纵振驱动球面弯曲振动超声聚焦系统的聚焦特性*

为了将超声聚焦效应应用于工业加工中的冷却技术中,该文提出一种由夹心式换能器纵向振动驱动球面弯曲振动超声聚焦系统。基于基尔霍夫-亥姆霍兹声场理论分析了由换能器中心面纵向振动和球面弯曲振动组成的复合超声振动条件下的声场聚焦特性,并通过实验进行验证。研究结果表明,该聚焦系统具有显著的聚焦特性,球面弯曲振动将声能汇聚在声场焦区;当声场相位相同时,换能器中心面纵向振动和球面弯曲振动产生的声场在焦区发生叠加,可以进一步提高焦区声压;减小换能器中心面半径和球面曲率半径、增加球面开口半径可以增强复合超声振动的聚焦效果。     

一种球面透镜波前畸变的绝对检测方法

球面透镜的透射波前畸变是影响激光驱动器光束质量的重要参数。采用移相干涉仪检测球面透镜波前畸变时,测量结果的精度受限于标准球面镜头和后置平面反射镜的精度。然而,现有的绝对检测技术仅适用于反射元件。为了满足球面透镜波前畸变的高精度检测需求,提出了一种适用于球面透镜透射波前的绝对检测方法:三位置 平移相减法。详细介绍了三位置 平移相减法的原理,对其进行了模拟仿真和实验验证。仿真结果显示:三位置 平移相减法的仿真误差为10 nm~13 nm,达到高精度测量的理论要求;实验结果表明:三位置 平移相减法可以有效地减小前标准球面镜头和后置平面反射镜对测量结果的影响,该方法对球面透镜的加工和装调具有很好的指导意义。     

光学组件球面定中心

简单回顾光学零件中心偏的定义,产生原因及它对光学系统成象质量的影响。在此基础上,讨论光学组件球面定中心的原理、设备、调整方法和与此相关的问题,最后就光学组件球面定中心工艺的应用前景作了一些展望。     

球面平均值函数及其微分方程的推导

三维波动方程初值问题是数学物理方法课程的重要教学内容.本文讨论球面平均法求解该问题时,球面平均值的定义及其满足的偏微分方程的建立过程.在教材常见推导的基础上,本文提出了球面平均值方程一种更简洁的推导方法.本文的讨论有利于澄清球面平均值函数的含义,为球面平均法以及球坐标系下数学物理方程的教学提供参考.     

氢负离子在变形球面附近的光剥离

利用理论模型成像方法, 对氢负离子在变形球面附近的光剥离进行了研究. 首先, 推导出了光剥离电子通量的计算公式, 然后对电子通量分布和光剥离截面进行了计算.结果表明: 平面效应只在一定范围内对氢负离子的光剥离过程产生影响. 在距离z轴比较近的区域, 球面效应起主要作用, 电子通量分布和光剥离截面与只有球面存在的情况一致, 此时平面效应可以忽略; 距离z轴较远的区域, 平面效应和球面效应共同起作用, 此时变形球面对光剥离过程会产生比较大的影响. 当球面半径和氢负离子到球面之间的距离给定, 随着入射光子的能量增大, 光剥离电子通量的振幅先增大后减小, 然后又慢慢增大, 振荡频率增大.当固定球面与氢负离子之间的距离, 随着球面半径的增大, 光剥离电子的通量趋向于只存在球面的情况.因此, 可以通过改变入射光子能量和球面的半径对氢负离子的光剥离进行调控. 本文的结果对于研究负离子体系在曲面附近的光剥离及光剥离 显微问题的实验研究具有一定的参考价值. 关键词： 理论模型成像方法 光剥离电子通量 光剥离截面 变形球面     

高精度高次非球面最接近球面计算方法

分析了高次非球面与其加工用最接近球面之间的几何关系特点,提出了一种基于1维搜索的高精度高次非球面最接近球面计算方法。该算法可以计算二次或高次凹（凸）非球面的加工用最接近球面半径、球心位置及非球面度。通过计算实例与现有计算最接近球面的方法相比,该算法在计算高次非球面时将最大非球面度从500.8 m减小到30.0 m,在计算二次非球面时计算结果与精确公式法得到的结果一致。计算实例表明该方法计算高次非球面时得到的最接近球面更优、计算精度更高,且适用于任意次非球面最接近球面的精确计算。     

一种测量球面透镜的系列化球径千分尺

提出了一种测量球面透镜的球径千分尺,按不同测量范围形成系列化规格,可手持操作类似于公知的千分尺,既可连续测量又能直读球面曲率半径,适用于生产加工中现场检测的实际需要。     

球面晶体背光成像系统模拟

球面晶体背光成像系统是一种重要的惯性约束聚变诊断技术,为了验证球面晶体背光成像系统性能,优化成像系统结构,利用光线追踪软件SHADOW对该系统背光成像进行模拟,对成像系统参量中成像物体位置、球面晶体弯曲半径和布拉格角等进行了模拟分析。结果表明:布拉格角为57和65的球面晶体背光成像系统,当成像物体厚度或者物体放置的误差a=1 mm,晶体弯曲半径误差R=3 mm,布拉格角误差=0.1 mrad时,在子午面和弧矢面光线追踪模拟的2个成像系统的相对放大率与经过相对放大率公式计算的结果比较吻合,说明参量的微小变化对成像系统的相对放大率影响较小,成像系统性能稳定可靠。     

单液滴正碰球面动态行为特性实验研究

在考虑空气阻力影响,确定液滴撞击球面速度的基础上,对较高韦伯数液滴撞击干燥球面动态行为过程进行了实验研究,分析了球面曲率与韦伯数对液滴撞击行为和铺展因子的影响,并与前人撞击平面结果进行了对比.实验表明,靠近撞击球面时,液滴降落速度出现明显波动;球面曲率对液滴撞击后行为影响明显,曲率较大时,液滴撞击后铺展液膜会超出球面直径并滑落,曲率较小时,液滴撞击后在球面上呈现明显的铺展、回缩、震荡、着附动态变化行为,此时最大铺展因子受曲率影响小,随曲率减小,逐渐趋向于撞击平面时的最大铺展因子;韦伯数对液膜铺展速率影响较小,但对液膜回缩时间影响明显,最大铺展因子随韦伯数增加逐渐增大,获得的关联式呈指数变化.     

干涉条纹密度的计算及其应用研究

采用光的干涉方法检测曲面光学表面的加工质量时,都需要事先设计好系统光路的最佳检测技术参数,并能对检测的难度进行有效的评估,从而确保检测的精度。该研究采用了一种计算干涉条纹密度的新方法,对任意光学曲面检测的难度进行评估,并用于确定球面参考光点光源的最佳位置。以非球面为例,计算了非球面的最接近球面的半径和最大非球面度以及非球面检测时球面参考光点光源的最佳位置,说明了计算干涉条纹密度方法在确定干涉检测系统光路调试最佳条件的优越性,可为各种干涉检测系统的设计以及优化调试过程提供理论依据和分析指导。