用于电子束参数测量的高速分幅相机

具有时间分辨能力的高能强流电子束束流参数测量需要高速的分幅相机,其幅间间隔时间要求达到10ns的水平,每幅曝光时间不大于5ns。针对这种难度较大的应用要求,结合快速电子技术、图像增强技术、光学分光技术等多门学科的成果,成功研制了一台可用于高能强流电子束束流参数的时间分辨测量的高速分幅相机,图像幅间间隔时间最快到达10ns,最小的曝光时间为3ns,一次可以拍摄8幅图像,图像分辨率为1376×1035,标准幅面可以达到Φ80mm,完全满足了目前的测量要求。

原位衰减全反射表面增强红外光谱示踪单原子催化二氧化碳电还原反应中间体的研究进展

电催化二氧化碳还原反应(CO_(2)RR)涉及多个电子和质子转移,动态演变过程复杂.具有结构简单性和均匀性的单原子催化剂(SACs)是研究上述复杂过程的理想模型催化剂,有利于理解催化构效关系.原位衰减全反射表面增强红外光谱技术为识别单原子催化CO_(2)RR的动态演变过程提供了有利方法.本文总结了原位红外光谱在电催化CO_(2)RR研究中的应用:首先,简要介绍了电化学衰减全反射表面增强红外光谱的表面增强机制;详细探讨了原位衰减全反射表面增强红外光谱技术在研究原子级金属催化剂催化CO_(2)/CORR反应动态演变过程的关键作用;简述了原位红外谱图确定界面水的相关信息以及电极局部pH值的定量方法.原位电化学红外光谱技术加深了对CO_(2)RR反应机制的理解,揭示了催化剂结构、电解质种类、分子吸附方式等对反应活性和选择性的调控规律.尽管研究已取得较大进展,但由于电催化CO_(2)RR的复杂性,学者对该反应的认知仍不够全面和深入,面临的机遇和挑战如下:(1)精准辨识CO_(2)RR关键中间体/生成物.特别是当中间体/生成物的特征峰与其他峰重叠时,精准识别相关特征峰将极具挑战.一方面,需进一步提高原位光谱技术分辨率;另一方面,近年来深度学习算法在光谱分析领域的应用为中间体/生成物混合特征峰的精准识别提供了有效方案,此类算法能建立变量之间的关系,实现光谱中特征信息的智能、精准提取;(2)深入解析CO_(2)RR机理和复杂的反应路径.目前,研究者尚难以通过直接实验手段明确CO_(2)RR路径.原位电化学红外光谱技术结合密度泛函理论(DFT)是明确CO_(2)RR中间体和反应途径的可行方案,能够进一步指导反应条件优化和催化剂结构设计;(3)建立工况下的原位CO_(2)RR机理研究方案.膜电极组件(MEA)电解槽通过使用膜直接连接阴极气体扩散电极和阳极,有效解决了H型反应器的局限性,具有工业应用前景.然而,基于MEA的工况条件CO_(2)RR机制研究鲜有报道.因此,需要开发工况条件下的原位电化学光谱技术,以探究三相界面分子尺度关键中间体/生成物动态演变,并建立工况条件的CO_(2)RR催化构效关系,这将有助于提高工况下的选择性、转化效率,以及实现更高价值的多碳产品的规模生产,并进一步指导高效反应器设计.综上,本文详细综述了原位红外光谱在电化学CO_(2)RR研究中的应用,并对电催化CO_(2)RR目前遇到的问题提出了解决方案,希望对广大科研工作者利用原位红外光谱进一步深入研究电催化CO_(2)RR提供参考和借鉴.

基于DDR2 SDRAM缓存的CMOS图像数据采集与传输系统

设计并实现了一套由大面阵CMOS图像传感器、FPGA、DDR2 SDRAM、ARM和PC机组成的CMOS图像数据采集与传输系统。该系统利用高数据带宽、大容量的DDR2 SDRAM存储器适时地对CMOS图像数据进行缓存,然后经以太网传输至PC机,从而完成图像的存储、处理和显示。DDR2 SDRAM存储器的引入,增强了整个成像系统的灵活性和可扩充性。实测显示该系统能够满足对高端COMS图像传感器LUPA-4000进行远程控制和数据传输的要求。

