作者单位
摘要
1 中国矿业大学机电工程学院,江苏 徐州 221116
2 江苏省矿山智能采掘装备协同创新中心,江苏 徐州 221116
为了研究原位重熔对倾斜基体激光熔覆层形貌和组织的影响,首先使用有限元仿真软件对倾斜基体激光熔覆及其原位重熔过程进行数值模拟,分析基体倾斜角度对熔覆层形貌的影响,研究重熔作用下熔池速度场和温度场的分布情况以及多道熔覆层宏观形貌的变化;然后进行倾斜基体熔覆层原位重熔试验,采用光学显微镜对重熔前后熔覆层的表面形貌进行分析,采用维氏硬度计、摩擦磨损试验机及三维轮廓仪等对重熔前后熔覆层的力学性能进行研究,进而研究原位重熔作用下熔覆层微观组织的变化。结果表明:熔覆层形貌主要受重力影响,当基体倾斜角度大于90°时,熔覆层溶质会发生滴落,极大地损伤熔覆层形貌;在熔覆道搭接区进行原位重熔对熔覆层平整度的提升作用最大,重熔后的表面不平整度由0.165降低到0.056;与重熔前相比,重熔后的表面粗糙度下降了69.5%,表面硬度提升了约70 HV,磨损率降低了76.3%;重熔后,熔覆层中上部的大量树枝晶转变为等轴晶,微观组织得到了明显细化。
激光技术 原位重熔 倾斜基体 激光熔覆形貌 微观组织 数值模拟 
中国激光
2024, 51(16): 1602203
作者单位
摘要
上海大学材料科学与工程学院, 上海 201900
碲锌镉(Cd1-xZnxTe, 简称CdZnTe或CZT)是一种在室温下工作的半导体核辐射探测材料, 因其优越的光电特性近年来受到越来越多的关注, 在医学成像、环境监测和空间探测领域的应用也愈发广泛。移动加热器法(THM)被认为是目前生长CZT单晶最有前景的方法之一。晶体生长过程中, 合适的温场是获得优质晶体的前提条件。本文使用Fluent软件对电阻加热式THM生长CZT单晶生长系统展开热场研究, 首先建立描述系统热输运的物理和数学模型, 提出一种设立控温点的逆模拟方法解决了加热器功率并非既定值的模拟难点, 设定功率分别为225.6、343.7、1 045.9、92.5、199.6 W的5个加热器情况下的炉内温场计算值与实验测量值有了较好的吻合。进而研究加热器与炉膛管距离、散热区宽度等炉膛结构对坩埚内CZT原料区温度分布的影响。研究结果表明, Canthal炉管与加热器间距离由5 mm增大至10、15 mm后, 最高温度减小3.7%、5.6%, 散热区宽度由30 mm增大至50、80 mm后, 熔区宽度分别减小32.7%、50.0%。
碲锌镉晶体 移动加热器法 半导体 数值模拟 热场 炉膛结构 CdZnTe crystal traveling heater method semiconductor numerical simulation thermal field furnace structure 
人工晶体学报
2023, 52(9): 1589
作者单位
摘要
1 广东海洋大学 电子与信息工程学院湛江 524088
2 广东海洋大学 化学与环境学院湛江 524088
双钙钛矿因其结构灵活、易于掺杂、热稳定性好等优点,成为近几年的研究热点。稀土掺杂双钙钛矿基质材料的光致发光研究常见报道,但和热释光有关的研究较少。本文采用高温固相法合成了Bi3+和Eu3+共掺的Y2-x-yBixEuyMgTiO6(0≤x<1,0≤y<1)系列样品,并测量了样品的X射线衍射谱(X-ray Diffraction,XRD)、光致发光光谱(Photoluminescence,PL)和热释光谱(Thermoluminescence,TL)。XRD分析表明:样品的晶体结构均为单斜晶系P21/n,Bi3+和Eu3+通过替代Y3+而掺入Y2MgTiO6中;PL表明:样品最佳掺杂浓度为x=0.01、y=0.20,该样品在620 nm附近有较强的红光发射(对应Eu3+5D07F2跃迁),并伴有长余辉;测定不同浓度Bi3+和Eu3+掺杂样品的TL曲线也观察到Y1.79Bi0.01Eu0.20MgTiO6的热释光灵敏度最高,样品在510 K和610 K附近有两个显著的TL峰;热释光谱比荧光谱更为丰富,Eu3+5D07FJJ=1,2,3,4)跃迁均可被观测到,样品的TL光强与辐照剂量在2~1 000 Gy范围内具有良好的线性关系。采用不同预热温度(Tm-Tstop)和计算机拟合(Glow Curve Deconvolution,GCD)两种方法分析样品的TL动力学参数,发现样品中热释光陷阱深度从0.80 eV延伸到1.40 eV。上述测试和分析结果表明:热释光谱比荧光谱更为丰富;Y1.79Bi0.01Eu0.20MgTiO6荧光粉可作为大剂量检测的热释光剂量计材料。
