为探索压渣厚度对电铲铲装效率的影响, 我们在炮孔直径为251 mm, 台阶高度为7.5 m的生产区块爆破中设计了厚度分别为8 m、10 m、12 m和15 m的压渣。通过对爆后电铲铲装效率的统计, 同时分析爆破块度分布及爆堆高度, 确定了最佳的压渣爆破厚度。试验结果显示:当压渣厚度为10 m时, 不同开挖纵深处, 其块度分布均为最佳, 尤其是400~600 mm的块度区间比例最高; 爆堆隆起高度达到12.6 m, 在所有测试中最接近电铲的最佳铲装高度, 此时电铲铲装效率最高; 区块排数对压渣爆破效果有很大影响, 最佳的炮孔排数为10排, 超过10排后, 爆破效果不佳, 电铲铲运效率降低, 在进行多排孔大区块压渣爆破时, 10排之后的爆破参数需要调整; 采用压渣爆破后, 有效作业时间增加了1 h, 矿石贫化率降低了3%, 在湖山铀矿全寿期内累计可以累计创造4.5亿美元的经济效益。该项研究首次将压渣爆破技术推广至多排孔大区块(20~30排)爆破中, 这既符合大型矿山生产的客观需求, 也是设备大型化后的必然趋势。可以使得湖山矿爆破更为精细化的同时, 也可以为国内外类似的矿山爆破提供重要的现场数据。

总剂量辐射效应会导致绝缘体上硅金属氧化物半导体场效应晶体管(DSOI MOSFET)器件的阈值电压漂移、泄漏电流增大等退化特性。由于背栅端口的存在， SOI器件存在新的总剂量效应加固途径，对于全耗尽 SOI器件，利用正背栅耦合效应，可通过施加背栅偏置电压补偿辐照导致的器件参数退化。本文研究了总剂量辐照对双埋氧层绝缘体上硅金属氧化物半导体场效应晶体管(DSOI MOSFET)总剂量损伤规律及背栅偏置调控规律，分析了辐射导致晶体管电参数退化机理，建立了 DSOI晶体管总剂量效应模拟电路仿真器(SPICE)模型。模型仿真晶体管阈值电压与实测结果≤6 mV，同时根据总剂量效应模型给出了相应的背栅偏置补偿模型，通过晶体管背偏调控总剂量效应 SPICE模型仿真输出的补偿电压与试验测试结果对比，N型金属氧化物半导体场效应晶体管 (NMOSFET)的背偏调控模型误差为 9.65%， P型金属氧化物半导体场效应晶体管 (PMOSFET)为 5.24%，该模型可以准确反映 DSOI器件辐照前后阈值特性变化，为器件的背栅加固提供参考依据。

研究了P型帽层和共源共栅(Cascode)结构氮化镓(GaN)功率器件高/低剂量率辐照损伤效应。试验结果表明,P型帽层和Cascode结构GaN功率器件都不具有低剂量率损伤增强效应(ELDRS); Cascode结构GaN功率器件总剂量辐照损伤退化更明显; P型帽层结构的GaN功率器件抗总剂量能力较强。分析了二者的退化机制。试验结果为GaN功率器件空间应用提供了有益参考。

本文结合产品开发过程中遇到的铜相关不良现象进行研究, 提出了有效的改善措施。结果表明, 在第一次氮化硅刻蚀中的后灰化工序有高含量的氧气, 会使过孔内部铜发生氧化而发黑。使用氢等离子体处理, 可以将氧化铜还原成铜, 在生产线光学设备测量时过孔反射出金属白色。在氧化铟锡刻蚀过程中, 高温退火会造成裸露的铜发生严重氧化, 需要去掉退火步骤或者更改设计来规避。在第二次氮化硅刻蚀步骤中, 高含量的氧会氧化过孔处的铜, 造成过孔连接异常, 降低刻蚀步骤中氧气含量可以解决该不良。

为了提升道路交通标志的识别准确率以及实施性能, 本文提出一种改进的LeNet-5卷积神经网络结构对交通标志图像进行训练。首先在检测阶段, 采用基于颜色的轻量级分割算法和Hough变换 算法提取交通标志的目标区域, 并控制算法复杂度使该识别系统基本满足实时性要求, 再利用LeNet-5对交通标志进行分类识别。在实际的校园道路在线识别试验中进行检测, 结果表明, 18个交通 标志通过驾驶均在本文的算法中成功识别, 其运行速率达到16.9 Hz, 基本满足交通标志识别稳定、实时等性能要求。

针对油田用承压不锈钢管材, 选用1Cr17Mn6Ni5N不锈钢(16Cr不锈钢)钢板进行激光焊和高频焊焊接试验。采用OM、SEM观察焊缝的宏观形貌、显微组织, 测试焊接接头的力学性能。结果表明, 激光焊焊缝成型良好, 显微组织均匀, 硬度与母材差别不大, 弯曲性能良好, 抗拉强度为701 MPa; 高频焊焊缝存在错边, 显微组织不均匀, 铁素体含量高, 焊缝硬度高于母材60 HV, 弯曲时焊缝开裂, 抗拉强度为679 MPa。由此可见, 采用激光焊焊接16Cr不锈钢更能获得良好的焊接接头, 因此选择激光焊焊接方法继续进行工艺研究。

