1 中国科学技术大学物理系, 安徽 合肥 230026
2 湖北开放大学, 湖北 武汉 430074
3 华中科技大学武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430073
悬浮力学振子是近年来发展起来的新型高灵敏的力学探测手段, 相比于固态力学振子, 悬浮系统由于和外部环境完全没有物理接触, 有着非常高的品质因子, 在弱力测量, 波函数塌缩测量等方面非常具有潜力。讨论了反馈冷却的机制, 利用NdFeB永磁体对乙二醇600液滴实现了抗磁悬浮, 并且用一个微线圈对其两个振动模式进行了反馈冷却, 在常温300 K和真空环境10-5 mbar中达到了实现了几百mK量级的冷却。实验结果与理论预测的最低有效温度吻合, 为将来深入研究宏观量子现象提供了一个良好的平台。
悬浮力学振子 抗磁悬浮 反馈冷却 有效温度 高真空 宏观量子现象 levitated mechanical resonator diamagnetic levitation feedback cooling effective temperature high vacuum macro quantum phenomena
强激光与粒子束
2022, 34(8): 084005
强激光与粒子束
2020, 32(8): 084001
1 中国科学院力学研究所 高温气体动力学国家重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学 工程科学学院, 北京 100049
3 光学辐射重点实验室, 北京 100854
高真空羽流指空间目标上火箭发动机在高真空环境工作时产生的燃气射流迅速膨胀扩散流动状态。这种急剧膨胀的羽流会对空间目标产生冲击、侵蚀, 其产生的辐射特性已应用于空间目标的探测、识别。基于无碰撞的自由分子流理论模型对高真空羽流的流场进行了快速预测分析方法研究, 获得了高真空羽流的膨胀、扩散分布特性, 得到了符合认识的流动规律结果, 在计算得到高真空羽流流动参数的基础上, 采用佛奥特线型函数描述稀薄气体的展宽, 结合逐线积分法+视在光线法计算得到高真空羽流的辐射特性。研究结果表明: 高真空羽流的轮廓特性及扩散分布是由喷管出口的点源强度所决定的, 点源强度越强, 羽流扩散的越厉害, 同时轴线上无量纲的密度、温度越高; 喷管出口温度相同时, 高真空羽流辐射强度随点源增加而增强;出口速度相同时, 羽流辐射强度随点源增加而减小;在点源强度相同时, 羽流辐射强度与推力正相关。
高真空羽流 解析解 点源强度 流动特性 红外辐射 vacuum plume analytical gaskinetic solutions exit speed ratio flow characteristics infrared radiation 红外与激光工程
2020, 49(1): 0104003
1 北京卫星环境工程研究所, 北京 100094
2 中国空间技术研究院 通信卫星事业部, 北京 100094
为满足光纤光栅传感技术在高真空热环境下的应用, 分析了丙烯酸酯和聚酰亚胺2种不同涂覆层单模紧套光纤作为传输光纤, 在高真空热环境下对FBG峰值功率的影响, 并进行了实验验证。首先, 设计了高真空热环境下传输光纤等效模型; 接着, 设计了不同涂覆层光纤传输损耗特性影响实验方案, 搭建了硬件在环检测平台; 最后, 进行了实验验证, 探索了在高真空热环境条件下, 不同涂覆层单模传输光纤随着温度、真空度变化对FBG反射谱功率峰值影响规律。实验结果表明: 真空度从常压降至10-4 Pa水平再恢复至常压, 丙烯酸酯和聚酰亚胺2种不同涂覆层单模传输光纤温度从常温降至-196 ℃再恢复至常温, 历经224 h, FBG反射谱功率峰值均不发生变化, 为光纤传感技术在高真空(压力约为10-4 Pa水平)、热环境(-196~25 ℃循环)中应用提供理论及实验依据。
高真空热环境 光纤光栅 涂覆层 反射谱 high vacuum thermal environment fiber grating cover reflectance spectrum 红外与激光工程
2019, 48(11): 1118002
中国电子科技集团公司第五十五研究所, 南京 210016
基于量子效率仿真研究, 设计并通过分子束外延生长了透射式GaAs光电阴极材料, 制作了透射式GaAs光电阴极组件, 并对其反射率和透射率进行了测试分析。在超高真空装置中制备了透射式GaAs光电阴极, 并实现了整管封接, 得到了GaAs光电阴极量子效率曲线。结果表明, 通过提高窗口层Al组分并降低发射层厚度可有效增强透射式GaAs光电阴极的短波响应, 与标准三代GaAs光电阴极相比, 其蓝绿光波段的探测能力得到了有效提升。
