X光胶片响应曲线的实验标定

介绍了天津ⅢX光胶片在北京同步辐射源3W1B装置上进行绝对响应标定的一种实验方法。实验中采用快门控制曝光时间,标准探测器记录积分光强,从而得到胶片接收到的绝对光强,并用黑密度计扫描胶片得到光学黑密度。数据处理中通过对快门响应的标定和对光源分布不均匀性的处理来减小光强的不确定度。实验得到了胶片在1 keV和1.5 keV两个能点绝对光强与黑密度之间的绝对响应实验数据,并用Hen-ke的理论公式拟合得到绝对响应曲线。

激光感应复合熔覆的稀释率分析模型及实验研究

在分析计算感应加热温度模型和激光感应复合熔覆能量作用的基础上,推导出了激光感应复合熔覆稀释率的表达式,定量反映了稀释率与激光、感应能量、材料特性和工艺参数之间的关系,并且通过实验进行了验证。研究结果表明:复合熔覆的稀释率随激光功率的增加而增大,随送粉率的增加而减小,随扫描速度的增大而减小;在其他参数恒定,感应能量增加时,稀释率显著增大。该稀释率分析模型有助于复合熔覆加工中稀释率的控制,为复合熔覆工艺参数的优化设计和熔覆层的质量控制提供了理论基础。

短脉冲强激光打靶产生的质子角分布实验研究

采用短脉冲强激光辐照固体双层薄靶的方式对质子束的产生及质子束角分布开展了实验研究。在SILEX-Ⅰ短脉冲激光装置上利用脉宽为30 fs的强激光辐照背面镀有CH膜的金膜靶,在距离靶背3.3 cm处采用CR39记录靶背出射的质子角分布。通过分析靶背出射质子的角分布,研究了激光功率密度和对比度对质子加速机制的影响。研究结果表明:占主导地位的质子产生和加速机制对激光预脉冲比较敏感。激光预脉冲较弱时,靶背壳电场加速机制占主导地位;当激光预脉冲较强时,靶前加速机制占主导地位。此外,还对导致质子环形分布的磁场大小进行了估算。

变压器绕组测温光纤光栅传感器设计及性能测试

为实现油浸式变压器绕组温度的直接测量,设计并制作了预埋光纤光栅传感器的绕组电磁线,对电磁线结构及绕组制作工艺进行了适当的改进,对绕组电磁线预埋光纤光栅传感器制作过程中的应力状态进行了监测,并对其测温性能进行了测试。结果表明:绕组电磁线预埋光纤光栅传感器制作过程及线圈绕制过程中光纤光栅传感器受到的应力较小,光纤光栅传感器保持了良好的机械强度和测温性能,其测温线性度>0.99,灵敏度约为10pm/°C,与理论值接近,测量准确度可达到±0.5°C,可满足变压器绕组温度精确测量的要求。

工艺参数对AZ31镁合金激光-MIG复合焊缝成形的影响

系统研究激光功率、电弧电流和热源间距对10mm厚AZ31镁合金激光-MIG(Metalinertgas)复合焊接工艺稳定性和焊缝成形的影响规律。结果表明:实现最大激光-电弧协同效应的最优热源间距为3mm;复合焊接熔深决定于激光功率;MIG电弧电流对焊缝宽度有显著影响,但是对焊接熔深影响有限;在优化的工艺参数下,激光-MIG复合焊接能够有效消除镁合金激光焊缝中存在的表面成形缺陷,焊接速度提高50%;与MIG焊接相比,复合焊接熔深提高近10倍,电弧燃烧和熔滴过渡稳定性大幅度提高;因而激光-MIG复合焊接是镁合金焊接的一种有效方法。