场致发射中金刚石与金属的热粘接技术研究

以分析市场对显示器件的需求为基础 ,为了寻找适合场致发射的最佳材料 ,对金刚石粉的晶体结构、颗粒形貌和尺寸进行了分析 ,得知其微观形貌正好满足场致发射的理论要求 .由于制备大面积纳米晶体金刚石薄膜材料的周期很长 ,且晶体金刚石的电阻率很大并很难掺入杂质 ,我们选用金刚石纳米粉和能够适合大面积、大批量生产的热粘工艺 ,从实验上研究并确定了金刚石与金属热粘工艺的可行性 。

MOSFET在感应叠加型高压双方波脉冲发生装置中的应用

为了获得脉冲间距较小并且可随时调节的高压方波脉冲,利用MOSFET响应快、重复频率高的特点研制出了感应叠加型固态高压双脉冲发生装置,该装置主要由8个感应叠加模块组成,每个感应叠加模块由18个并联的功率MOSFET构成。每个功率MOSFET具有专用的驱动电路,该驱动电路由雪崩晶体管产生的触发脉冲进行同步触发。通过测试,所搭建的8个模块感应叠加装置具有输出高压大电流双方波脉冲的能力,在10Ω负载条件下输出的高压大电流双脉冲的峰值电压达3.6 k V、峰值电流达360 A。输出脉冲底部不平坦度<10%。通过优化调节雪崩触发脉冲的时间一致性,获得的输出高压脉冲的上升沿和下降沿时间分别为20 ns及30 ns。通过调整雪崩触发脉冲源输出的双触发脉冲的脉宽和脉冲间隔,可调节输出高压双脉冲的脉宽及脉冲间隔。

CMOS图像传感器LUPA-4000具有开窗读出功能成像系统的实现

针对高端面阵CMOS图像传感器LUPA-4000驱动时序的特点,通过设计一套基于FPGA和ARM的成像系统,实现了LUPA-4000开窗读出功能。LUPA-4000工作模式、开窗位置及大小等拍照参数均可经上位PC机设置后,通过以太网发送至FPGA。所获取的图像信息在PC机中存储,并可按照实际窗口大小转换为bmp格式后进行显示。本文对在实现开窗功能过程中需要解决的三个主要问题:拍照参数的传递、LUPA-4000驱动时序的FPGA实现以及PC机端图像数据的格式转换,都进行了详细的描述。

基于红外上转换原理的MCP-PMT位敏探测器组件研究

针对工作波长为1064nm、脉冲宽度为10～20ns的低占空比激光定向工程应用背景,提出了一种基于电子俘获材料红外上转换、S20光电阴极光电转换,双微通道板电子倍增、四阳极板接收的新型光电倍增管位敏探测器组件新方案.分析和研究了探测器组件原理样机研制过程中的高效能、短余辉红外上转换材料的优化选取、高性能组合光电阴极的设计和制作等关键技术,对原理样机进行了主要性能测试,取得了有效测试数据.对原理样机中存在的技术问题和改进途径进行了分析.

基于微焦斑源X射线传播的相衬成像模拟

从标量衍射及部分相干光衍射理论出发,结合硬X射线特点,建立基于微焦斑X射线源的衍射成像模型.该模型将Fresnel积分运算转换到空间频域,利用快速傅里叶变换计算衍射光场.根据部分相干光理论分析,有限大小光源的物体衍射光场为光源光强分布与点源所形成的物体衍射光场的卷积,将卷积运算转换到空间频域并利用快速傅里叶变换算法提高运算速度.模拟衍射结果表明,物体到X射线源的距离、X射线光子能量以及X射线源焦斑尺寸均影响自由空间传播相衬成像系统的图像衬度.研究结果有助于X射线相衬成像系统的设计和性能优化.

Ni/Au与p-GaN的比接触电阻率测量

通过采用环形传输线方法(CILM),电流-电压(I-V)曲线、表面形貌等方法,研究不同的Ni/Au厚度比和空气气氛下合金退火温度对p型氮化镓欧姆接触特性造成的影响。根据Ni/Au与p型氮化镓欧姆接触的形成机制,采用合适的Ni/Au厚度比及退火温度,得到比接触电阻率(ρc)为1.09×10-5Ω.cm2的Ni/Au-p-GaN电极,并分析了Ni在退火过程中对形成良好的欧姆接触中所起到的作用。

电源和驱动时序可调整CMOS成像系统的实现

从电源和驱动时序两方面入手,对影响CMOS图像传感器LUPA-4000成像质量的各种因素进行了分析。在此基础上,设计并实现了一套基于FPGA和ARM的具有参数调整功能的成像系统。LUPA-4000工作中需要调节的7种电源,采用了可调电阻与相应电源芯片相结合的方法进行设计。调整LUPA-4000驱动时序所需的多个参数首先在PC机中进行设置,然后通过基于ARM的以太网传输至FPGA。实测显示,该成像系统操作灵活、可扩展性强,能够对LUPA-4000驱动时序中多种参数进行精确的调整。本文对在实现该成像系统中需要解决的三个主要问题:硬件电路中可调电源的设计、参数的设置与传输方法以及LUPA-4000驱动时序的FPGA实现,都进行了详细的描述。

