嫦娥三号粒子激发X射线谱仪红外距离感知方法

粒子激发X射线谱仪(APXS)是我国嫦娥三号卫星月球巡视器的有效载荷之一,其主要目的是对月面土壤和岩石完成就位探测和离线分析,距离感知功能是保障APXS有效探测的一项重要功能。本文首先简要介绍了APXS系统,分析了距离感知功能的特殊要求和约束,然后提出了一种利用响应曲线拐点的新型红外距离感知方法。通过理论推导证明了本方法的算法可行性,并且设计试验验证了本方法。理论分析表明,尽管该方法对工作温度和月面反射率不敏感,但是强烈的太阳红外辐射环境可能引起光敏器件饱和。解决措施是适当降低器件增益并避免太阳光直射。     

TDLAS测量CO2的温度影响修正方法研究

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术测量CO₂浓度时,由于测量氛围温度变化的影响引起气体吸收谱线的线强和线型发生变化,最终导致浓度测量存在较大误差。为了克服温度变化对浓度测量的影响,选用中心波长在1 580 nm的DFB激光器,基于直接吸收法,模拟电厂尾部烟道内的高浓度二氧化碳气体环境,研究了在常温(298 K)和变温(298~338 K、间隔10 K)不同温度工况下CO₂浓度的测量。结果显示,常温浓度测量的最大相对误差为-5.26%,最小相对误差为1.25%,相对误差均方值为3.39%,验证了TDLAS测量系统在常温下有着良好的测量精度和稳定性,但其在变温测量时浓度测量结果误差较大,其最大相对误差已经超过25%。为了修正温度变化对浓度测量结果的影响,适应工业测量的需要,在变温测量基础上利用最小二乘法拟合出测量系统在不同温度下的浓度与气体吸收的修正关系式。经过修正后,CO₂浓度测量的相对误差降到5%以下,相对误差均方值降到3.5%以下。修正结果表明,所提出的修正方法可以有效抑制温度变化对浓度测量结果的影响,显著提高了测量系统在变温环境下的测量精度和稳定性,为TDLAS系统测量CO₂浓度的现场应用提供了理论支持和技术保障。     

MRPC-TOF时间性能和刻度方法的研究

研制的由28个多气隙电阻板室(MRPC)模块构成飞行时间探测系统, 从2003年以来在RHIC-STAR实验上成功运行并获得了大量的实验数据. 为了深入了解MRPC实际运行中的性能,采用质心能量200GeV的Au-Au对撞的实验数据, 对MRPC-TOF的刻度方法进行了深入研究, 主要包括: (1) 对现有的刻度方法做了进一步的改进; (2) 对粒子入射角度等因素进行了修正; (3) STAR径迹重建的位置分辨率对MRPC时间分辨率影响. 用改进后的刻度和修正方法, 计算得到MRPC的本征时间分辨率为大约60ps, 与束流实验结果相近.     

适用于非常规工作环境中热释电型激光能量计的研制

现有的激光能量计传感器灵敏度系数都与其所处环境温度有关,在-50℃～70℃的温度范围内,灵敏度偏差较大,直接影响测量结果。为了达到消除环境温度的影响,采取在不同环境温度下对热释型能量计的灵敏度进行校准的研究方法。该校准方法与普通激光能量计的校准方法的不同之处在于对热释电型能量计进行校准时,温度由室温扩展到-50℃～70℃的温度范围。利用环境试验箱,每隔10℃固定一个温度点,进行激光能量的测量实验,得到各个温度点所对应的灵敏度修正系数,再借助最小二乘法建立起各个温度点上能量计灵敏度系数同环境温度的函数关系,从而实现了-50℃～70℃的温度范围内激光能量的准确计量。研制能直接工作于非常规工作环境下的热释电型激光能量计,对解决激光能量测量的外场需求有一定现实意义。     

基于波叠加法的近场声全息空间分辨率增强方法

提出一种基于波叠加法的近场声全息空间分辨率增强方法. 该方法在波叠加法的基础上,利用全息面声压信号求得布置在全息面附近的虚源面上的简单源源强,再根据求得的简单源源强实现对全息面声压的插值,进而利用插值后的全息面声压数据进行重建. 该方法可以提高近场声全息重建图像的空间分辨率,减少测量工作量,简化测量过程. 通过仿真对影响插值结果的参数进行了分析,给出了合理的选取范围;通过仿真和实验研究验证了该方法的有效性. 关键词： 波叠加法 近场声全息 空间分辨率     

星模拟器星点能量中心修正方法的研究

对星模光学系统中各种像差对几何中心位置的影响及像差对显示星点能量中心位置造成的偏差进行了分析与综合评估.分析结果表明,视场位置越大的星点产生的像点能量越不均匀,重心偏移越明显,系统中慧差和畸变对于星点能量中心影响较大.根据球面镜组成的共轴光学系统性质可知,能量中心的偏移发生在星点所在极半径方向上,因此提出了一种基于极坐标的星点位置修正方法,只需在星点所在方向对极半径进行修正.该方法简化了基于二维坐标轴分区修正的过程,减少了数据计算量.利用极坐标修正方法对星模拟器修正前后的单星位置误差进行了测试,实验结果表明极坐标修正过程较以往修正方法简单快捷,且修正结果更加准确.     