金属陶瓷复合涂层的激光熔覆与无裂纹的实现

鉴于传统的激光熔覆金属陶瓷复合涂层技术主要存在2方面不足:其一,熔覆效率低,导致大面积熔覆时成本昂贵;其二,由于激光熔覆本身的特点,即快速加热与快速凝固,在激光熔覆过程中,热应力极易诱导熔覆层开裂。基于此,综述了国内外激光熔覆金属陶瓷复合涂层的研究进展,指出其存在的主要问题,并提出了激光感应复合快速熔覆的新方法,即感应预热基材的同时快速激光熔覆。该方法不仅可使熔覆效率大大提高而且获得了无裂纹的金属陶瓷复合涂层。

缓冲气压对CO_2激光Al靶等离子体参量的影响

为了研究缓冲气压对激光等离子体参量的影响,利用CO_2,激光烧蚀A1靶产生等离子体,缓冲气压变化范围为10^(-4)Pa～2×10~3Pa,激光脉冲能量为180mJ/脉冲,在局域热平衡和光学薄等离子体假设下,采用发射光谱法计算了等离子体的电子温度和电子密度,并研究了缓冲气压对这些参量的影响。结果表明,等离子体的电子温度和电子密度分别在1.05eV～2.47eV与1.95×10^(16)cm^(-3)～10.5 × 10^(16)cm^(-3)范围内,Al等离子体的电子温度随气压的增大而减少;低缓冲气压时,电子密度随气压增大而减小,当气压达到600Pa时,激光脉冲会击穿空气形成等离子体,电子密度又开始上升,当气压超过3000Pa时,空气等离子体会屏蔽激光脉冲能量,使到达靶面的激光能量急剧下降,Al原子的特征谱线也随之减弱而几乎消失。这一结果对理解缓冲气压对激光与物质相互作用过程的影响是有帮助的。

保护气体对不锈钢光纤激光焊接的影响

实验研究了保护气参数,如气体类型、流量、混合比例、吹气角度、落点位置等对不锈钢光纤激光焊接熔深的影响。结果表明,气体类型对焊接熔深有显著影响,且熔深按照He>N2>Ar的顺序排列;增大气体流量、减小吹气角度、或者增加Ar/He混合气体中He的比例,都会增加熔深;当气体落点位置距激光束光斑中心±1.5mm左右时熔深最大,而在激光束光斑中心时最小,二者比较熔深的增加值约为50%。

飞秒激光加工不锈钢微型悬臂梁的工艺研究

为了研究飞秒激光对不锈钢材料的加工工艺,采用基于飞秒激光材料烧蚀的微细加工方法,深入研究了飞秒激光高效高质量微细加工不锈钢材料的工艺条件与参量优化,并应用于微型不锈钢悬臂梁的制作。分析了激光能量密度、激光扫描速度、重复扫描次数对加工形貌和蚀除速率的影响,制作出了高质量的微米量级的不锈钢微型悬臂梁。结果表明,飞秒激光微细加工是一种极具前途与极具柔性的微机电系统器件加工手段。

激光感应复合熔覆中熔覆层有效能量分析

在同步送粉激光感应复合熔覆试验的基础上,提出了感应能量密度和熔覆材料的单位质量激光比能两个重要的能量参数。以临界熔覆状态为研究对象,计算分析了单位时间熔覆层质量和熔覆层的有效能量。结果表明,感应加热对复合熔覆工艺有显著影响。在一定感应能量密度范围内,随感应能量密度增加,粉末沉积量增加,熔覆材料的单位质量激光比能减小;当激光参数和感应能量密度一定时,熔覆材料的单位质量激光比能随送粉率增加而增加;当感应能量密度超过一定值时,粉末沉积量和熔覆材料的单位质量激光比能基本保持稳定。

