强激光与粒子束
2023, 35(8): 081001
1 东北大学冶金学院, 沈阳 110819
2 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司, 洛阳 471039
3 中民驰远实业有限公司, 营口 115100
分别以Y(NO3)3·6H2O、CaCO3为钇源和钙源, 以CO(NH2)2为燃料, 采用低温自蔓延燃烧合成(LCS)法制备复合Y2O3包覆CaO粉体, 合成粉体经煅烧、压制、干燥、烧结后制备出复合CaO-Y2O3材料, 考察了钙钇摩尔比对复合材料结构及性能的影响。结果表明: 所制备的复合粉体具有良好的包覆性。钙钇摩尔比为2∶1时材料物理性能最佳, 其相对密度达到96.56%, 显气孔率为1.32%, 常温耐压强度为270.0 MPa, 热震循环5次后试样残余强度保持率为88.39%, 大气环境下21 d后的水化增重率为0.75%。
耐火材料 LCS法 抗水化 致密度 CaO CaO Y2O3 Y2O3 refractory material LCS method hydration resistance density
1 湖北文理学院机械工程学院，湖北 襄阳 441053
2 湖南工业大学机械工程学院，湖南 株洲 412007
根据面齿轮材料18Cr2Ni4WA的飞秒激光扫描加工中的温度传递过程，建立了三温传热模型，并建立了扫描加工中的多脉冲能量累积模型。仿真分析了改变激光能量密度对烧蚀材料时电子晶格温度的变化，多脉冲加载下电子、晶格和材料表面最高温度的变化，以及改变扫描速度和扫描间距对加载能量的变化，结果表明随着能量密度的增大，电子最高温度从37000 K上升至44000 K、最终平衡温度从17000 K上升至22000 K。在多脉冲的加载下，随着能量密度的增大，电子最高温度也有一定程度的增大，并且材料表面最高温度的平衡温度也会增大，从2600 K上升至3250 K。随着扫描速度和扫描间距的增大，多脉冲累积能量有一定的减小，能量分布尺度在增大。试验分析了不同能量密度、扫描速度和扫描间距对飞秒激光烧蚀面齿轮材料的影响，并对烧蚀形貌进行了粗糙度分析，结果表明，当能量密度为4.34 J/cm2、扫描速度为300 mm/s、扫描间距为18 μm时，烧蚀形貌质量较好。该研究为提高飞秒激光扫描加工面齿轮材料的表面形貌质量提供了研究基础。
激光光学 飞秒激光 三温传热模型 扫描速度 能量累积效应 扫描间距 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0914004
1 成都理工大学 工程技术学院，四川 乐山 614007
2 光电信息控制和安全技术重点实验室，天津 300308
3 核工业西南物理研究院，成都 610225
为研究红外探测系统受激光辐照后的热效应与二次热辐射对探测器成像的影响，使用Ansys软件对红外探测器进行热辐射仿真和有限元结构仿真；采用黑体辐射定律和DO辐射计算模型模拟计算探测器内光学系统在不同激光辐照度下的温度随时间变化情况以及探测器内部温升对靶面成像的二次热辐射干扰情况；采用热弹性力学模型仿真计算探测器内部的热应力和热变形情况。结果表明：探测器受到1.06 μm激光照射，矫正镜激光辐照度在50 W/cm2时，靶面受到二次热辐照度在0.6 s时达到100 μW/cm2的量级，使红外探测器达到饱和；探测器受激光辐照后系统最高温度出现在矫正镜中心处，拟合得到系统最高温度与受照时间函数关系，可预测探测器升温结构破坏；最大热变形出现在矫正镜背面中心处，由外向内形成不等附加光程差，干扰探测器的成像效果；最大热应力出现在矫正镜前面中心处，得到最大热应力与激光辐照度间的线性关系曲线，为矫正镜热应力破坏提供预测参数。
红外探测 成像质量 DO辐射模型 热弹性力学模型 二次热辐射 infrared detection image quality DO radiation model thermoelastic model secondary heat radiation 强激光与粒子束
2023, 35(2): 021003
强激光与粒子束
2022, 34(8): 081004
湖南工业大学机械工程学院，湖南 株洲 412007
针对传统面齿轮加工方式的局限性，本文提出了基于飞秒激光精修面齿轮的新型加工方式。采用飞秒激光对面齿轮进行单因素实验和正交实验，结果表明，在激光功率、重复频率、扫描速度、扫描道间距和离焦量等因素中，激光功率对扫描道烧蚀深度和齿面粗糙度的影响最大，扫描道间距的影响最小。利用回归模型预测扫描道烧蚀深度和齿面粗糙度，并利用仿真模型预测扫描道烧蚀深度，将两种模型的预测结果与参数优化后的激光实验结果进行对比，结果发现最大相对误差均在合理范围内。本文研究结果可为飞秒激光精微烧蚀面齿轮提供理论指导。
