微扫描光电技术研究

在介绍微扫描原理的基础上,用计算机模拟比较了采用微扫描方法合成的图像和单幅图像的差异.由于微扫描利用了同一景象的序列图像之间不同却相互补充的信息,可以更好地重建原始图像.为了定量分析微扫描对系统性能的影响,引入了像素传递函数的概念,详细考察和比较了填充因子不同时,不同的微扫描模式对像素传递函数的影响,同时比较了在Nyquist频率处的像素传递函数(PTF)随微扫描步数渐增时的改善情况.

多元散射校正技术用于近红外定标波长组合的优选研究

在近红外光谱定量分析技术中,多元散射校正(MSC)算法可以有效地剔除由于样品颗粒度、装填密度、湿度等物理因素所导致的散射影响,有效地提高了光谱的信噪比。相关光谱法反映了样品待测成分光谱信息和浓度信息之间的线性相关性,在定标波长优选过程中发挥了重要作用。然而采用单一波长通道一元线性回归计算得到的相关光谱极易受到散射的影响,掩盖了待测成分的特征线性信息,将多元散射校正技术用于相关光谱的信息提取和噪声压制,克服了上述的困难,并通过人参样品的定标实验验证,得到了良好的效果和满意的定标结果。

近红外相关光谱的多元散射校正处理研究

近红外相关光谱法可以揭示待测成分光谱吸光度数据与浓度数据之间的全光谱线性相关性,明确待测成分在近红外波段的特征吸收位置,为定标波长的优选提供了依据。但是该相关光谱法极易受到样品颗粒的散射影响而掩盖与待测成分相关的光谱信息。文章首先提出将原始近红外光谱数据进行散射校正处理后再参与相关运算得到散射校正相关光谱的思想,经过实验验证得到的散射校正相关光谱有效地降低了散射的影响,提高了相关光谱的信噪比,更加准确地表征了待测成分吸光度数据与浓度数据之间在近红外全光谱通道的线性相关性。

高非线性色散平坦光子晶体光纤的研究

利用矢量等效折射率法计算了空气孔间距和空气填充率对非线性系数以及波导色散的影响,通过计算发现孔间距对波导色散曲线的走向起决定性作用,而空气填充率的影响主要是使得波导色散大小和位置发生变化,同时减小孔间距以及增大空气填充率都会提高非线性系数,最终设计出了几种不同特性的800nm处色散平坦高非线性光子晶体光纤。

傅立叶近红外漫反射光谱的偏最小二乘法应用研究

对小麦粉的傅立叶近红外漫反射光谱和成分浓度数据进行了偏最小二乘法处理,对小麦粉的水分、蛋白质干基以及湿面筋干基同时进行了定标和预测.结果证明:偏最小二乘法充分利用了样品的光谱信息和化学组分浓度信息,对于成分复杂以及光谱重叠现象严重的光谱仍然给出了优良的定标和预测结果.

液晶波前校正器动态位相响应特性研究

为了对畸变波前进行精确校正,研究了液晶波前校正器在不同灰度级之间的动态位相响应特性,准确确定其响应时间。首先给出液晶波前校正器的响应时间和位相变化的检测方案。然后检测了液晶波前校正器在0和255灰度级之间的上升和下降时间,分别为7ms和11ms。在保证校正精度的条件下,对该位相曲线采取λ/10的误差截断,使上升和下降时间分别减少到4ms和6.8ms。最后,研究了各灰度级依次上升到255和从255再以次回落到各灰度级的动态响应时间。结果表明,各灰度级的上升时间在2～5.2ms之间变化,下降时间在3.66～8.74ms之间变化,且无论是上升还是下降,150和255灰度级之间转换速度最快,在255灰度级邻近的灰度响应速度最慢,且响应时间长于0和255灰度之间的响应时间。因此,在波前校正中,须以255灰度邻近的灰度级中最长的响应时间作为液晶波前校正器的响应时间,以确保波前校正精度。

等离子体作用下甲烷和氮氧化物活化转化研究

比较了不同的放电方式,即单纯脉冲火花放电、脉冲流光放电(针-板式、线-筒式)、介质阻挡放电(正脉冲、交流)对NO和CH4的活化转化能力。其中脉冲火花放电和针-板式脉冲流光放电对CH4的活化能力较强,CH4的最大转化率分别为100%和36%,但是在N2+O2体系中NOx的合成加剧。如在针-板式脉冲流光放电中,在O2体积分数为9.8%时,NO的体积分数为449μL/L。线-筒式脉冲流光放电中,即使在输入功率为14.4W时,CH4的最大转化率小于3%,而NO的最大转化率为25%。正脉冲介质阻挡放电中,在21.6kV、输入功率6.4W时,NO和CH4的转化率分别为31%和4.4%,在交流介质阻挡放电中,在低温下有利于NO的转化,在100℃、输入功率为6W时,NO转化率为34.5%,但是对CH4的活化能力较弱。