镁合金厚板激光焊缝组织及抗拉强度研究

为了提高镁合金激光焊接认识程度,采用高功率CO_2激光焊接了10mm厚AZ31镁合金,并对焊缝微观组织和接头抗拉强度进行了研究。在高温作用下,因为镁元素的高温蒸发与烧损,焊缝表面会形成难以克服的凹坑缺陷。在实验条件下,焊缝熔合区微观组织为等轴枝晶,且随着焊接热输入的减少,晶粒细化。抗拉强度测试表明,表面凹坑和焊缝内气孔缺陷是影响接头抗拉强度的主要因素;在表面凹坑缺陷存在时,接头抗拉强度最高仅为母材的74%,但是,通过补焊消除该缺陷后,接头抗拉强度达到母材的91%。焊缝气孔则是补焊接头表面凹坑缺陷消除后抗拉强度仍然低于母材的主要原因。结果表明,采用适当方法消除表面凹坑及气孔缺陷是提高厚板镁合金激光焊接接头力学性能的必要方法。

在GH4133锻造高温合金叶片上激光熔覆stellite X-40合金的工艺研究

针对GH4133锻造高温合金激光熔覆stelliteX-40合金,研究了激光功率、扫描速度和粉末厚度对熔覆层形状和质量的影响。结果表明,通过优化激光功率、扫描速度和粉末厚度,可得到符合尺寸要求、熔深浅、界面结合完整的熔覆层。经过时效处理,熔覆层和GH4133基体显微硬度相同,从而保证了叶片整体性能均匀一致。

基于脉冲CO_2激光锡等离子体光刻光源的极紫外辐射光谱特性研究

研究了不同条件下脉冲放电CO2激光烧蚀平板锡靶产生的等离子体极紫外辐射特性,设计并建立了一套掠入射极紫外平焦场光栅光谱仪,结合X射线CCD探测了光源在6.5～16.8nm波段的时间积分辐射光谱,得到了极紫外光谱随激光脉宽,入射脉冲能量及背景气压的变化规律。实验结果发现:入射激光脉冲能量在30～600mJ变化时,极紫外辐射光谱的强度随辐照激光脉冲能量的增加而增加,但并不是线性关系,具有饱和效应,且产生极紫外辐射的脉冲能量阈值约为30mJ,当激光脉冲能量为425mJ时具有最高的转换效率,此时中心波长13.5nm处2%带宽内的转换效率约为1.2%。激光脉冲半高全宽在50～120ns范围内变化时,极紫外辐射光谱的峰值位置均位于13.5nm,光谱形状几乎没有什么变化,但是脉宽从120ns变到52ns后,由于激光功率密度的提高,极紫外辐射强度也随之增强了约1.6倍。极紫外光谱的强度随背景气压的增大而迅速下降,当腔内空气气压为200Pa时,极紫外辐射光子几乎被全部吸收,而当缓冲氦气气压为7×104 Pa时,仍能够探测到微弱的极紫外辐射信号,计算表明100Pa的空气对13.5nm极紫外光的吸收系数为3.0m-1,而100Pa的He气的吸收系数为0.96m-1。

镁合金激光、激光填丝及激光-电弧复合焊接接头对比分析

系统对比了镁合金单纯激光、激光填丝和激光-电弧复合焊接接头的微观组织及力学性能。试验结果表明,激光焊缝表面有明显的咬边及凹坑缺陷出现;激光填丝及复合焊缝成形良好、均匀规整。在激光功率和焊接速度相同的情况下,激光填丝焊接头的凝固组织最细小,半熔化区最窄;激光-电弧复合焊接头的凝固组织最粗大,半熔化区最宽。拉伸性能测试表明,激光填丝焊接头抗拉强度和伸长率最高,且抗拉强度优于母材;复合焊和单纯激光焊接头的抗拉强度为母材的95%左右。此外,所有接头均表现为韧-脆混合断裂模式。