光纤连接器端面干涉测试系统

用迈克尔逊显微干涉仪能实现光纤连接器端面的参数测量，给出光纤端面的二维截面图和三维形貌图。本文描述了它的测量原理、关键技术和测量精度。

紫外铜离子激光器的理论研究

系统研究了连续工作的紫外铜离子激光器理论，即空心阴极放电的阴极位降理论，阴极溅射，放电等离子体中粒子的扩散和粒子数密度的速率方程。计算结果由实验得到验证。

二元光学元件和新型超分辨光盘读写头的设计研究

本文采用杨 -顾相位恢复算法数值模拟设计了一个用于光盘读写头的二元光学元件 ,并构思了一种新型超分辨光盘读写头 ,在现有光盘读写头的激光波长处和数值孔径基础上 ,利用该二元光学元件实现光学超分辨 ,从而提高光盘存储容量 .

复色光源X射线光栅衍射效率

基于Fresnel衍射理论，分析了复色光源X射线光栅衍射效率．研究了X射线光栅不同材料、不同槽深、源的谱分布及不同占空比对衍射效率及成像质量的影响，给出这些参量的选择方法．主要考虑了各种参量对光栅0级及1级衍射强度的影响．发现高Z元素的物质不适合做X射线光栅材料，低Z元素Be、Si、Al及有机物PMMA等较适合18-30keV波段的X射线光栅．源的谱分布决定了光栅槽深选择．数值计算给出了Si光栅各种参量的具体值．

射频放电电参数的测量

通过自行研制的传感器，结合网络分析理论，采用数字与计算机技术实现对射频放电电压、电流、相位及功率的测量，除可广泛应用于射频放电的电压、电流、相位及功率测量外，还可对射频放电负载特性及等离子体的伏安特性进行研究与分析。

扫描探针显微镜应用于材料纳米摩擦学研究的若干技术问题

扫描探针显微镜已经成为材料纳米摩擦学研究的主要工具之一,本文探讨了扫描探针显微镜应用于材料纳米摩擦学研究的若干测试技术问题,并用摩擦力显微镜对DLC薄膜的纳米摩擦学行为进行了研究.

射频放电激励激光器阻抗特性实验研究

利用自行研制的传感器〔1〕,通过对射频放电电压电流以及其相位角的精确测定 ,结合放电管的等效电路 ,对内置电极射频气体放电激励激光器阻抗特性进行研究 ,得出内置电极射频气体放电激励激光器等离子体的伏安特性曲线 ,以及等离子体电阻和气体压强、气体放电电流之间的关系。

基于红蓝双光阑的单物镜立体显微成像系统

为了得到微观动态样品的三维形貌图,提出了基于红蓝双小孔光阑的单物镜立体显微成像方法,并建立了一个结构简单的单物镜立体显微系统。该系统在物镜出瞳处放置分别用红、蓝滤光片覆盖的双小孔光阑,当采用白光照明时,彩色CCD将接收到分别用红光和蓝光表示的两个不同视角的图像。采用数字图像处理方法可获得具有视差的立体像对,基于相位的双目匹配算法可得到样品的三维形貌。实验结果表明,该方法重构了微观样品,其景深达到241.50μm。与现有的双物镜体视显微方法相比,设计的立体显微系统简单且紧凑,利用单次拍摄即可得到微观动态样品的三维形貌图,在显微镜和内窥镜中很有应用前景。

红外导引器件及方法探讨

针对激光雷达、激光制导系统的应用背景,提出了一种基于电子俘获材料(ETM)红外上转换、S20光电阴极光电转换,双微通道板(MCP)电子倍增、四阳极板接收的新型四象限MCP-PMT探测器组件新方案.对探测器组件所涉及的高效能、短余辉红外上转换材料的选取、高性能组合光电阴极的设计和制作等关键技术进行了分析和攻关.研制出了原理样机,并对原理样机进行了较为系统的测试,取得了有效测试数据.最后对目前原理样机中仍存在的技术问题进行了分析.

光栅衍射表面张力系数测试系统

研制了一种测量表面张力系数的新装置 ,利用光珊衍射原理 ,结合CCD、计算机实现表面张力系数的快速。