盐害是多孔材质文物中较普遍、 较严重的病害。 可溶盐在复杂的水盐活动中会持续对文物本体造成破坏。 精确鉴别文物中可溶盐的种类是研究文物盐害机理、 开展盐害治理、 设计开发相应的文物保护材料的必要前提。 为此, 建立了一套文物中可溶盐提取和鉴定的操作流程, 通过离子色谱（IC）、 光学显微镜、 红外光谱（FTIR）、 拉曼光谱（Raman）、 扫描电子显微镜（SEM-EDS）等多种技术方法的优化组合, 实现对文物中常见可溶盐的精确鉴别。 研究表明, NaCl可通过IC（浸出液中含有Na+、 Cl-）、 显微观察（立方晶体）以及SEM-EDS（主要含有Na、 Cl元素）进行鉴别; CaCl2可通过IC（Ca2+、 Cl-）以及SEM-EDS（Ca、 Cl元素）进行鉴别; Na2SO4可通过IC（Na+、 SO2-4）、 显微观察（丛状或团簇状晶体）、 FTIR（主峰1 134、 637、 615 cm-1）、 Raman（主峰993 cm-1）以及SEM-EDS（Na、 S、 O元素）进行鉴别; CaSO4可通过IC（Ca2+、 SO2-4）、 显微观察（六棱柱状、 针状或棒状晶体）、 FTIR（1 144、 668、 603 cm-1）、 Raman（1 017 cm-1）以及SEM-EDS（Ca、 S、 O元素）进行鉴别; NaNO3可通过IC（Na+、 NO-3）、 FTIR（1 379、 1 353和837 cm-1）、 Raman（1 071 cm-1）以及SEM-EDS（Na、 N、 O元素）进行鉴别; Ca(NO3)2·4H2O可通过IC（Ca2+、 NO-3）、 FTIR（1 437、 1 367、 1 047 cm-1）、 Raman（1 059 cm-1）以及SEM-EDS（Ca、 N、 O元素）进行鉴别。 另外, 通过显微形貌观察可直接鉴别出立方块状的NaCl, 丛状、 团簇状或薄片状的Na2SO4, 以及六棱柱状、 针状或棒状的CaSO4。 CaCl2、 NaNO3、 Ca(NO3)2·4H2O具有强吸湿性, 暴露在室温下有快速潮解现象, 据此可判断结晶盐中是否含有强潮解盐。 该鉴别技术组合使用常见仪器设备, 成本较低, 简单易操作, 结果可靠, 可用于不同材质文物中可溶盐的精确鉴定, 具有较好的应用推广前景。

重庆市市委会办公大楼旧址前有一组露天存放的清代砂岩石狮子, 表面覆盖着黑色硬壳状物质, 发生大面积脱落, 起翘和卷曲。 为了揭示黑色硬壳状结构组成, 研究其形成过程及对文物产生的影响, 利用环境扫描电子显微镜(SEM), X-射线衍射仪(XRD), X-射线荧光光谱仪(XRF), 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和X-射线光电子能谱(XPS)对黑色硬壳及文物表层砂岩样品进行了检测分析研究。 结果发现: 黑色硬壳断面Mapping元素分布图显示其分为底漆层, 中间层和表层, 系石刻早期封护层的老化产物; 中间层含有立德粉(硫化锌和硫酸钡), 黑色外观源于表层中含铅颜料(铅白)变色形成黑色硫化铅及树脂碳化所致; 红外光谱与光电子能谱显示出黑色硬壳中含有强的羟基(—OH)特征峰, 说明封护层中有机物老化后形成了大量羟基, 从而增强了自身亲水性, 造成易吸水溶胀与干燥收缩情况, 导致大面积脱落, 起翘和卷曲现象; 黑色硬壳起翘和卷曲部位与下层石刻表面之间形成了易于积水的微空隙, 能够聚集雨水中的有害物质, 造成石刻表层岩石发生腐蚀, 例如黑色硬壳背面及下层岩石表面中高含量硬石膏(CaSO4), 经生水化作用后转化为石膏(CaSO4·2H2O), 发生体积膨胀造成岩石表面松动和酥粉。 因此, 当露天文物表面上封护层已老化时, 及时地进行清除是十分必要的。

