1 武汉工程大学材料科学与工程学院，湖北省等离子体化学与新材料重点实验室，武汉 430205
2 上海征世科技股份有限公司，上海 201700
本文研究了在反应气体中引入不同浓度的CO2对微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法同质外延生长单晶金刚石内应力的影响，并对其作用机理进行了分析。研究发现，随着CO2浓度增加，单晶金刚石内应力逐渐减小，这是由于添加的CO2提供了含氧基团，可以有效刻蚀金刚石生长过程中的非金刚石碳，并能够降低金刚石中杂质的含量，从而避免晶格畸变，减少生长缺陷，并最终表现为单晶金刚石内应力的减小，其中金刚石内应力以压应力的形式呈现。此外反应气体中加入CO2可以降低单晶金刚石的生长速率和沉积温度，且在合适的碳氢氧原子比(5∶112∶4)下能够得到杂质少、结晶度高的单晶金刚石。
单晶金刚石 同质外延 内应力 二氧化碳 single crystal diamond MPCVD MPCVD homogeneous epitaxy internal stress carbon dioxide
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院红外探测与成像技术重点试验室, 上海 200083
理论分析了石英材料内应力对数字太阳敏感器精度的影响机理,对石英样片进行了应力双折射测试,将不同的石英样片装在数字太阳敏感器单机上进行了全视场测试,给出了控制石英材料应力等级的措施。研究结果表明,只有局部内应力集中的石英样片才会产生干扰光斑,这与理论分析结果相吻合。
材料 数字太阳敏感器 局部内应力 应力双折射 精度 激光与光电子学进展
2018, 55(6): 061601
1 中北大学 仪器与电子学院
2 山西省自动化检测装备与系统工程技术研究中心， 太原 030051
针对光纤敏感线圈绕制过程中，不同层绕制张力变化引起其内部应力分布状态不同会导致光纤敏感线圈不能正常使用的问题，通过研究光纤敏感线圈中不同层光纤的受力状态，结合具体的绕制参数，建立对应的物理模型，采用有限元软件对其内部应力进行仿真分析，从而得到光纤线圈内部应力优化的具体方法。通过仿真及数据分析可得: 采用绕制张力逐渐减小的方法能够有效提升光纤线圈在绕制初始阶段内部应力降低的速率，有助于增加其应力较小的层数，缩短应力释放时间，提高其在应用中的可靠性。
光纤敏感线圈 绕制张力 内部应力 应力释放 sensitive optical fiber coil winding tension internal stress stress release
为满足关联成像系统抑制背景的需求，选用Al、Cr和SiO2作为镀膜材料，依据薄膜吸收理论，结合膜系设计软件设计了宽光谱吸收膜，并采用真空沉积技术获得了该薄膜样品.通过真空阶梯式退火，减小了膜层内应力，解决了薄膜牢固度问题；采用交互式分析对测试结果逆向反演，通过优化工艺参量，使膜系中敏感薄层厚度得以精准控制，并减小了膜厚控制误差.制备的吸收膜在400～1 100 nm波段平均吸收率达到99.1%，满足系统使用要求.
薄膜 关联成像 阶梯式退火 逆向反演 内应力 吸收膜 Thin film Correlated imaging Stepped vacuum annealing Reverse inversion Internal stress Absorbing film 光子学报
2016, 45(10): 1031001
1 合肥工业大学 特种显示技术教育部重点实验室, 合肥 230009
2 合肥工业大学 光电技术研究院, 合肥 230009
3 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院, 合肥 230009
建立了光刻工艺中内应力的三维有限元分析模型，采用热-结构耦合分析，研究了胶膜厚度、后烘温度以及降温速率对SU-8胶层中的内应力产生的影响。综合以上因素发现，较胶膜厚度和后烘温度，降温速率对胶膜应力影响最大，降温速率越小，胶膜内应力越小，当降温速率小于6 ℃/h时，进一步降低降温速率对内应力影响不大。根据上述仿真结果进行了全金属光栅的工艺实验，发现与内应力相关的问题得到了有效解决。
全金属光栅器件 光刻 有限元 内应力 粘弹性 full-metal grating photolithography finite element analysis internal stress viscoelasticity 强激光与粒子束
2015, 27(11): 113101
中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621900