光子晶体光纤的研究新进展及其应用

光子晶体光纤由于具有传统光纤无法比拟的奇异特性,吸引了学术界和工业界的广泛注意,其研究在短短的十年内取得了很大的进展。本文阐述了光子晶体光纤的一些独特的光学性质、制作技术及其理论研究方法,介绍了关于它的最新成果,并展望其学术研究和应用前景。

蓝宝石图形衬底上生长GaN的微区拉曼光谱研究(英文)

采用微区拉曼光谱对生长在湿法腐蚀获得的无掩膜周期性图形蓝宝石衬底上GaN材料做了研究,结果显示,侧向外延生长区域具有较低的压应力。采用湿法腐蚀结合原子力显微镜对材料的位错进行了表征,侧向外延区域显示了低的位错密度,具有较高的晶体质量。另外通过对不同生长区域的拉曼纵光学声子与等离子体激元形成的耦合模高频支进行拟合,结果显示侧向外延区域具有较低的背底载流子浓度。研究认为,由于采用图形衬底,侧向外延区域悬空生长降低了位错密度,同时侧向外延区域不与蓝宝石接触,因此采用该方法生长的GaN材料具有较低的压应力和较低的背底载流子浓度。

金属有机化学气相沉积法生长AlN/Si结构界面的研究

采用金属有机化学气相沉积法在Si(111)衬底上生长了AlN外延层。高分辨透射电子显微镜显示在AlN/Si界面处存在非晶层,俄歇电子能谱测试表明Si有很强的扩散,拉曼光谱测试表明存在Si-N键,另外光电子能谱分析表明非晶层中存在Si_3N_4。研究认为MOCVD高温生长造成Si的大量扩散是非晶层存在的主要原因,同时非晶Si_3N_4层也将促使AlN层呈岛状生长。

新型精度射击激光模拟系统设计研究

针对目前激光射击模拟训练系统存在的诸多问题,提出了一套新型精度射击激光模拟系统设计方案。该方案将激光图像远距离成像与激光弹着点数字化自动判读技术结合起来,实现了激光模拟射击系统的紧凑化及便携式实用化设计。系统光学设计采用了高分辨率长焦且高摄远比(1∶2)系统,实现了远距离靶面图像信息的实时捕捉与同步数字化。数字图像传递至微机后再经过灰度化、二值化、光斑质心位置提取计算及中值滤波等算法处理,可以消除背景杂散信号干扰影响,同时确定弹着点位置。该系统具有设计方案新颖、原理简单可靠、精度高、无需专用靶、成本低等优点,具有很大的推广和应用前景。

三沟道体电荷耦合器件在近红外光区光电特性的数值模拟

对三沟道BCCD(bulk charge coupled device)在近红外光区的光电特性进行了研究.结果表明,锗制的三沟道BCCD不能在近红外光区实现多光谱成像.通过理论分析,找到了一种能保证BCCD在近红外光区工作的衬底材料应满足的吸收曲线.数值模拟结果表明:利用这种新材料制成的三沟道BCCD,其光敏特性曲线可以分别在1 .0,1. 1和1. 26μm处出现最大值.

多沟道电荷耦合器件的研究进展

介绍了两沟道和三沟道BCCD的工作,并对其实现多光谱成像的应用前景进行了分析和讨论.研究结果表明:利用不同材料制成的单片BCCD可以分别在0.5～0.83μm和0.6～1.8keV区域实现多光谱成像.