Y2MgTiO6 稀土掺杂 光致发光 热释光 激活能 Y2MgTiO6 Rare-earth doping Photoluminescence Thermoluminescence Activation energy 
核技术
2023, 46(6): 060501
作者单位
摘要
北京邮电大学信息光子学与光通信全国重点实验室, 北京 100876
硅基光电子技术以光电子与微电子的深度融合为特征, 是后摩尔时代的核心技术。硅基光电子芯片可以利用成熟的微电子平台实现量产, 具有功耗低、集成密度大、传输速率快、可靠性高等优点, 广泛应用于数据中心、通信系统等领域。除硅基激光器外, 硅基光探测器、硅基光调制器等硅基光电子器件技术已经基本成熟, 但作为最有希望实现低成本、大尺寸单片集成的硅基外延激光器仍然面临着诸多挑战。在此背景下, 本文从直接外延无偏角III-V/Si(001)衬底、无偏角硅基激光器材料、外延技术, 以及单片集成等方面探讨了近些年国内外硅基光源的研究进展, 重点介绍了本研究组在硅基外延III-V族量子阱和量子点激光器方面的研究进展, 包括无反相畴GaAs/Si(001)衬底的制备、硅基InGaAs/AlGaAs量子阱激光器材料外延、硅基InAs/GaAs量子点激光器材料外延和新型并联方式共面电极硅基激光器芯片制作等。
硅基光电子 硅基外延激光器 无偏角Si (001)衬底 量子阱激光器 量子点激光器 对称负极芯片结构 silicon photonic epitaxial lasers on silicon on-axis silicon (001) substrate quantum well laser quantum dot laser symmetrical negative chip structure 
人工晶体学报
2023, 52(5): 766
马博杰 1王俊 1,*刘昊 1江晨 1[ ... ]任晓敏 1
作者单位
摘要
1 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室,北京 100876
2 中国科学院半导体研究所,北京 100083
本课题组设计了一种用于硅基外延激光器的对称负极芯片结构,与传统共面电极芯片结构相比,该结构大幅降低了硅基激光器的微分电阻,使激光器性能显著提升。采用该电极结构以及基于无偏角Si(001)衬底的量子点激光器外延材料进行了激光器芯片制作。芯片尺寸为1500 μm×50 μm的激光器的微分电阻仅为1.52 Ω,单面输出光功率可达70 mW。实验结果表明:相比于传统共面电极芯片结构,该芯片结构可将器件的微分电阻降低约75%;当注入电流从1.2倍阈值电流增大到2.8倍阈值电流时,激射波长红移量减少了约77%,特征温度由27.2 K提高到43.4 K,斜率效率增大了约26.4%,最大光电转换效率增大了约4.7倍。所设计的芯片结构方案为制作高性能硅基外延激光器提供了一种优化的技术途径。
激光器 硅基激光器 直接外延 对称负极结构 微分电阻 
中国激光
2023, 50(11): 1101019
Author Affiliations
Abstract
1 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, Changsha 410073, China
We present a non-contact optical investigation of laser-induced plasma at moderate Ar pressure ranging from 1 to 100 Pa. The significant shock front and spatial fractionation among the different charged ions are demonstrated at the pressure of 20 Pa. The collisions between Si IV ions and ambient Ar atoms generate distinct and excited Ar II ions, fresh Si III ions, and electrons at the dense layer. The electron density peaks at the position of the shock front, indicating that the collision that yields electrons is dominant over the recombination process in the region of the shock layer and its immediate vicinity.