激光技术 飞秒激光 工艺参数 正交实验 回归模型 仿真分析 齿面形貌 中国激光
2022, 49(16): 1602012
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191
针对现有盲道识别算法实时性较差的问题，提出一种基于边界跟踪的高实时性盲道识别算法，主要包括精确识别和跟踪识别两个步骤。精确识别步骤主要计算初始帧的灰度共生矩阵，并通过聚类和Hough变换提取图像中盲道的边界直线。之后的跟踪识别步骤利用前一帧盲道边界位置估计当前帧边界所处的小范围ROI(感兴趣区域)，在该区域中利用图像灰度梯度特征提取盲道边界位置，并通过判断前后帧盲道边界两侧颜色分布一致性检验跟踪的有效性：一致则有效，继续进行跟踪识别；反之转向精确识别步骤。对该算法进行多次实验，正常光照下每帧图像中盲道的精确识别和跟踪识别时间分别约为0.8 s和0.1 s，综合平均每帧识别时间显著降低，且盲道识别率达到90%以上，同时在阴影环境下的适应性良好。实验结果表明本文算法在保证识别率的前提下可显著提高盲道识别的实时性。
盲道识别 高实时性 边界跟踪 视觉导盲仪 blind sidewalk recognition highly real-time boundary tracking visual travel aids
1 武汉产品质量监督检验所, 武汉 430048
2 中南民族大学 电子信息工程学院, 武汉 430074
采用旋涂法在洗净的玻璃衬底上制备了醋酸锌薄膜, 并进一步在空气中退火获得了氧化锌(ZnO)薄膜, X射线衍射分析显示退火后获得的ZnO薄膜具有c轴(002)择优取向生长特性。通过水热法以ZnO薄膜为种子层, 生长了ZnO纳米杆阵列。研究了在相同的ZnO种子层、前驱液浓度和生长温度条件下, 不同生长时间对ZnO纳米杆形貌的影响。扫描电子显微镜照片显示, 随着生长时间的增加, ZnO纳米杆阵列的生长具有阶段性规律, 并且在经过52h生长后得到了顶端中心被溶解的ZnO纳米管。分析认为该现象和前驱液中Zn2+离子和OH-离子的浓度变化有关, 同时也和ZnO的非极性结构有关。
氧化锌 水热法 纳米杆 纳米管 ZnO hydrothermal method nanorods nanotubes
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 四川大学 原子与分子物理研究所, 成都 610065
以葡萄糖为还原剂，天然石墨片为原料，采用Hummer法制备了石墨烯粉末(Graphene);并以该产物、KMnO4和HCl为原料，采用水热法制备了MnO2/Graphene复合材料。用扫描电子显微镜和X射线衍射对所制备的复合材料进行了表征，结果表明，水热法制备的MnO2材料为纯的α-MnO2相，且石墨烯粉末的加入并没有影响MnO2的晶体结构。在1 mol/L Na2SO4电解液中进行了循环伏安和计时电位扫描测试，电极材料电化学性能稳定，具有较好的可逆性，在1.27 mA/cm2电流密度下进行充放电测试时，电极比电容为147.9 F/g;再循环1000次后，电极仍能保持稳定的电容，是一种理想的电化学电极材料。
石墨烯 超级电容器 比电容 graphene MnO2 MnO2 supercapacitor specific capacitance 强激光与粒子束
2014, 26(11): 114102
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 四川大学 原子与分子物理研究所, 成都 610065
采用CO2活化工艺对氮掺杂碳气凝胶(N-CA)的结构进行重整, 并系统研究了活化温度对活化氮掺杂碳气凝胶(N-ACA)孔结构及电化学性能的影响。利用N2吸附数据、X-光电子能谱(XPS)和元素分析对样品的结构及元素组成进行表征。结果表明, 随活化温度的升高, N-ACA的比表面积逐渐增大, 其含有的氮原子分数逐渐减少, 吡咯氮含量明显增加。利用循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等测试技术评价了碳气凝胶样品在6 mol·L-1 KOH电解液中的电化学性能, 结果发现, 合理的孔结构与较高的吡咯氮含量是影响电容器比容量的关键因素。在5 mV·s-1扫描速率下测试950-N-ACA电极的比电容值高达267.4 F·g-1, 经1000次充放电后比电容损失值在1.5％以内。
CO2活化 碳气凝胶 吡咯氮 比电容 循环稳定性 CO2 activation carbon aerogels pyrrolic specific capacitance cycle stability 强激光与粒子束
2014, 26(2): 022016