短波响应增强 GaAs光电阴极 超高真空 量子效率 short-wave response enhanced GaAs photocathode ultra-high vacuum quantum efficiency
1 中国科学院 高能物理研究所, 北京 100049
2 东莞中子科学中心, 广东 东莞 523000
在散裂中子源注入系统工作过程中, 剥离膜是实现负氢离子转换为质子注入加速的关键部件。百nm到μm级厚度的剥离膜超薄易碎, 安装及系统真空获得难度较高, 一直是散裂中子源研究的重点。对比了国外膜片固定方式现状, 通过设计剥离膜辅助安装装置, 实现剥离膜样品批量安装; 通过Fluent仿真分析, 模拟得出膜片在不同进出口压差下真空获得过程中的压力分布、膜片附件空气扰动及系统空气流动, 制定在不破坏剥离膜的前提下真空获得方案, 并获得剥离膜系统超高真空环境。
剥离膜 超薄膜片安装 动力学分析 超高真空获得 膜片保护 stripper foil ultra-thin foil mounting dynamic analysis vacuum attainment foil protection 强激光与粒子束
2018, 30(2): 025101
中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
利用国内最大箱式高真空镀膜设备ZZS3600，开展了双离子束辅助反应蒸发技术及光学薄膜厚度均匀性研究。借助MarkⅡ离子源辅助反应蒸发技术，对Ta2O5、SiO2常见的高、低折射率光学薄膜进行了制备与特性分析。结果表明：在蒸发源与沉积基底距离较大的镀膜环境下，具有低能、高束流密度离子源有利于薄膜结构的致密化，薄膜性能的改善。根据大口径光学元件尺寸，结合真空室空间几何配置，开展了行星及单轴转动方式下镀膜膜厚均匀性的研究。行星转动方式下，分析了直径140 cm行星盘工件膜厚均匀性，无修正挡板运行时膜厚不均匀性优于0.4%。单轴转动方式下，分析了200 cm光学元件膜厚均匀性，并通过设计修正挡板将膜厚不均匀性控制在0.6%以内。采用双离子束辅助反应蒸发技术有利于实现高性能大口径光学薄膜的制备。
离子辅助沉积 高真空镀膜设备 大口径光学薄膜 光学特性 膜厚均匀性 IAD high vacuum coating facilities large optical coating optical properties thickness uniformity
南京理工大学 机械工程学院, 江苏 南京 210094
分析了温度在高真空环境下对硅微机械陀螺品质因数的影响机理.阐述了热弹性阻尼的复频率模型和硅材料的温度特性,建立了品质因数温度特性理论模型,并对理论模型进行了仿真验证和实验验证.理论计算得到常温下品质因数的温度系数为-9.76×10-3/℃.利用ANSYS对品质因数的温度系数进行仿真分析,得到常温下品质因数温度系数的仿真值为-9.96×10-3/℃.对硅微机械陀螺进行品质因数温度实验,得到常温下品质因数的温度系数为-9.02×10-3/℃,与理论计算结果相差8.20%.实验结果表明:高真空环境下建立陀螺品质因数温度特性的理论模型可为陀螺的温度误差补偿提供理论依据,为陀螺的优化设计提供实际指导.
硅微机械陀螺 品质因数 温度特性 热弹性阻尼 高真空 silicon micromachined gyroscope quality factor temperature characteristic thermoelastic damping high vacuum
1 北京大学物理学院, 北京 100871
2 量子物质科学协同创新中心, 北京100871
为了开展超高真空拉曼光谱学的研究,我们自主研制了超高真空拉曼光学显微镜.该显微镜作为一个独立单元,可安装到超高真空系统上,对其中的样品进行光学显微成像和微区拉曼散射光的提取和汇集.配合一台JY iHR550光谱仪所做的光谱测试表明,该显微镜对拉曼散射光的提取和汇集能力在光谱分辨、信噪比和低波数性能等方面均已达到国际商用仪器的水平.将此显微镜集成到一套超高真空系统上,初步研究了加热、通电对石墨烯拉曼光谱的影响和石墨烯的光电效应,得到了令人满意的实验结果.
拉曼光谱 拉曼光学显微镜 超高真空 石墨烯 Raman spectrum Raman optical microscope ultrahigh vacuum graphene