laser ablation moderate pressure shock wave front collision and recombination 
Chinese Optics Letters
2023, 21(2): 023001
作者单位
摘要
中国建筑材料科学研究总院有限公司,北京 100024
以硼硅酸盐玻璃作为基础玻璃基材,通过熔融法制备了含16%(质量分数)模拟高放废液的玻璃固化体,探究了碱土金属氧化物含量对玻璃固化体析晶行为的影响,以期在保证玻璃固化体性能要求的前提下,通过控制碱土金属氧化物的含量抑制玻璃固化体的析晶倾向。结果显示:碱土金属氧化物(CaO+MgO+BaO)含量在7%~19%(质量分数)时,玻璃固化体析晶上限温度和析晶率随碱土金属氧化物含量的降低而逐渐降低;玻璃网络聚合度的增加能够显著增强玻璃固化体的抗析晶性能,当碱土金属氧化物含量低于11%(质量分数)时玻璃固化体中硫酸盐的溶解度明显下降。基于包容07%(质量分数)SO3的要求,碱土金属氧化物含量适宜组成应控制在11%(质量分数)以上。
高放废液 硼硅酸盐玻璃 硫酸盐 玻璃固化体 碱土金属氧化物 析晶行为 high level liquid waste borosilicate glass sulfate waste glass alkaline earth metal oxide crystallization behavior 
硅酸盐通报
2022, 41(11): 4081
作者单位
摘要
1 中国地质大学(北京)材料科学与工程学院,非金属矿物与固废资源材料化利用北京市重点实验室,北京 100083
2 中国地质大学(北京)数理学院,北京 100083
多金属矿山尾矿库渗滤液造成的地下水重金属污染严重,为有效利用矿物材料对地下水中重金属吸附,在对新疆尉犁蛭石进行定性、定量分析的基础上,通过静、动态吸附实验,研究了其对多金属硫化物尾矿渗滤液中常见的Cu2+、Pb2+、Zn2+、Mn2+的单独或共存状态下的吸附行为及吸附机理。研究表明:蛭石对Cu2+、Pb2+、Zn2+、Mn2+的吸附量分别为49.53、108.00、44.11 mg/g和32.47 mg/g,并且吸附符合Langmuir等温吸附模型,为单分子层吸附,吸附机理为层间离子交换、表面静电和表面络合共同作用。在动态吸附实验的条件下,蛭石填料在528 h达到平衡浓度,作用时间较长。完善了蛭石对多种重金属作用的基础性工作,并且蛭石在PRB技术中的长期运行,可为PRB矿物介质材料设计和优化提供重要指导。
蛭石 吸附 重金属离子 渗透反应格栅 水处理 vermiculite adsorption heavy metal ions permeable reactive barrier water-treatment 
硅酸盐学报
2022, 50(5): 1357
作者单位
摘要
1 中国地质大学(北京)材料科学与工程学院,北京 100083
2 中国高岭土有限公司,江苏 苏州 215151
3 湖南长岭石化科技开发有限公司,湖南 岳阳 414012
4 中国地质大学(北京)数理学院,北京 100083
以热酸结合改性高岭石为载体材料制备流化催化裂化(FCC)催化剂,研究改性对FCC催化剂催化性能的影响。结果表明:经热酸改性后,高岭石产生了微弱的B酸位和L酸位,比表面积由21.4 m2/g增至44.6 m2/g。与高岭石基FCC催化剂相比,改性高岭石基FCC催化剂性能大幅提升,转化率提高1.97个百分点,重油率降低1.62个百分点,总液收增加1.54个百分点。
高岭石 流化催化裂化 催化剂 酸改性 热改性 催化性能 kaolinite fluidized catalytic cracking catalyst acid modified thermal modification catalytic activity 
硅酸盐学报
2022, 50(1): 226
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
在侦查探测、激光通讯等领域,光电跟踪系统的闭环精度是其重要技术指标之一。为了提高闭环精度,一般可使用图像稳定技术,惯性稳定技术或整体自稳定技术。惯性稳定技术因其良好的稳定效果,已在光电跟踪系统中得到广泛应用。采用对比分析的方法对光电跟踪系统中的机架惯性稳定、反射镜惯性稳定以及惯性基准光稳定技术进行了原理分析,优势比较以及发展展望,总结出多种惯性稳定技术交叉使用的复合轴惯性稳定仍是未来一段时间的发展趋势。
光电跟踪 闭环精度 机架惯性稳定 反射镜惯性稳定 惯性基准光稳定 optical-electric tracking closed-loop accuracy frame inertial stabilization mirror inertial stabilization inertial reference light stabilization 
强激光与粒子束
2022, 34(8): 081007

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