超声波探头,对TC4合金准25 mm棒材缺陷检测结果较好,可以保证检测结果的真实性和稳定性。

透射波半高度法测量裂纹高度的研究

提出一种用透射波半高度法测量裂纹高度的方法,介绍测量方法的原理和计算公式,采用测量线切割槽高度的实验,用聚焦探头代替普通斜探头用于发射,以此来减小测量误差和降低测量范围下限。实验结果表明,该方法适用范围是裂纹高度≥3mm,3～30mm深的线切割槽的槽深测量准确,测量误差<1mm。

水浸聚焦探头声束轴线声场的编程计算

运用菲涅尔环带法,建立了计算水浸聚焦探头声束轴线上的声压分布的数学模型.按照这一数学模型编程计算的声束轴线上的声压分布规律与实测结果相符合.

超声C扫描检测铝合金电阻点焊的焊核直径

介绍采用水浸超声聚焦回波检测法检测铝合金电阻点焊焊核直径。对接头焊点的C扫描及对局部点的A扫描信号的采集与分析,经实际焊点横截面的金相观察对比,可以较准确确定点焊的焊核直径。

测量自聚焦光纤透镜聚焦常数的曲线拟合算法

提出了基于曲线拟合的光纤透镜聚焦常数的测试方法,用于超小自聚焦光纤探头研制过程中聚焦常数的直接测试。基于自聚焦光纤透镜模型及其折射率分布特征,研究了测量自聚焦光纤透镜聚焦常数的二次多项式拟合和线性化拟合算法。论述了聚焦常数对超小自聚焦光纤探针传光性能的影响。利用光纤端面折射率测试仪测试自聚焦光纤的折射率分布轮廓曲线,根据二次多项式拟合和线性化拟合算法分别求得聚焦常数和中心折射率。实验结果显示,利用二次多项式拟合算法和线性拟合算法求出的聚焦常数分别为5.587mm-1和5.513mm-1,与厂家的标称值5.5mm-1基本吻合,表明曲线拟合算法适用于对自聚焦光纤透镜聚焦常数的测量与分析。

基于石油套管壁厚检测的多聚焦探头研究

为了实现对石油套管的全覆盖壁厚自动化检测,提出由阵列式多聚焦探头围绕石油套管旋转组成自动化壁厚检测系统。根据超声聚焦探头的测厚原理,分析聚焦探头的焦距和晶片尺寸与聚焦声束的关系,选择合适的聚焦探头组成阵列式多探头自动化壁厚检测系统,进一步研究探头与石油套管之间的最佳距离和阵列式多探头与扫描速度之间的关系。实验结果表明:自动化壁厚检测系统可以准确、可靠、快速地实现对石油套管的检测,检测系统满足实际生产的API标准。

超小自聚焦光纤探头的研究进展（英文）

梯度折射率(Gradient-index,GRIN)光纤探头是一种全光纤型超小光学镜头,在心血管等狭小空间组织内窥影像检测中具有广阔的应用前景。但其发展一直缺少系统的理论体系。本文讨论探头设计、制作和性能测试等方面的关键问题。基于GRIN光纤探头聚焦性能的特征参数,对解析设计方法与数值仿真设计方法进行比较分析。针对超小GRIN光纤探头的制作难题,研究一种光纤熔接和切割的高精度一体化集成装置,描述GRIN光纤探头的制作方法。此外,分析了超小GRIN光纤探头聚焦性能检测的方法及装置。本文为超小GRIN光纤探头的设计、制作及性能测试提供了一个方法体系。

