宁波大学信息科学与工程学院,浙江 宁波 315211
在医疗诊断、目标预警、无损探伤等诸多民用和军用领域中,非接触的实时微波成像技术具有重要研究意义。基于逆散射成像理论,非迭代的反演思路具备天然的实时计算能力,但其成像结果粗糙难以实用。为了提高反演图像质量,提出一种基于稀疏感应电流的实时微波成像方法。该方法利用稀疏先验信息和压缩感知算法求解成像区域中的感应电流,并结合传统非迭代反演框架实现实时成像。全波仿真结果和微波成像系统实验验证了所提方法的有效性。相比于传统非迭代反演结果,所提方法在成像质量和成像速度方面有显著提高,在实时监测、快速成像等场合具有重要应用潜力。
成像系统 微波成像 压缩感知 感应电流 实时 激光与光电子学进展
2023, 60(10): 1011006
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Functional Nano and Soft Materials (FUNSOM), Jiangsu Key Laboratory for Carbon-Based Functional Materials and Devices, Soochow University, 199 Ren’ai Road, Suzhou, Jiangsu 215123, People’s Republic of China
2 Macao Institute of Materials Science and Engineering (MIMSE), MUST-SUDA Joint Research Center for Advanced Functional Materials, Macau University of Science and Technology, Taipa, Macao 999078, People’s Republic of China
Carbon dots (CDs), as a unique zero-dimensional member of carbon materials, have attracted numerous attentions for their potential applications in optoelectronic, biological, and energy related fields. Recently, CDs as catalysts for energy conversion reactions under multi-physical conditions such as light and/or electricity have grown into a research frontier due to their advantages of high visible light utilization, fast migration of charge carriers, efficient surface redox reactions and good electrical conductivity. In this review, we summarize the fabrication methods of CDs and corresponding CD nanocomposites, including the strategies of surface modification and heteroatom doping. The properties of CDs that concerned to the photo- and electro-catalysis are highlighted and detailed corresponding applications are listed. More importantly, as new non-contact detection technologies, transient photo-induced voltage/current have been developed to detect and study the charge transfer kinetics, which can sensitively reflect the complex electron separation and transfer behavior in photo-/electro-catalysts. The development and application of the techniques are reviewed. Finally, we discuss and outline the major challenges and opportunities for future CD-based catalysts, and the needs and expectations for the development of novel characterization technologies.
carbon dots photoelectrochemical properties photocatalysis electrocatalysis transient photo-induced voltage transient photo-induced current References International Journal of Extreme Manufacturing
2022, 4(4): 042001
红外与激光工程
2022, 51(2): 20220022
1 东南大学 电子科学与工程学院 信息显示与可视化国际合作实验室,江苏 南京 210096
2 东南大学 仪器科学与工程学院 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室,江苏 南京 210096
3 东南大学苏州校区 苏州市金属纳米光电技术重点实验室,江苏 苏州 215123
随着光电器件的研究步入微米/纳米尺度,显微激光诱导电流(LBIC)技术作为一种半导体器件的无损、快速、可成像的表征技术得到迅速发展。显微LBIC技术可表征局域光照激励下器件的光电转换性能,起初被用于检测器件中的不均匀性或缺陷。近年来,将显微LBIC技术与其他显微成像技术相关联,进行器件多物理参量的综合表征,为研究微纳尺度上的材料-结构-器件性能关系提供了有效手段。基于这一表征手段的进步,光伏器件中微观晶体结构与性能的关系研究、全新机理的低维光伏/探测器件研究、以及微纳结构的光伏/探测增强研究等均得到了蓬勃发展。文中综述了显微LBIC技术的研究进展,首先介绍显微LBIC的基本模型及分类,随后聚焦于LBIC与其他多种显微成像的关联表征技术,并探讨该类技术在光伏器件和光电探测器件研究方面的应用。最后展望了显微LBIC及其关联成像技术的未来发展方向。
