1 1.中国有研科技集团有限公司金属粉体材料产业技术研究院, 北京 101407
2 2.北京有色金属研究总院, 北京 100088
3 3.有研粉末新材料股份有限公司, 北京 101407
4 4.重庆有研重冶新材料有限公司, 重庆 401431
半导体材料是现代科技发展和产业革新的核心, 随着高频、高压、高温、高功率等工况的日趋严峻及“双碳”目标的需要, 以新型碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等为代表的第三代半导体材料逐步进入工业应用。半导体产业的贯通以及市场规模的快速扩大, 导致摩尔定律正逐渐达到极限, 先进封装互连将成为半导体行业关注的焦点。第三代半导体封装互连材料有高温焊料、瞬态液相键合材料、导电胶、低温烧结纳米Ag/Cu等几个发展方向, 其中纳米Cu因其优异的导电导热性、低温烧结特性和良好的可加工性成为一种封装互连的新型方案, 具有低成本、高可靠性和可扩展性, 近年来从材料研究向产业链终端应用贯通的趋势非常明显。本文首先介绍了半导体材料的发展概况并总结了第三代半导体封装互连材料类别; 然后结合近期研究成果进一步围绕纳米Cu低温烧结在封装互连等电子领域中的应用进行重点阐述, 主要包括纳米铜粉的粒度、形貌、表面处理和烧结工艺对纳米铜烧结体导电性能和剪切性能的影响; 最后总结了目前纳米铜在应用转化中面临的困境和亟待解决的难点, 并展望了未来的发展方向, 以期为低温烧结纳米铜领域的研究提供参考。
半导体 封装互连 低温烧结 纳米铜 综述 semiconductor packaging interconnections low-temperature sintering nano-Cu review
1 中国航发成都发动机有限公司，四川 成都 610503
2 成都凯天电子股份有限公司，四川 成都 611730
采用激光修复技术和GH4169合金粉末，在GH738合金基材试块上制备激光成形修复件，对其进行固溶+双时效热处理。对试块进行了高温持久和高温低周疲劳性能试验，观察试样断口形貌并分析断裂机理。结果表明：激光修复GH4169/GH738合金的组织结合处冶金质量良好，呈现向外连续生长的柱状晶组织；在650 ℃、690 MPa下进行持久试验，修复试样晶界析出Laves相，导致裂纹的萌生，与晶界分离形成微观空洞，同时气孔促进了裂纹的扩展，为穿晶和沿晶的混合韧性断裂模式。在455 ℃下进行低周疲劳试验，发现疲劳裂纹源于表面和气孔，以河流状花样向中心扩散，拓展区存在疲劳辉纹，为解理和穿晶两种断裂模式。采用GH4169合金粉末修复可满足常规铸锻GH738合金性能要求。
合金 激光修复 高温持久性能 高温低周疲劳性能 断裂机理 GH4169 superalloy laser forming repair high temperature persistent properties high temperature low cycle fatigue properties fracture mechanism
兰州大学信息科学与工程学院, 甘肃 兰州 730000
百合鳞茎, 百合科百合属多年生草本球根植物生长的肥厚鳞片构成的地下变态茎, 是一种典型的药食同源作物, 含有丰富营养成分的同时还具有抗肿瘤、 抗抑郁、 降血糖、 提高免疫力等保健作用。 不同产地百合鳞茎的市场价格差异较大, 依赖于人工经验感官的传统评测方法主观性强、 确定性差, 难以广泛推广在现代生产环节。 以化学检验法为主的先进检测方法耗时长、 费用高, 而且难以满足产地鉴别这一要求。 针对百合鳞茎现场快速地产地判断和品质评价的需求, 提出了一种使用拉曼光谱和机器学习的百合鳞茎检测方法。 拉曼光谱是一种基于非弹性散射的振动光谱, 能够做到快速准确的无损检测, 将拉曼光谱与机器学习算法相结合, 建立了我国分布最为广泛的三种百合鳞茎(兰州百合、 宜兴百合和龙牙百合)的产地分类模型, 着眼于基质光谱上479, 870, 942和1 606 cm-1等特征峰, 提出了一种基于拉曼光谱的成分含量判断产地和评价百合鳞茎品质的无损检测方法。 首先采集百合鳞茎样本的光谱, 经过光谱数据预处理后, 使用人工先验法提取百合鳞茎代表物质并确定特征峰, 再使用主成分分析和t-分布随机邻域嵌入方法降维提取光谱数据特征。 并将获得的数据特征分别应用于支持向量机、 决策树和随机森林算法。 实验结果显示, 这些分类模型在同一个测试集上均表现出较为理想的分类准确率, 其中基于主成分分析和决策树算法的模型准确率可达91.7%, 基于t-分布随机邻域嵌入和支持向量机的模型分类准确率为93.7%, 基于主成分分析和随机森林算法的组合模型, 准确率高达95.8%。 综上, 该方法可以实现现场快速识别和鉴定百合鳞茎的产地, 提高现代生产过程中质量评估环节的准确性, 为现代化生产的产地鉴别和百合鳞茎质量分析提供参考。