熔石英材料因加工产生的表面缺陷是造成其在实际应用过程中抗激光损伤能力下降的主要原因。利用CO2激光对石英表面特征缺陷进行定点局部高温熔融修复的技术研究, 结果发现这种熔融修复可明显减小熔石英表面缺陷尺度并改善缺陷内结构质量。通过对修复后的表面缺陷进行损伤阈值考核发现, 熔石英表面200 nm深度左右的划痕在修复后损伤阈值提升1倍左右, 横向尺度10～100 μm内的表面初始坑状损伤点的损伤扩展阈值和相同辐照通量下的抗辐照次数也获得明显提高, 从而证实了利用CO2激光局部定点修复以提高熔石英负载能力、延长使用寿命的可行性。

为了提高熔石英基片对351 nm短波长激光的损伤阈值,采用光栅式扫描方式,利用CO2激光器输出10.6 μm波长的激光,对氢氟酸蚀刻后的小口径熔石英基片表面进行功率周期递增的辐照扫描。结果表明,经过CO2激光预处理后的熔石英基片,表面微观形貌得到了有效改善; 利用S:1的方法测量熔石英基片损伤阈值。结果发现,在中度激光抛光的程度下,其零概率损伤阈值提高了30%左右,且对透射波前没有造成不利影响,从而证明了CO2激光预处理提高熔石英基片抗激光损伤能力的有效性。

激光预处理是使膜层提高损伤阈值的一种有效手段,现在流行的激光预处理机理模型之一是缺陷消除模型.实验从对元件膜层激光预处理前后各项参数的对比出发,分析了激光预处理对膜层的影响,说明了光学元件膜层激光预处理的过程,是对膜层去除缺陷、固化、洁净的过程.

光学元件是高功率大能量强激光系统的基石,光学元件管理也就成为一个重要环节.由于高功率激光系统涉及的光学元件种类多,数量大且参数各异,并且要管理光学元器件的进、出库、各类文字性记录及各种检测数据资料,特别是为了适应今后的必学元件的动态跟踪及全寿命管理的需要,建立一套有效的光学元件管理系统势在必行.为了实现管理的自动化,本文介绍了大型激光装置中光学元件的管理流程,并对相关工作的实现提出了相应的要求.

光学元件经过激光预处理后,其抗激光破坏能力最大提高2倍以上 ,系统研究激光预处理机理和工艺,能安全可靠地提高光学元件损伤阈值,提升高功率激光 系统的能量密度.研究了几种sol-gel膜、PVD膜在预处理前后膜层表面的变化(损伤形貌 )以及损伤阈值的增幅,发现预处理过程膜层仍然发生了一定程度的轻微损伤,这种损伤和膜层本身缺陷、激光参数密切相关,预处理过程可逐步消除膜层缺陷.

波前功率谱密度PSD(Power Spectral Density)能定量给出波前畸变的空间频率分布、限定波纹度和粗糙度指标,全面反映ICF驱动器对高功率激光光学元件加工质量的特殊要求.给出了波前功率谱密度PSD的定义及计算方法,并使用大口径相移干涉仪作为波前检测仪器,对光学磷酸盐钕玻璃透射波前进行了测试实验,获得波前一维PSD分布,证实功率谱密度为高功率激光光学元件波前参数的一种有效表征方式.同时,还对PSD与均方根RMS之间的关系进行了初步的讨论.

用波长1.06μm的激光透射反射自动扫描装置扫描了激光辐照前后薄膜的反射比和透射比.薄膜样品的工作波长为1.06μm.将扫描结果与相衬显微镜观察到的形貌相对照.实验结果表明,用透射反射扫描法不仅能反映出相衬显微镜所能观察到的损伤,而且也能发现某些显微镜所不能发现的损伤.由于透射比和反射比可以反映出薄膜对激光的传输性能,因此也能反映出薄膜能否继续工作,以此来判定损伤与否.因此用透射反射扫描法可以作为检测损伤的手段,由于简单易行,可以在线检测.避免目前损伤测试工作中繁重的人工操作.

对UBK7玻璃在波长为1.064μm的短脉冲激光作用下产生的损伤进行了研究。通过对体损伤的形貌的相衬显微镜观测,发现体内和后表面炸裂点间的丝状损伤,从而提出后表面缺陷导致体损伤的理论解释。同时分析了表面损伤和体损伤的机理,对后表面损伤阈值低于前表面的原因作了讨论。