河南科技大学 材料科学与工程学院,河南 洛阳 471000
采用水热法和电化学沉积法，成功制备了包覆有SnO2纳米颗粒的WO3纳米棒阵列薄膜，退火处理后形成WO3/SnO2异质结复合薄膜。通过改变SnO2的沉积时间得到了复合薄膜的最佳制备条件。采用XRD，FESEM对WO3/SnO2复合薄膜的物相和形貌进行了分析，通过电化学工作站对WO3/SnO2复合薄膜的光电性能进行了研究，结果表明，电沉积时间为120 s时，WO3/SnO2复合薄膜具有最小的阻抗，且在0.6 V的偏压下光电流密度为0.46 mA/cm2，相比于单一WO3纳米棒薄膜，表现出更好的光电化学性能。
复合薄膜 电沉积 光电性能 WO3 WO3 SnO2 SnO2 composite film electro-deposition photoelectric property
硅锰渣是硅锰合金生产中产生的主要固废，对环境产生巨大威胁，现行处理工艺消纳能力有限，亟需探索新的处置方法。以硅锰渣为原料、不外加成核剂，采用Petrurgic烧成法制备硅锰渣微晶铸石，讨论了晶化温度、晶化时间对成品物相组成及性能的影响规律，从而得到最佳热处理制度。结果表明：将热熔渣冷却至950 ℃保温60 min和760 ℃退火处理，能够制备出性能优良的微晶铸石。所得微晶铸石结构致密，析出的晶相主要为辉石族矿物，包括透辉石和铝透辉石，其次是钙长石和硅灰石，具有较好的综合性能，其体积密度可达3.11×103 kg·m-3，显微硬度达8.77×103 MPa，抗折强度和抗压强度分别为86 MPa和222.9 MPa。
硅锰渣 微晶铸石 热处理工艺优化 力学性能 silico-manganese slag microcrystalline cast stone heat treatment process optimization mechanical properties
1 山东省济宁市生态环境局, 山东 济宁 272004
2 山东省生态环境监测中心, 山东 济南 250013
3 呼和浩特市生态环境监控中心, 内蒙古 呼和浩特 010010
4 合肥中科光博量子科技有限公司, 安徽 合肥 230088
5 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室, 北京 100029
6 解放军陆军炮兵防空兵学院基础部, 安徽 合肥 230031
大气气溶胶通过直接效应影响到达地表的辐射量以及间接效应影响云的生消和降水等过程, 还因其含有的各种有毒物质颗粒, 影响城市能见度, 导致霾过程频发, 而这些颗粒进入人体会对人体健康造成一定危害。 利用济宁市2018年—2019年期间多台气溶胶激光雷达的垂直观测廓线数据与区域空气质量监测数据, 分析了不同大气污染过程中的颗粒物时空演变特征。 结果显示, 济宁市夏季的细粒子污染存在一定的区域差异性, 主要呈现两种日变化特征。 一种是部分区域在夜间消光强, 白天消光弱, 主要是因为夜间受到湿度偏大与污染源排放叠加的影响; 另一种是部分区域白天消光相对较强且整体无明显日变化特征, 原因在于周围污染源较少且受人工湖的影响。 此外, 近地面气溶胶消光系数变化显示辰欣制药站与金马酒店站附近颗粒物浓度相对更高。 沙尘观测结果显示, 济宁市的沙尘天气多出现于4月和5月, 沉降过程中颗粒物浓度可高达平时浓度的5倍。 同时对比扫描观测结果显示, 局地污染的轮廓无规则、 范围小、 突发且消光很强, 而大范围污染过程则轮廓面积大且其消光逐渐增大。
激光雷达 气溶胶 沙尘 大气污染 变化特征 Lidar Aerosol Dust Air pollution Variation characteristics 光谱学与光谱分析
2022, 42(11): 3467
1 现代建筑工程装备与技术国际合作联合实验室, 沈阳 110168
2 沈阳建筑大学机械工程学院, 沈阳 110168
利用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在碳化硅基底上制备金刚石薄膜, 采用场发射扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、原子力显微镜研究了在不同甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜表面形貌及物相组成, 在干摩擦条件下通过往复式摩擦磨损实验测试并计算了已制备金刚石薄膜的摩擦系数和磨损率, 结合物相分析及摩擦磨损实验结果分析了甲烷浓度的改变对金刚石薄膜摩擦磨损性能的影响。结果表明, 由于甲烷气体含量的升高, 金刚石薄膜结晶质量下降, 薄膜由微米晶向纳米晶转变。摩擦磨损实验结果显示: 3%甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜耐磨性较好, 磨损率为2.2×10-7 mm3/mN;5%甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜摩擦系数最低(0.032), 磨损率为5.7×10-7 mm3/mN, 制备的金刚石薄膜的耐磨损性能相比于碳化硅基底(磨损率为9.89×10-5 mm3/mN)提升了两个数量级, 显著提高了碳化硅基底的耐磨性。