百合鳞茎 拉曼光谱 成分分析 特征提取 产地鉴别 Lily bulb Raman spectroscopy Component analysis Feature extraction Origin identification
兰州大学信息科学与工程学院, 甘肃 兰州 730000
拉曼光谱技术作为一种典型的光学检测方法, 因其独特的非侵入性、 快速、 原位和极高的特异性, 在生物分析、 疾病诊断及分子识别等众多领域得到广泛应用。 拉曼光谱的指纹特性使其成为生物医学分析领域的重要工具, 但拉曼散射信号微弱, 数据处理分析大量依赖分析人员、 自动化处理能力低等因素都会极大影响该技术在实际中的应用。 实验设备、 环境产生的噪声、 待测生物样本的自发荧光等各种干扰因素使得高质量拉曼光谱数据的获得变得较为困难, 各种随机噪声会干扰拉曼光谱图中指纹谱峰信息的识别, 增大拉曼特征提取的难度, 因此, 噪声抑制在拉曼光谱预处理中显得十分重要。 采用反向传播算法, 从数据本身的特征出发, 基于理想光谱片段和含噪光谱片段的线性差异, 分别构建噪声判定神经网络和光谱去噪神经网络模型。 以随机生成的一系列洛伦兹峰数学模型叠加生成拉曼光谱, 对生成的拉曼光谱分别加入不同强度的噪声, 以此为实验数据, 对比新方法和经典滑动窗口均值法、 Savitzky-Golay滤波法、 傅里叶变换法、 小波阈值变换方法去噪的结果。 对均方根误差和信号噪声比两个指标进行分析, 结果显示, 在低噪声干扰下所有去噪方法都能较好地完成任务, 但滑动窗口均值方法在光谱的边缘去噪效果会出现下降。 随着噪声信号的增大, 滑动窗口均值方法、 S-G滤波方法、 傅里叶变换方法去噪性能都出现明显下降。 而基于反向传播神经网络的去噪方法要优于傅里叶变换法、 滑动窗口均值法、 S-G滤波器法, 同时该方法在避免复杂参数寻优设置的同时, 获得了和最优阈值小波变换方法近乎一致的去噪效果, 大大简化了参数设置, 更适合拉曼光谱去噪的自动化实现。
拉曼光谱 神经网络 光谱去噪 Raman spectroscopy Neural network Spectroscopy denoising 光谱学与光谱分析
2022, 42(5): 1553
1 南京邮电大学 通信与信息工程学院，江苏 南京 210003
2 中国人民解放军 31006部队，北京 100840
目前提出的频谱占用模型能够在时域上描述和重现基本的统计特征，如传统的地面移动通信的频谱占用/空闲周期长度可以用经典的广义帕累托(GP)分布、指数分布等分布来拟合。然而在某些复杂的如卫星链路频谱占用场景中，传统的参数估计分布无法给出良好的拟合。为此提出了用核密度估计(KDE)的方法来进行概率密度分布的拟合，在此基础上，分别采用差分整合移动平均自回归模型(ARIMA)和模糊神经网络对频谱占用模型的时间序列进行预测并进行对比。结论表明，核密度估计的使用可以更加准确地描述并再现卫星下行链路所使用S频段的占用时间序列的统计特征，而模糊神经网络的预测比ARIMA模型预测更加精确。
频谱占用模型 概率密度分布 核密度估计 差分整合移动平均自回归模型预测 模糊神经网络预测 spectrum occupancy model probability density distribution kernel density estimation Auto Regressive Integrated Moving Average Model(AR fuzzy neural network prediction 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(6): 984
脑肿瘤图像自动分割的难点在于肿瘤形态各异,且类别不平衡情况比较严重,常规的卷积神经网络难以预测出高精度分割图像。针对以上问题,在原始3D-Unet的基础上提出一种改进模型,以混合膨胀卷积模块代替常规卷积模块,指数级地增大神经元的感受野,同时减小网络深度,避免上采样时无法恢复小目标的情况。同时以混合损失函数代替原来的Dice损失函数,加强稀疏类分类错误时对模型的惩罚,迫使模型更好地学习分类错误的样本。实验结果表明,混合膨胀卷积模块与混合损失函数能分别提高整个肿瘤区域和肿瘤核心区域的预测精度,提出的3D-HDC-Unet模型改善了脑肿瘤自动分割的多项性能参数。
图像处理 脑肿瘤自动分割 卷积神经网络 混合膨胀卷积 混合损失函数 磁共振图像
1 昆明理工大学 建筑工程学院，云南 昆明 650500
2 云南博航交通科技有限公司，云南 昆明 650000