针对4-Mask工艺铜数据线腐蚀造成的锯齿状不良现象进行系统研究, 发现铜腐蚀发生的工艺步骤和机理, 并找到有效的措施。首先, 通过显微镜对每道刻蚀工艺后铜数据线形貌进行观测, 确定铜腐蚀发生的工艺步骤。接着, 通过扫描电子显微镜和X射线电子能谱测量腐蚀生产物成分, 对腐蚀机理提出合理解释。最后在铜腐蚀发生机理基础上, 提出有效的改善措施。铜腐蚀是在有源半导体层干刻和光刻胶的灰化综合作用下发生, 其主要产物为氧化铜、氯化铜。通过先进行灰化工艺然后进行有源半导体层干刻的工艺措施, 在铜数据线两侧形成氧化铜保护膜, 可以彻底改善铜腐蚀。改善措施可以解决铜腐蚀的问题, 彻底消除铜数据线锯齿状不良。

针对网状斑点 (Emboss Mura)不良现象进行系统研究, 确定不良发生的机理, 并找到有效的改善措施。首先通过半导体参数测试设备和改变电压、频率等方法测试Mura电学特性, 然后采用扫描电子显微镜、椭偏仪对栅极绝缘层进行测量, 最后采用扫描电子显微镜、X射线电子能谱对玻璃基板背面Mura形貌和成分进行测试, 对Mura产生的原因提出合理的解释, 并给出有效的改善措施。结果表明, Emboss Mura是干刻反应腔下部电极的阵列凸起划伤玻璃基板背面和凸起碎屑粘附在划伤处形成的。通过更改电极凸起的形状、结构、材质以及下部电极清洁方式、优化电极温度、增加PI膜厚等方式可以极大降低不良的发生率。

激光诱导击穿光谱(LIBS)作为一种新型的物质成分测量方法已经在越来越多的领域得到广泛应用, 但是与传统的分析方法相比, LIBS技术的分析性能还需进一步提高。 LIBS技术的理论基础是激光诱导等离子体, 从物理机理上研究等离子体特性, 对LIBS系统实验参数的优化具有指导作用, 也为提高LIBS技术的检测能力奠定理论基础。 激光诱导等离子体是一个与空间相关的非稳态辐射源, 空间分辨光谱测量是探究等离子体物理特性的重要手段之一。 为研究激光诱导等离子体的辐射特性, 采用1 064 nm的Nd∶YAG调Q固体激光器烧蚀合金钢样品产生等离子体, 利用空间分辨装置测量二维空间的等离子体辐射光谱信号, 通过分析可知实验采集的光谱信号是信号探测器测量路径上的积分光谱强度, 由此计算得到的等离子体参数也是观测路径上的平均值。 为了深入研究等离子体由内层到外层的辐射规律, 首先测量得到等离子体路径积分光谱强度的横向空间分布, 然后以等离子体为光学薄和圆柱对称的前提条件, 采用三次样条函数算法对路径积分光谱强度进行Abel逆变换, 反演得到等离子体由内层到外层谱线辐射率的径向空间分布。 选取等离子体辐射光谱中的原子谱线Fe Ⅰ: 374.55 nm和Mn Ⅰ: 403.08 nm为研究对象, 分析等离子体辐射光谱的空间分布特征, 研究结果表明, 等离子体辐射路径积分光谱强度的横向分布呈现出中心位置强度大边缘位置强度小的特征, 这是由于等离子体膨胀扩张的结果引起的; 通过Abel逆变换得到等离子体光谱辐射率的径向分布, 结果表明等离子体从内层到外层谱线的辐射率经过了先增加后减小的变化规律, 等离子体中心处出现辐射率的极小值, 造成这种现象的主要原因是由于等离子体辐射源中心区域具有较低的电子密度; 选取等离子体辐射光谱中Fe元素的11条原子谱线, 采用Boltzman法分别由谱线相应的积分光谱强度和辐射率计算等离子体温度, 得到等离子体温度的横向空间和径向空间的二维分布, 两者具有类似的变化规律; 由等离子体温度的横向空间分布可以看出, 随着离样品表面距离的增加, 等离子体温度呈现单调减小的趋势, 等离子体中心到边缘区域等离子体温度逐渐降低, 这是由等离子体膨胀扩张以及与环境气体相互作用共同的结果; 由等离子体温度的径向空间分布可以看出等离子体由内层到外层等离子体温度逐渐降低, 这是由于等离子体膨胀扩张冷却引起的。 由此可见, 采用Abel逆变换能够实现等离子体由内层到外层的辐射特性分析, 为深入理解等离子体产生和演变的物理机理提供实验依据, 从而为提高激光诱导击穿光谱技术的分析性能奠定理论基础。