金刚石 甲烷浓度 摩擦磨损 热丝化学气相沉积 碳化硅基底 耐磨性 磨损率 摩擦系数 diamond methane concentration friction and wear hot filament chemical vapor deposition silicon carbide substrate wear resistance wear rate friction coefficient
1 中国计量科学研究院 前沿计量科学中心, 北京 100029
2 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
3 北京理工大学 光电学院 目标仿真实验室, 北京 100081
4 中国计量大学 计量测试工程学院, 杭州 310018
国际单位制中温度基本单位“开尔文”的重新定义致使温度测量逐步实现国际协议温度标准与热力学温度标准的融合。基于铯133原子直接吸收光谱的多普勒展宽测温可实现芯片尺度室温范围的热力学温度测量, 但其拟合残差及不确定度受限于测量激光的功率稳定性, 针对此问题, 提出在外腔扫描式激光器的频率稳定基础上, 利用声光调制器以及高速比例-积分控制器构建闭环功率稳定系统, 提升并评价了测量激光光束的功率稳定性。实验证明测量光束在10mW微弱功率条件下相对噪声强度达到-126dB/Hz,30min内功率稳定性达到0.008%。上述激光功率稳定性有效减小了拟合残差以及不确定度, 为实现芯片尺度、在线免标定的热力学温度传感奠定基础。
多普勒展宽测温 热力学温度 功率稳定 相对强度噪声 doppler broadening thermometry thermodynamic temperature power stability relative intensity noise
Author Affiliations
Abstract
1 Center for Advanced Measurement Science, National Institute of Metrology, Beijing 100029, China
2 College of Metrology & Measurement Engineering, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
3 School of Optoelectronics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
Atomic Doppler broadening thermometry (DBT) is potentially an accurate and practical approach for thermodynamic temperature measurement. However, previous reported atomic DBT had a long acquisition time and had only been proved at the triple point of water, 0°C, for the purpose of determination of the Boltzmann constant. This research implemented the cesium atomic DBT for fast room temperature measurement. The Cs133 D1 (6S1/2 → 6p1/2 transition) line was measured by direct laser absorption spectroscopy, and the quantity of thermal-induced linewidth broadening was precisely retrieved by the Voigt profile fitting algorithm. The preliminary results showed the proposed approach had a 4 min single-scan acquisition time and 0.2% reproducibility. It is expected that the atomic DBT could be used as an accurate, chip-scale, and calibration-free temperature sensor and standard.