3 华能澜沧江水电股份有限公司，云南 昆明 650214
4 昆明理工大学 信息工程与自动化学院，云南 昆明 650500
为充分发挥光纤光栅(FBG)传感系统复用能力，可同时对传感光路各个传感器的光信号进行有效识别，且为传感器设计和加工提供依据，基于FBG传感原理，从系统集成及复用能力优化的角度，探讨波分复用传感器设计方法，以及节点传感器结构和灵敏度设计原则与标准，并将提出的原则等应用于某实际工程光纤监测系统。传感系统在运行过程中，获得了较为可靠的监测数据，分布式光纤和点式电测技术测试结果相差6%左右，进一步表明临近光纤传感器没有出现传感信号串扰现象，为工程施工和安全维护提供参照。
光纤传感器 光纤光栅 安全监测 系统集成 设计原则 optical fiber sensor fiber Bragg grating(FBG) safety monitoring system integration design principle
江苏大学汽车与交通工程学院, 江苏 镇江 212013
为研究同时运用废气再循环(EGR)技术和燃用生物柴油对柴油机排气颗粒纳米结构的影响, 分别采集0%, 15%, 30% EGR率下186F柴油机燃用生物柴油时的排气颗粒, 并用激光拉曼光谱仪测得颗粒光谱, 使用五带法对一阶拉曼光谱进行拟合, 分析拟合曲线参数, 计算颗粒微晶尺寸和碳碳键长度。 结果表明: EGR率为30%时, 生物柴油颗粒光谱的半高宽(FWHM)最大, 代表化学异相性最强并且颗粒中的物质种类最多, 随着EGR率降低, 半高宽逐渐减小; 当EGR率从0%升高到30%, ID/IG逐渐增大, 代表石墨化程度降低, 颗粒中的石墨结构减少; 同时, ID1/ID2从0% EGR率的8左右降低到15%和30% EGR率的4左右, 代表EGR率升高, 颗粒内部缺陷由空位缺陷向石墨烯边缘缺陷发展; 随着EGR率升高, 微晶尺寸逐渐减小, 碳碳键长度基本不变。
柴油机 生物柴油 颗粒 拉曼 Diesel engine Biodiesel EGR EGR Soot Raman 光谱学与光谱分析
2017, 37(6): 1973
针对雷达目标在**打击的重要战略地位, 提出了一种有罩雷达目标表面温度场求解方法。首先, 对雷达目标的结构特性进行分析, 在此基础上将有罩雷达目标简化为椭球目标; 其次, 对雷达目标三维温度场进行建模, 在球坐标系下建立瞬态热传导方程, 分析边界条件, 建立热平衡模型; 最后, 对雷达目标表面温度场模型及边界条件进行简化, 提出了基于降维有限差分的迭代法, 对目标表面温度场进行数值求解。利用文中算法得到的温度场分布及生成的红外仿真图像, 符合实际情况, 其温度变化规律与实际一致, 建立的温度场模型及求解方法切实可行, 为进一步研究目标红外辐射特性提供了基本参数和理论依据。
表面温度场 有罩雷达目标 降维有限差分迭代法 surface temperature field shrouded radar target reduced dimension finite difference iterative meth 红外与激光工程
2017, 46(4): 0404002
江苏大学汽车与交通工程学院, 江苏 镇江 212013
为了进一步降低柴油机燃用生物柴油的颗粒排放, 利用激光拉曼光谱技术, 研究了柴油机应用废气再循环（EGR）前后, 燃烧柴油（B0）、 生物柴油（B100）及其调和油（B50）的颗粒微观结构, 采用五带拟合法对一阶拉曼光谱进行拟合, 并计算了颗粒石墨微晶尺寸和石墨晶格C—C键长。 结果表明: 随着生物柴油掺混比的增加, 颗粒D1带的半高宽增加, 颗粒化学异相性增强; ID1/IG逐渐减小, 颗粒中有序石墨结构含量增加, 石墨化程度提高。 引入EGR会使得颗粒D1带的半高宽增加, 颗粒化学异相性增强; ID1/IG升高, 颗粒有序石墨结构含量减少, 石墨化程度降低, B0, B50和B100颗粒的ID1/IG在应用EGR前后分别降低了约8.5%, 10.6%和11.8%。 六种颗粒的缺陷类型主要属于石墨烯层边缘缺陷, 掺混生物柴油和引入EGR均会使得颗粒碳层边缘缺陷浓度增加, 颗粒中挥发性有机物的官能团含量增加, 增强了颗粒氧化活性。 掺混生物柴油使得颗粒石墨微晶尺寸增加, EGR使得颗粒石墨微晶尺寸减小, 生物柴油和EGR对柴油机颗粒石墨晶格C—C键长影响不大, C—C键长约为0.142 nm。
拉曼光谱 颗粒 生物柴油 柴油机 废气再循环 Raman spectrum Particulate matter Biodiesel Diesel engine Exhaust gas recirculation 光谱学与光谱分析
2016, 36(8): 2505