环境和介质对测温结果的影响

建立了一种理论模型和实验方法, 可以有效地修正来自于环境和介质对测温结果的影响。这种修正方法通过计入测温环境对辐射体的衰减系数,可以显著改善以灰体辐射为基础的测温技术的精度和普适性。首先,利用多通道CCD图像光谱仪快速准确地获得给定辐射体在空气中的指纹光谱,并将其等效为一个标准的灰体模型;其次,将该辐射体放入未知的环境和介质中,重复测量该辐射体的辐射光谱,并建立包含待测介质对辐射体的衰减特征的灰体模型。最后,通过对比上述两种情况下的灰体模型,便可精确确定该辐射体在该环境和介质下的温度。通过对处于不同环境和介质下的相同辐射体的系统实验,检验了该测温技术和修正方法的普适性和准确性。     

锗单晶体变温霍尔效应实验数据的处理

采用微机控制和数字式数据采集系统,在变温环境下(77~420 K)对长为6.0 mm、宽为4.0 mm、厚为0.6 mm的锗样品薄片进行霍尔效应相关数据测量;通过对测量的霍尔电压作数据处理得到锗的霍尔系数RH(T)、电导率σ(T)和霍尔迁移率μH(T)与温度的依赖关系.该实验结果对学生理解半导体物理中的相关知识有重要意义.     

氮化铝薄膜的硅热扩散掺杂研究

采用热扩散方法,对AlN薄膜进行了Si掺杂。利用电子能量散射谱(EDS)以及高温变温电导对薄膜进行了分析。EDS测试结果表明:在1 250 ℃的温度下,氮化硅(SiN_x)作为Si的扩散源,可以实现对AlN薄膜的Si热扩散掺杂。高温电流-电压(I-V)测试表明:在460 ℃测试温度下,AlN薄膜在热扩散掺杂以后,其电导从1.9×10^-3 S·m^-1增加到2.1×10^-2 S·m^-1。高温变温电导测试表明:氮空位(V³⁺_N)和Si在AlN中的激活能为1.03 eV和0.45 eV。     

影响压力传感器温度特性的因素分析

压力传感器性能易受温度变化的影响,从而增加了测量结果的误差。文中通过对压力传感器工作原理及结构的介绍,理论分析了影响压力传感器温度特性的因素,并建立一套压力传感器变温校验系统,进而通过实验说明了温度变化对压力传感器信号输出的影响。同时,也对目前国内在低温环境下压力传感器的应用及研究情况进行了介绍。     

均匀取样电磁量能器能量纵向泄漏的修正

研究对铅-闪烁光纤夹层电磁量能器能量纵向泄漏的纠正.对AMS02电磁量能器2002年束流测试的数据进行了分析,用Γ函数拟合的方法和末层沉积能量法对量能器的能量纵向泄漏进行了修正.经过修正后的能量线性变好,能量分辨率显著提高.末层沉积能量法对于能量分辨率的提高效果更为明显.     

长脉冲高能激光能量测试技术的研究

用锥形腔量热式激光能量计,测量了在不同脉冲宽度条件下,脉冲激光能量和激光吸收腔温升之间的关系,并用传统的方法得到不同激光能量对应的温升,并按照有关公式计算得到激光能量,结果表明实际激光能量和按传统方法计算得到的激光能量之间存在较大的差距;我们从理论上分析了由于热辐射、热传导影响,得出锥形吸收腔时间温度曲线关系的数学模型;用该数学模型对测量得到温度时间曲线进行最小二乘法拟合,拟合曲线和实际曲线非常吻合;通过该曲线我们对测量结果进行修正,和传统数据处理方法比较,该方法得到的结果更接近真值.     

基于LOLA系统的能量数据估算激光指向误差

为了获取高精度的月面高程,需要对激光器的指向误差进行准确估计。月球轨道激光高度计(LOLA)在轨工作期间,由于月球昼夜温度相差较大,夜晚的激光指向相对白天存在很大偏移。首先建立光斑偏离接收视场中心时探测器接收能量的理论模型,并基于该模型分析光斑偏移量与相对接收能量的理论关系,进而提出一种基于光斑能量的激光指向误差的估算方法。随后,使用测绘轨道期间(12个月)LOLA经过Aestuum地区产生的能量数据,并将能量数据与估算方法相结合,估算出LOLA在月球夜晚时的激光指向误差在沿轨方向为140.62μrad,在垂轨方向为-413.17μrad,该结果与LOLA地球扫描实验和利用轨道交叉点处高程数据推导的结果基本一致。     

TC2模型中的TC介子对e+e-→(t-)c过程的贡献

计算了Topcolor辅助的人工色模型中的赝标哥尔斯通玻色子对超高能正负电子对撞机上的e+e-→(t-)((c-)t)过程的修正. 发现在质心能量为(s)=200GeV时新物理对该过程的修正结果比标准模型的结果高出约1个量级. 如果选取质心能量为(s)=500GeV得到的结果为σ(e+e-→(t-)c)～10-37cm2.     