短脉冲激光微孔制备的双脉冲方法研究

为了提高纳秒短脉冲激光微孔制备的加工效率,采用了一种新颖的双脉冲方法。通过时域脉冲塑形将调 Q激光器产生的普通纳秒脉冲变换为具有几十纳秒脉冲时间间隔的双脉冲序列。使用这种双脉冲序列对不锈钢试件进行打孔实验,与传统单脉冲打孔结果对比发现,在一定条件下双脉冲序列能将打孔烧蚀率提高一个数量级以上。实验中研究了脉冲能量、重复频率以及环境气体压力对双脉冲序列烧蚀率的影响,并将脉冲烧蚀率提高的原因归结为材料预加热、材料溶液的加速以及瞬时准真空环境,对各种机制分别进行了讨论。结果表明,采用双脉冲方法替代普通单脉冲进行金属打孔,可以在相同能量密度,相同脉冲重复频率的情况下大幅度提高脉冲烧蚀率,为高效激光微孔制备提供了新方法。

微型笔直写技术制备厚膜温度传感器阵列研究

利用微型笔直写技术，在Al2O3陶瓷基板上制备了4×4厚膜PTC热敏电阻温度传感器阵列。研究了驱动气压、笔嘴直径以及直写速度等对厚膜PTC热敏电阻线宽的影响，分析了微型笔直写PTC热敏电阻温度传感器的形成机理。目前微型笔在Al2O3陶瓷基板上直写的厚膜PTC热敏电阻线宽为130-400μm。高温烧结后其电阻温度系数啄为1620×10^-6／℃，在25～95℃之间电阻阻值随温度的变化具有良好的线性。

不锈钢基体多模CO_2激光熔覆工艺研究

采用多模CO2激光器在不锈钢表面进行激光熔覆,研究了激光熔覆工艺参数对熔覆层微观组织和界面形状的影响。研究表明,离焦量(聚焦镜高度)、扫描速度和激光功率变化将影响激光熔覆层高度和宽度,以及熔化深度。激光熔覆层的宽度为激光线能量和光斑直径的函数,其线性回归方程为W1=AD(1-90VS/P),其相关系数R=0.9976。多模激光熔覆可通过调节离焦量得到界面熔合完整、熔覆质量良好的熔覆层。

用多层掩模去除纳米压印工艺中的残胶

纳米压印工艺中的压印胶在固化后会发生聚合物的铰链,生成高分子聚合物,很难被一般有机溶剂清除,从而影响器件的性能。为有效去除压印残胶,提出一种利用多层掩模去除残胶的方法。该方法首先在基片和压印胶之间沉积一层50nm的二氧化硅作为硬掩模;接着用纳米压印工艺将光栅图形转移到压印胶上,再用干法刻蚀将光栅图形转移到基片上;最后,放入BOE(buffered oxide etchant)中漂洗数秒以去除残胶。文中总结了刻蚀底胶时间对光栅占空比的影响,对比了经过多层掩模去残胶和传统去残胶的方法处理后的光栅形貌。电镜图片结果显示,采用本文方法经过漂洗的光栅表面残胶去除干净,形貌良好,其周期约为240nm,深度约为82nm。实验表明,多层掩模去残胶的方法不仅能够有效地去除刻蚀残胶,同时能够避免光栅形貌的损坏。

Nd:YAG激光器金属零件激光快速成型工艺研究

利用Nd:YAG1.1kW激光器和同轴送粉方式进行了金属零件激光快速成型工艺实验研究。叙述了激光快速成型制造系统的基本组成和实验方法;分析了主要工艺参数如:激光功率、扫描速度、送粉量以及Z轴增量对成型质量和形貌的影响。给出了在最佳工艺参数下得到的激光成型实例。

倾斜入射薄膜滤光片偏振控制的优化算法

利用多层膜的特征矩阵关系式和有效界面法,推导出间隔层的厚度和有效折射率与两个偏振分量的中心波长差值和通带半宽差值之间的三个隐函数表达式.通过调整薄膜滤光片间隔层的厚度和有效折射率,控制两个偏振分量中心波长的相对位置.模拟计算表明:改变间隔层的有效折射率和厚度,可以调整中心波长差值和通带半宽差值,实现两个偏振分量截止偏振不分离或中心波长偏振不分离.优化算法可以实现对倾斜入射薄膜滤光片的偏振控制.