020.1335 Atom optics 300.6210 Spectroscopy, atomic 120.6780 Temperature Chinese Optics Letters
2019, 17(6): 060201
1 中国计量大学 计量测试工程学院， 浙江 杭州 310018
2 中国计量科学研究院 热工计量科学研究所， 北京 100029
3 北京理工大学 光电学院， 北京 100081
4 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
玻尔兹曼常量的定值致使温度测量逐步从协议温标向热力学温标过渡。为实现一种量子化的热力学温度测量传感方案，利用直接吸收光谱方法精密测量铯133原子D1(6S1/2→6P1/2)跃迁吸收谱线，依据谱线多普勒展宽分量获得原子气体在该平衡态下的热力学温度。实验验证将外腔扫描激光器输出频率锁定于精密波长计，实现1000s稳定时长条件下10-9量级的频率稳定度; 通过振幅型声光调制器闭环控制实现优于1000∶1的测量信噪比; 通过福格特线型拟合得到多普勒展宽半高全宽宽度。在室温条件下，初步结果显示温度测量误差为0.12%。由此验证了基于原子直接吸收光谱的多普勒展宽测温方法可用来实现芯片尺度、免标定的热力学温度测量。
热力学温度测量 多普勒展宽 直接吸收光谱 铯133原子D1线 thermodynamic temperature measurement Doppler broadening direct laser absorption spectroscopy Cs133 D1 line
利用中国气象局南京综合观测基地的微脉冲激光雷达对南京北郊的气溶胶特性进行了常规的观测,并计算了气溶胶的退偏振比,反演了气溶胶的消光系数,分别得到气溶胶退偏振比及消光系数廓线。分析了不同天气情况下退偏振比和消光系数变化趋势的关系,发现退偏振比和消光系数有一定的相关性,即粒子非球形的程度对其消光的大小有一定的影响。初步探测结果发现:在同一个时刻,晴天和雾霾天时二者变化趋势相同,探测到水云时二者变化趋势相反,探测到冰相云时二者变化趋势相同,研究表明:当探测到气溶胶和冰相云时,粒子的非球形特性越明显其消光系数越大;当探测到水云时,粒子越近似球形其消光系数越大。
气溶胶 退偏振比 消光系数 aerosol depolarization ratio extinction coefficient
X射线数字化成像系统的不足主要表现在成像末端耦合约束、微焦点约束瓶颈以及单光子成像缺陷与量子噪声约束等方面, 利用传统的数字图像处理手段很难实现有效的图像滤波, 而复杂的滤波算法进一步限制了其工程使用效果。为了提高X射线成像系统的光学传递能力与系统抗噪声能力, 本文首先以热激发X辐射源与X射线像增强器为例, 从系统层面探索成像遇到的诸多技术瓶颈, 并在此基础上提出了一种针对X射线成像的积分滤波方法。然后, 将空间频率固定的铅制光栅作为被测目标, 通过改变中继光学耦合系统的物像关系使得像方空间频率在一定区间内连续改变, 进而通过大量的实验数据实现在不同积分时间条件下的光学传递函数精确拟合。接着, 分别从光学传递函数积分效果与归一化后的基频传递特性的角度验证了该滤波方法可以有效压制热触发源引入的量子噪声, 避免图像产生单光子成像缺陷。实验数据表明: 该方法可以提升系统成像的光学传递能力。最后, 通过帧叠加与积分滤波的对比效果验证了该滤波方法的优越性。
X射线 对比度 积分滤波 调制传递函数 像增强器 X-ray contrast integrator filter modulation transfer function image intensifier
1 长春理工大学理学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学空间光电技术研究所,吉林 长春 130022
3 吉林交通职业技术学院电子信息分院，吉林 长春 130022
4 长春理工大学计算机科学与技术学院,吉林 长春 130022
入射激光光轴检测分辨率主要由固有分辨率和细分精度两部分组成，但大气信道二次调制会直接引入误差进而影响光轴检测的检测精度。为了降低光轴检测系统对大气信道环境的敏感程度，首先CCD光轴检测系统和四象限(4QD)光轴检测系统作为两种典型的光轴检测系统其检测模型被分析，并推导在大气环境中其分辨率、固有分辨率、细分精度与光斑尺寸之间的关系。接着以4QD检测模型为例，指出信标光的信噪比和光轴偏移量是影响光轴检测系统的重要技术参数。最后通过一个野外光轴对准试验验证了光轴细分精度对大气干扰敏感，而固有分辨率受大气影响不大，可以改变光斑尺寸来改善光轴检测系统对大气干扰的敏感程度。
无线激光通信 野外对准 光轴检测 wireless laser communication wild pointing axis detection
