尖晶石型微波介质陶瓷因高品质因数和可调的谐振频率温度系数在无线通信等领域应用广泛。本文通过无压烧结制备了MgO·nGa2O3(n=0.975、1.00、1.08和1.17)尖晶石陶瓷，采用XRD Rietveld全谱拟合研究了化学计量比对晶体结构的影响，并结合键价理论模型探究了微波介电性能与晶体结构的关系。结果表明: MgO·nGa2O3陶瓷相对介电常数(εr)的变化与晶格常数和离子极化率有关; 品质因数(Q×f)受键强和阳离子有序度的共同影响，随n值增大从165 590 GHz下降至109 413 GHz; 而谐振频率温度系数(τf)与晶体热膨胀系数相关。制备的MgO·0.975Ga2O3陶瓷具有优异的微波介电性能: εr=9.69、Q×f=165 590 GHz(频率14 GHz下)和τf=-7.12×10-6/℃。

显微热成像系统可观测、记录分析细微目标的温度变化过程, 在需要细微热分析的诸多方面有着广泛的发展前景。由于设备加工及工作过程中存在误差, 影响微扫描系统的精度, 使得微扫描系统扫描过程中偏离标准位置, 故采集得到的四幅低分辨力图像会存在误差, 最终影响显微热成像系统高分辨力图像的重建质量。为尽可能降低微扫描误差, 文章提出了基于局部梯度插值与预处理相结合的微扫描误差修正技术, 通过进行模拟仿真和实验证实该技术可以降低系统微扫描误差, 提高系统的空间分辨力。

显微热成像系统可对物体细微温度分布进行显微检测。研制了光学微扫描显微热成像系统，但机械振动、机械加工等产生的误差会导致微扫描系统产生误差，由微扫描系统采集的4幅低分辨率图像的微位移位置不是标准的正方形，使得由这些带有误差的图像直接插值得到的图像重建质量下降，因此需降低微扫描系统的误差。基于微扫描原理和图像插值方法，提出一种由非标准2×2微扫描图像获得标准2×2微扫描图像的微扫描误差修正方法。仿真和实验结果表明，所提方法能有效减小微扫描误差，进而提高光学微扫描显微热成像系统的空间分辨率。所提方法还可以应用到其他光电成像系统中，以提高系统空间分辨率。

现代工业应用与技术领域要求材料具有良好的机械性质与热学性质, Kevlar纤维做为近年来材料领域研究的热点纤维材料, 具有高强度、 耐高温等良好的性能。 纤维材料的性质依赖于自身的结构和组成, 热分解过程对于研究材料的结构和热学性质有着十分重要的意义。 热红联用技术做为一种新型的联用技术, 既能定量又能定性地进行分析, 在研究材料的热分解过程中具有明显的优势。 由于Kevlar纤维的热分解过程在文献中少有报道, 本文首次利用TG-FTIR联用技术对Kevlar纤维在室温到800　℃的热解过程进行分析, 得到了Kevlar纤维热解过程的详细步骤及各个步骤的反应产物。 结果表明, Kevlar纤维的热解经历了3个阶段, 分别为100～240, 240～420, 420～800　℃。 在500　℃之前Kevlar纤维失重很缓慢, 第三个阶段是纤维的主要失重阶段, 最终固体的残留质量为56.21%。 红外光谱数据表明, Kevlar纤维热解过程先释放出游离水, 随后发生脱水反应和解聚反应, 使纤维分子链断裂。 最后纤维碎片进一步反应生成小分子气体, 水、 氨气、 一氧化碳、 二氧化碳为主要产物。 其中水的析出量逐渐增大； 氨气的析出量保持基本一致； 一氧化碳仅在515～630　℃产生, 随后即氧化生成二氧化碳； 二氧化碳的析出量经历了一个由于一氧化碳转化而产生的增长后, 又下降到一定值保持稳定。

高度信息是分析物体三维形貌的最重要信息。为了研究微小焊点的三维形貌,需要对焊点高度进行测量。针对传统测量技术的缺点,设计了一种检测系统。系统应用白光平行照射条纹板,将其像投影到被测物体上,受到物体高度轮廓的调制作用,形成变形的亮暗相间的条纹。该条纹图携带着焊点的三维信息,再用照相系统把变形的条纹图拍摄在CCD上,通过对CCD上像的处理,可以还原出高度信息。该方法可将条纹板的像等间距地投射到被测物体的表面上,避免了由于投影条纹宽度不同所带了的图像处理过程的误差。实现了测量范围大、重复性好、图像处理简单的优点,为微小高度的测量提供了新方法。

为了检测硬盘盘片表面疵病的大小是否符合标准，设计了一种检测装置。采用光的散射理论，结合硬盘盘片表面疵病的粗糙度等级和实验结果，利用光照射到粗糙表面时发生的散射现象、散射光的特性以及散射模型建立的理论基础，对4种散射模型进行了分析和比较。并以混合型散射模型为基础，利用光学设计软件完成了该检测装置的光学系统设计。结果表明，混合型散射模型的散射角最大、散射能量密度最大，最适合用于反映硬盘盘片表面疵病造成的散射现象。

为了满足监控系统中单镜头可实现全景监控的需求, 运用仿生学原理, 在原有鱼眼镜头的基础上结合监控系统的需求, 运用ZEMAX软件设计了一款视场为180°, 相对孔径为1/1.6的鱼眼镜头。该镜头由9片透镜组成, 总长度为68.5mm, 采用1/3英寸CCD作为图像接收器件。在120lp/mm时, 其MTF曲线在轴上大于0.4, 在80lp/mm时, 在0.7带上大于0.3。由于是超广角镜头, 此镜头畸变很大, 在边缘视场具有接近100%的桶形畸变。

介绍了一种针对瞬态分子光谱测量的新技术:光外差磁旋转浓度调制光谱技术,这种光谱技术具有很高的灵敏度,综合了光外差探测技术、磁旋转光谱技术和浓度调制光谱技术的特点,利用浓度调制光谱技术针对寿命很短的瞬态分子和激发态分子的光谱进行测量,利用光外差探测技术可以消除来自光源的幅度涨落噪声,实现散粒噪声的测量极限,利用磁旋转光谱技术可以对顺磁性分子进行选择性的测量,并且进一步提高探测灵敏度。详细讨论了这种光谱技术的工作原理,并用这种技术对O2分子的b1Σ+g-X3Σ-g三重禁戒跃迁光谱进行测量,获得了很好的测量信噪比。并对该技术的灵敏度作了详细的分析,估计最小相对吸收度可达1.9×10-9以及O2分子三重禁戒跃迁的吸收截面为σ=2.4×10-24 cm2。

为了提高吸收光谱的探测灵敏度，在弱吸收或短光程吸收的情况下实现高灵敏探测，将腔增强光谱技术与磁旋转光谱技术有效地结合起来，发展了高灵敏的磁旋转腔增强吸收光谱技术，并通过测量O2的三重禁戒跃迁谱线验证了该技术的探测灵敏度。实验采用环型增强腔，以避免光束的返回对激光器的干扰。给出了腔的耦合匹配条件，以及镜面反射率、腔损耗对增强因子的影响；同时也给出了在实验中对光谱信号的处理方法。测量结果表明，在谐振腔精细度为F=48，腔内总损耗为13%，以及腔镜的耦合效率为95%的情况下，对O2分子最小相对吸收度约为4.5×10-8(1 s积分时间)。