靶向诊疗一体化纳米探针US/MRI双模态成像及增效高强度聚焦超声治疗的体外实验

目的制备叶酸受体靶向诊疗一体化纳米探针,观察其体外主动靶向肝癌细胞的能力,探讨其体外增强US/MRI双模态显像效果和对高强度聚焦超声(HIFU)杀伤肝癌细胞的增效作用。材料与方法采用双乳化法和碳二亚胺法制备载磁性颗粒和相变材料全氟己烷的靶向叶酸受体的纳米探针,检测其平均粒径、形态结构和液气相变能力。体外观察该纳米探针对肝癌细胞BEL-7402的主动靶向能力。以HIFU体外辐照观察纳米探针的超声成像效果;并对不同含量磁性颗粒Fe_3O_4纳米探针进行MRI检查。体外细胞凋亡实验检测该纳米探针联合HIFU对肝癌细胞的增效杀伤能力。结果成功制备载磁性颗粒和全氟己烷的叶酸受体靶向纳米探针,其平均粒径为(402.50±66.43)nm,形态呈规则球形,其内散在分布磁性颗粒Fe_3O_4,且HIFU辐照能使其发生液气相变。体外靶向实验显示BEL-7402细胞周围有大量纳米探针环绕。体外双模态成像显示HIFU辐照纳米探针后,超声回声强度明显增强;该纳米探针的MR负性显像能力也随纳米粒中Fe_3O_4浓度增加而增强。体外细胞凋亡实验显示该纳米探针具有显著提高HIFU杀伤肝癌细胞效果的能力。结论成功制备的靶向诊疗一体化纳米探针具有良好的体外寻靶能力,不仅能作为多模态显像剂用于超声和MRI,还可协同HIFU增强对肝癌细胞的杀伤效果,从而有望实现肿瘤早期诊断和靶向精准治疗。

随钻核磁共振测井探测器构建方法研究

随钻核磁共振测井技术在钻井过程中实时获得油气藏的地球物理信息,钻井条件下的恶劣环境对随钻核磁共振测井探测器的设计和实现提出挑战。本文探讨了随钻核磁共振探测器设计的基础工程和科学问题,基于井下条件和核磁共振测量的特殊性研究探测器构建方法。采用居中式测量、旋转对称低梯度静磁场、单一工作频率、适中探测深度、中等敏感区高度等构建适于标准钻铤的探测器实用结构。主磁体基于经典“inside-out”组合,引入聚焦磁体改善敏感区形状,利用2D和3D有限元方法仿真模拟电磁场分布,研究得到共振频率、静磁场梯度和敏感区等探测特性。磁体组合产生的静磁场旋转对称、梯度中等,有利于降低仪器轴向和径向对测量的影响。收发线圈由多匝铜带绕螺线管构成,产生轴对称的射频场,推导调谐和匹配计算方法得到谐振快速调节图版,将样机天线阻抗调谐与谱仪系统匹配提高发射效率。在实验室搭建了全尺寸随钻核磁共振测井探测器,利用自研电路系统联调验证方案。开展了多等待时间和多回波间隔的回波串采集实验,利用正则化拉普拉斯逆变换得到单相流体样品的横向弛豫时间分布。实验结果表明,核磁共振回波串信号信噪比良好,横向弛豫时间分布呈单峰分布并与期望值一致,验证了探测器构建方法和方案设计。

水浸宽带聚焦超声探头的研制

介绍了水浸宽带聚焦探头的背衬制作方法、探头制作工艺及其性能的测试 。

小直径棒材爬波检测新技术及相关理论探讨

小直径棒材的检测一直是比较棘手的问题，本文介绍一种适于此类棒材检测的新技术──单探头爬波水浸聚焦法，并对相关理论问题进行了回顾和探讨。

工业型扫描探针显微系统样品快速定位方法

针对工业型扫描探针显微镜(SPM)在大尺寸晶圆样品检测中对扫描区域进行粗定位的需要,提出了一种基于数字图像处理的快速定位方法.该方法首先实现对样品表面的快速自动聚焦,之后利用图像匹配技术寻找样品表面的定位标记,最后通过坐标变换得到各待测区域在系统坐标系下的位置.根据晶圆样品表面的特征,在自动聚焦过程中选取Robert算子作为聚焦评价函数,并以变步长的爬坡策略搜索焦平面;在图像匹配过程中采用SURF算法提取图像上的标记特征,并利用双向匹配方式提高匹配准确性.实验表明,采用该方法实现粗定位耗时小于30s,定位误差小于5μm.