激光诱导电流 微纳结构 光伏器件 光电探测器件 laser-beam-induced current micro/nano structure photovoltaic device photodetector 红外与激光工程
2021, 50(12): 20210424
强激光与粒子束
2021, 33(9): 093001
1 昆明物理研究所, 云南昆明 650223
2 浙江大学硅材料国家重点实验室, 浙江杭州 310027
能够直观地“看到”半导体材料中制作的 p-n结, 对于半导体器件的设计和制造工艺很有意义, 知道 p-n结的厚度及其在样品中的位置, 有利于设计器件的结构、保护膜的厚度、电极的尺寸等, 也可以优化离子注入、表面处理、电路互联等工艺参数。本文用 EBIC(电子束诱生电流)法观察了 InSb半导体器件中的 p-n结。同时观察到了器件中的肖特基结, 其中肖特基结显示出明显的温度特性:温度降低, 肖特基结响应区域扩大, 温度降至 80 K, Cr-InSb肖特基结响应区域可扩展至 47 .m。用离子注入法在 InSb材料中制成的 p-n结其空间电荷区并不呈对称的空间分布, 靠 n区一侧的空间电荷区较薄, 电荷密度较大, 靠 p区一侧的空间电荷区较厚, 电荷密度相对较小。作为一种常用的观察分析工具, EBIC法在观察分析半导体器件结构方面有透视和显微等优点。
电子束诱生电流 肖特基结 p-n结 InSb半导体器件 electron beam induced current, Schottky junction,
西安交通大学 陕西省智能电网重点实验室, 西安 710049
地磁扰动会在高压电网中诱发产生地磁感应电流(GIC),使得电力变压器等发生相继故障,从而导致电力系统崩溃或者引起大停电事故,研究地磁暴条件下电网连锁故障风险评估能够为预防其引起的电网事故提供重要参考。对地磁暴条件下电网连锁故障的机理进行了分析,提出了地磁暴条件下电网连锁故障风险评估流程,该流程可以识别各个地磁暴条件下电网的薄弱环节;利用系统的负荷削减量来评估连锁故障各个阶段对系统的危害,同时利用给定地磁暴条件下该薄弱环节导致电力系统崩溃所削减的临界负荷量来评估其对电力系统的危害。利用IEEE-RTS79系统对于所提出的流程进行验证,验证结果表明所提出流程的可行性和有效性,所得结果可以为量化和防范地磁暴电网风险提供参考。
地磁暴 地磁感应电流 连锁故障 风险评估 负荷削减 脆性理论 geomagnetic storm geomagnetically induced current cascading failure risk assessment load shedding brittleness theory 强激光与粒子束
2019, 31(7): 070015
西安科技大学 电气与控制工程学院, 西安 710054
地磁感应电流(GIC)可能会引起变压器直流偏磁从而威胁电力设备和电网的安全。鉴于GIC计算所需的很多输入参数是不确定变量,全面评估电网GIC水平及对电网的威胁有必要研究GIC的不确定度及GIC对输入变量的敏感度。基于混沌多项式展开(PCE)提出了一种GIC的不确定度量化方法,利用双曲线截断技术进一步提高了计算效率,计算了GIC对输入参数的敏感度指标。以新疆750 kV规划电网为例,利用提出的方法对GIC进行了不确定度量化,得到了GIC的均值和标准差等统计量。根据混沌多项式系数计算了Sobol敏感度指标,得到了GIC对电场幅值和电网直流电阻等输入参数的敏感度。与蒙特卡罗法(MC)相比,此方法在保证精度的前提下大大提高了计算效率。
地磁感应电流 混沌多项式展开 不确定度量化 敏感性分析 稀疏展开 geomagnetically induced current polynomial chaos expansion uncertainty analysis sensitivity analysis sparse expansion 强激光与粒子束
2019, 31(7): 070010
利用单层均匀模型等效非均匀碳纤维复合材料,获得等效电磁参数,进而采用基于全波分析方法的仿真软件研究了碳纤维的排列方向以及入射波参数对传输线终端负载感应电流的影响。结果表明,当导线与碳纤维方向平行时,其场线耦合规律与同电导率导电板上的场线耦合变化规律基本一致,且负载感应电流大于导线与碳纤维正交时的感应电流。当电磁波垂直于复合材料板入射时,负载感应电流大于同等条件下电磁波平行入射时的感应电流。
场线耦合 电磁干扰 感应电流 全波分析 碳纤维复合材料 field coupling to transmission line electromagnetic interference induced current full wave analysis carbon fiber reinforced composite 强激光与粒子束
2019, 31(5): 053201
1 四川大学 电子信息学院, 成都 610065
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
基于理想地面上单导体传输线渐近法,提出了改进的多导体传输线渐近法。与已有多导体传输线渐近法相比,所提方法步骤简单,求解效率高。利用所提方法计算电磁波与不同结构多导体传输线网络之间的耦合,结果与全波分析方法计算结果吻合很好。在此基础上,分析了多导体传输线导线间距对沿线感应电流的影响。结果表明,随着导线间距变化,矩形网络和平行网络沿线感应电流波形变化趋势不同,且当间距大于一个波长后,平行网络和理想地面上相同结构的单导线具有相同的沿线感应电流。
场线耦合 高频 渐近法 多导体 感应电流 传输线间距 field coupling to transmission line high frequency asymptotic approach multiconductor transmission line induced current separation distance between transmission wires 强激光与粒子束
2018, 30(8): 083201