用于光谱测量的光电二极管阵列驱动设计

为实现高动态范围多通道光谱测量,优化设计了光电二极管阵列S3924驱动电路。电路由时序产生单元、信号采集单元、控制单元3个功能模块组成。该电路使用一片EPM7064 CPLD作为光生电荷转移和信号采集的时序发生器;探测器输出信号被两个放大器同时放大,利用高速模拟开关切换方法,在单幅光谱测量中实现两级信号增益;为了防止探测器过饱和,设计了自动读出功能。最后对光谱信号噪声水平进行了评价,该噪声峰谷值小于0.01 V,标准偏差在0.002 V以下。

ICP-CVD制备氟化非晶碳(a-C：F)薄膜的研究

本文使用CH2F2为源气体,利用电感耦合等离子体增强化学气相沉积(ICP-CVD)法在不同放电模式(连续或脉冲)、沉积气压、射频功率和位置下制备了a-C∶F薄膜。用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌,通过FTIR、XPS对其结构进行了表征。研究结果表明:放电模式、放电气压、射频功率、基底位置均对薄膜的表面粗糙度(RMS)和组成具有重要的影响。在脉冲波模式下,增加放电气压,薄膜RMS值的变化呈现出先降低后升高的变化趋势;基底距离线圈的距离越远,所沉积薄膜的RMS值越小。而在连续波模式下,距离线圈较远的B、C位置薄膜的RMS值却相对较高。增加放电功率导致沉积薄膜的RMS值较小。本文也对CH2F2等离子体进行了发射光谱(OES)诊断研究。结果表明,对比脉冲波模式,连续波放电时等离子体中含碳物种明显减少。结合表征结果和OES结果对薄膜的生长机理进行了探讨。

DBD-PECVD法制备高疏水性氟碳聚合物(a-C:F)薄膜的研究

以C4F8为放电气体,利用介质阻挡放电化学气相沉积(DBD-PECVD)法制备了氟碳聚合物(a-C:F)薄膜。使用FTIR、AFM、接触角测量仪、台阶仪对a-C:F薄膜进行了表征,研究了放电压力及沉积时间对a-C:F薄膜的沉积速率、均方根表面粗糙度(RMS)和a-C:F薄膜疏水性的影响。实验结果表明,薄膜的沉积速率随放电压力的升高而增大,最大值为193 nm.min-1;当放电压力较低时,薄膜的RMS值小于1.0 nm;放电压力较高时,薄膜的RMS值大于100 nm。无论是改变放电压力还是沉积时间,a-C:F薄膜均表现出很强的疏水特性,最大接触角(以普通滤纸为基底)可达137°。a-C:F薄膜的表面粗糙度是影响a-C:F薄膜疏水性的重要因素。

DBD-PECVD法制备CN薄膜的结构及性能研究

使用自行设计的真空系统,采用介质阻挡放电等离子体增强化学气相沉积(DBD-PECVD)法,分别以CH4/N2、C2H2/N2、C2H4/N2混合气体作为反应气体,在单晶硅片上成功制备了CN薄膜。FTIR结果证实了薄膜中碳氮原子结合成化学键,Raman结果说明薄膜中含有类金刚石结构,AFM结果表明薄膜粗糙度随放电气压的升高而逐渐增大。三种混合气体沉积的CN薄膜,以CH4/N2的沉积速度最慢,薄膜表面粗糙度最小,含H量最少;C2H2/N2的沉积速度最快,薄膜表面粗糙度最大。

聚四氟乙烯结构氟碳聚合物薄膜的研究进展

聚四氟乙烯结构氟碳聚合物(Polytetrafluoroethylene-like fluorocarbon,PTFE-like FC)薄膜具有超低介电常数、高疏水性和生物相容性等优点.综述了国外制备PTFE-like FC薄膜的实验进展,分析了PTFE-like FC薄膜可能的沉积机理,指出热丝化学气相沉积(HFCVD)和射频等离子体辅助的化学气相沉积(rf-PECVD)这2种方法更有利于减少离子对薄膜表面的轰击作用,被认为是目前沉积PTFE-like FC薄膜最好的2种方法.介绍了利用介质阻挡放电(DBD)方法在低气压下制备PTFE-like FC薄膜的最新进展.

人参总皂甙近红外光谱及定标建模分析

采用近红外光谱分析技术对人参进行了光谱及定量分析。对人参的原始漫反射吸收光谱采用二阶导数、散射校正、相关分析等多种光谱解析手段,研究了人参中的主要成分总皂甙的光谱吸收特性,并结合偏最小二乘回归法对人参总皂甙进行了定标建模分析。分析结果精度高,定标标准差(RMSEC)为0.154%,相关系数为0.982 8。

人参总糖的近红外光谱定量分析

采用近红外光谱分析技术对中国人参的总糖指标进行了光谱及定量分析,并且结合偏最小二乘回归法对人参总糖进行了定标建模分析,分析结果表明该技术所给出的分析精度可以和传统化学分析方法相媲美,定标标准差(RMSEC)为1.9%,相关系数为0.951 7,而且具有分析速度快、无化学污染、样品制备简单、分析成本较低、适用于在线成分质量监控等特点。