双柱型绕法对干涉式光纤陀螺温度性能的影响

通过深入分析光纤陀螺敏感环的特点,提出了一种工艺简单的双柱型(D-CYL)绕法。通过有限元方法仿真分析了双柱型绕法环圈瞬态传热性能,对比分析了在相同变温条件下双柱型绕法与交叉绕法对陀螺性能的影响。结果表明,在对称的温度环境下,双柱型绕法在抑制陀螺温度漂移方面的效果与交叉绕法相当,两者漂移误差均低于0.01(°)/h,与理论分析相符。     

工作于非标准环境下体吸收型激光能量计的研制

研究了能直接工作于非标准环境下的体吸收型激光能量计.由能量计热传导、热对流、热辐射的单位时间热交换方程推导出单位时间内能量计升温过程中热能损失的数学模型,根据数学模型对能量计整个升温过程的热损失进行补偿,使得能量计对于不同脉冲长度入射激光的测量结果重复性由4.7%提高到了0.6%,消除了能量计热损失给测量带来的不利影响.针对环境温度从-40℃变化到70℃测温用铜-康铜热电堆对1℃温差响应电压剧增30%的问题,在环境试验箱进行不同环境温度下的激光能量测量实验,得出了能量计不同环境温度下测量结果的修正系数,并利用最小二乘法建立了修正系数同环境温度之间的函数关系,使得环境温度对测量结果的影响得到了修正.     

伴随着分子内电荷分离的分子内转动模型的时间分辨荧光光谱研究

本文采用时间分辨荧光光谱方法,考查了两种7-胺基香豆类素衍生物分子在不同溶剂中的荧光辐射弛豫过程,研究了环境因素对伴随着分子内电荷转移的分子内转动激发态(TICT)弛豫过程的影响。结果说明TICT态是非刚性香豆素分子激发态无辐射弛豫路径之一,这一过程受到环境介质的极性、粘度和温度的影响。并指出了在考虑粘度影响时,须对DSE理论进行修正,同时提出了TICT态存在位垒的观点。     

全无机钙钛矿CsPbBr3微米棒的变温荧光特性

通过化学气相沉积法(CVD)在云母基底上制备得到CsPbBr_3微米棒,并使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对样品形貌和晶体结构进行表征。采用变温(10～290 K)荧光光谱研究了CsPbBr_3激子发光的温度依赖特性。实验发现,在室温下CsPbBr_3微米棒有两个发光峰,分别为位于2.357 eV、半宽为52 meV的自由激子发光及能量位于2.298 eV、半宽为73 meV的束缚激子发光。从10 K开始,随着温度升高,自由激子的峰位能量单调蓝移,束缚激子的峰位能量在120 K之前单调蓝移,其后趋于平缓。且激子峰半高宽随温度升高而逐渐增大。这种变温荧光特性主要是由于激子和纵向光学声子(LO)的相互作用引起的。本文有助于进一步理解CsPbBr_3光物理特性,对未来高性能光电子器件研究具有指导意义。     

纳米Cu颗粒等温晶化过程的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法和镶嵌原子势,模拟了500个Cu原子(简称Cu₅₀₀) 组成的纳米颗粒的等温晶化过程.利用修正的均方位移、键对分析技术和内在结构(IS) 等方法对该过程中的结构和动力学行为进行分析研究.结果显示:与块体金属不同的是, Cu₅₀₀纳米颗粒在某一温度保温时,其晶化时间并不是一个定值, 而是存在一个统计分布,并且保温温度越低其晶化时间的分布范围越广, 最长晶化时间越长.在低温晶化时, Cu₅₀₀经历了一系列中间构型的转变才达到晶态, 表现出多步晶化的特征.文章作者研究了颗粒的初始构型对晶化进程的影响, 发现颗粒的初始结构特征和能量状态对其随后的晶化过程有着重要的影响, 同一温度下,颗粒初始构型的IS能量越低其晶化时间越长,这一点在低温时尤其明显.     

偏振对光学系统成像质量的影响

通常情况下,评价光学成像系统像质的几个重要参数,如能量集中度(Strehl比)、分辨率、焦深等,都是以标量衍射理论为基础进行计算和分析的.考虑光波的矢量偏振特性,尤其是在高数值孔径系统中,标量衍射的精度已不能满足精度要求.本文讨论了在采用矢量衍射计算方法基础上,上述成像参数的变化,所讨论系统入瞳面各点为偏振方向一致的线偏光或部分偏光,以便于考察偏振对所述成像参数的影响,通过公式推导和数值计算,得出了由于偏振的影响.系统衍射斑能量极大值变小,像面和偏振平行方向分辨率降低,分辨率出现各向异性,只有系统焦深受偏振影响较小.而这些矢量效应会随着系统数值孔径的提高而愈加明显,因此在分析处理数值孔径较高的光学系统时必须使用矢量衍射方法.最后讨论了轴外点衍射斑的计算.