在电真空器件的制造过程中，不规则零件的镀镍是关键步骤之一。采用阴极移动技术在不规则零件表面沉积了镀镍层。利用X射线荧光仪、激光共聚扫描显微镜、弯曲阴极法研究了阴极移动对镀层沉积率、表面形貌、孔隙率和内应力等的影响。结果表明：当阴极移动速率在1.5 m/min以上时,可以明显降低不规则零件的针孔现象，但无法完全消除；阴极移动不会影响不规则零件的电沉积速率，但会使镀层的结晶颗粒变大，导致零件表面粗糙度增大；阴极移动可以显著地降低镀层的孔隙率和镀层的内应力，但是与移动的速率关系不大。
电镀镍 阴极移动 电沉积速率 孔隙率 内应力 nickel electroplating cathode movement electrodeposition rate porosity internal stress 强激光与粒子束
2014, 26(5): 055004
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
2 中国科学院大学，北京100049
提出了一种基于磁光调制法测量玻璃内应力方向和大小的方法，并建立了基于磁光调制的内应力测量系统。首先，采用光线追迹的方法，根据偏振光的琼斯矩阵描述方式推导了系统的测量模型; 采用磁光调制器，对信号光束进行正弦交变的磁光调制，将直接测量光强信号改为测量频率信号，提高了测量准确度; 采用磁旋光器，消除了人为操作引起的误差，并通过控制旋光器外加线圈驱动电流的大小，改变调制信号光偏振方向的旋转角度; 最后，对待测样品进行了多次旋转测量。测量结果显示，本方法对玻璃内应力方向的测量准确度为5″，对应力双折射的测量准确度为0.3 nm/cm。得到的结果验证了该方法的有效性和稳定性，显示系统具有稳定性高、准确度高、容易实现工程化等特点。
偏振光 磁光调制 玻璃 内应力测量 磁旋光 polarized light magneto-optical modulation glass internal stress measurement magnetic rotation
1 大连理工大学 精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁 大连 116024
2 大连理工大学 辽宁省微纳米及系统重点实验室,辽宁 大连 116024
针对金属微注塑模具UV-LIGA制作过程中由于SU-8胶内应力过大而引起的胶膜破裂、变形甚至脱落等问题，提出将超声时效技术应用于微注塑模具的制作工艺。首先，利用紫外光刻工艺制备了电铸胶膜，在显影前使用自制的超声时效装置对胶膜进行超声处理。然后，采用无背板生长方法在38CrNiMnMo模具钢基底上直接进行镍金属的电铸生长，讨论并解决了工艺过程中遇到的SU-8胶浮胶变形、非圆形基片的匀胶、胶膜中的气泡以及微电铸层结合不牢等问题。最后，制作出微通道宽度和高度分别为80 μm和35 μm的微注塑模具。实验结果表明，超声时效技术的使用避免了由于SU-8胶内应力过大引起的破裂、变形甚至从基底脱落等缺陷，增强了UV-LIGA技术制作微注塑模具的能力，提高了制作微注塑模具的成功率。
超声时效技术 微注塑模具 UV-LIGA工艺 SU-8光刻胶 内应力 ultrasonic stress relief technology microinjection mold UV-LIGA process SU-8 photoresist internal stress
哈尔滨工业大学 精密工程研究所,哈尔滨 150001
使用有限元方法分析了在激光辐照条件下,KDP晶体已加工表面存在的残余内应力、微裂纹及微孔等多种微纳米加工表层缺陷对晶体激光损伤阈值的影响。通过分析发现:KDP晶体微纳米加工表层缺陷的存在,会影响晶体表面的温度场及热应力场的分布,使入射激光的能量积聚在缺陷附近的很小范围内,造成晶体缺陷处产生局部熔融现象,从而使KDP晶体产生损伤,降低KDP晶体的激光损伤阈值。针对微纳米表层的微裂纹进行了损伤阈值测试实验,结果表明微裂纹的存在会降低KDP晶体的激光损伤阈值(约降低3 J/cm2),实验结果与仿真结果符合得很好。
KDP晶体 激光损伤阈值 微纳米表层缺陷 残余应力 微裂纹 微孔 KDP crystal laser damage threshold micro-nano processing induced surface defects residual internal stress micro-crack micro-pore
考虑到光纤在弯曲后由于内应力的作用会引起的折射率改变，对单模光纤弯曲损耗的理论模型进行了修正，并将修正前后的理论模型的计算结果与实验结果进行比较．结果表明，修正后的理论模型计算结果更加符合实验值，这为分析强弯曲状态下单模光纤的导光特性提供了重要的参考依据．
单模光纤 弯曲损耗 内应力 保角变换 Mono-mode fiber Bending loss Internal stress Conformal transformation
