子孔径拼接干涉检测凸非球面的研究

在总结各种检测凸非球面方法优缺点的基础上,提出了利用子孔径拼接干涉检测凸非球面的新方法。利用标准球面波前作为参考波面,用干涉法逐次测量非球面各区域的相位分布,去除参考波面偏差以及调整误差后,通过子孔径拼接算法就可以重构凸非球面全口径的面形分布。研究和分析了该方法的基本原理和基础理论,开发了综合优化和误差均化的子孔径拼接算法。设计和研制了子孔径拼接干涉检测装置,并结合实例对口径为140 mm的碳化硅凸非球面进行了子孔径拼接测量,得到了精确的全口径面形分布,其面形分布的峰值(PV)和均方根(RMS)值偏差分别为0.274λ和0.024λ(λ=632.8 nm),且对该非球面进行零位补偿测量,其全口径面形与拼接全口径面形是一致的,面形分布的PV和RMS值的偏差仅为0.064λ和0.002λ,从而提供了又一种定量测试凸非球面的手段。     

鸥翼型非球面元件的白光干涉拼接测量

针对鸥翼型非球面面形检测的难题,提出了一种白光干涉拼接测量方案。基于白光显微干涉测量结合子孔径拼接的测量原理对扫描路径进行规划。搭建白光干涉拼接测量平台完成了对10 mm鸥翼型非球面的59个子孔径的高精度测量。利用同步子孔径拼接算法对测得的子孔径数据进行拼接,得到了全口径面形误差。开展了利用高精度轮廓仪和计算机生成全息图(CGH)补偿器对鸥翼型非球面面形进行检测的对比实验。结果表明,所提检测方案的面形误差数值和分布均与高精度轮廓仪和CGH补偿器得到的结果吻合,有效验证了所提测量方案的正确性。     

提取标记点中心在子孔径拼接检测中的应用

子孔径拼接干涉仪中子孔径定位精度难以在大行程范围内得到保证,为此本文提出了基于提取标记点中心定位子孔径的拼接方法。以标记点的中心坐标为标记点坐标,根据标记点在两子孔径局部坐标系下的坐标计算两子孔径之间的坐标变换,将所有子孔径数据坐标变换到统一坐标系下,利用机械误差补偿算法拼接出全口径面形。在搭建的拼接检测系统上实现了外径468 mm的平面镜抛光过程和最终的全口径面形测量,加工过程中的测量结果为面形误差修正提供了准确的数据,保证了最终全口径面形误差RMS快速收敛到35 nm。实验证明,基于提取标记点中心的子孔径拼接检测能放宽对机械定位精度的要求,有效检测大口径光学元件面形。     

子孔径拼接检测大口径非球面技术的研究

为了无需其他辅助光学元件就能够实现对大口径非球面的测量,提出了子孔径拼接干涉检测方法。并基于齐次坐标变换、最小二乘法以及Zernike多项式拟合建立了综合优化和误差均化的拼接数学模型;开发了子孔径拼接检测非球面算法软件,进行了计算机模拟和仿真实验;设计和搭建了子孔径拼接干涉检测装置,并利用子孔径拼接实现了对口径为350mm的双曲面的检测;为了分析和对比,对待测非球面进行零位补偿检测实验,子孔径拼接所得的面形分布和零位补偿检测所得的全口径面形分布都是一致的,其面形误差PV值和RMS值的偏差分别为0.032λ和0.004λ(λ=632.8nm)。从而提供了除零位补偿检测外另一种定量测试非球面尤其是大口径非球面的手段。     

大口径离轴凸非球面系统拼接检验技术

针对大口径离轴凸非球面面形检测的困难,本文将光学系统波像差检验技术与子孔径拼接干涉技术相结合,提出了凸非球面系统拼接检测方法。对该方法的基本原理和具体实现过程进行了分析和研究,并建立了合理的子孔径拼接数学模型。当离轴三反光学系统的主镜和三镜加工完成以后,对整个系统进行装调和测试,并依次测定光学系统各视场的波像差分布,通过综合优化子孔径拼接算法和全口径面形数据插值可以求解得到大口径非球面全口径的面形信息,从而为非球面后续加工和系统的装调提供了依据和保障。结合工程实例,对一口径为287 mm×115 mm的离轴非球面次镜进行了系统拼接测试和加工,经过两个周期的加工和测试,其面形分布的RMS值接近1/30λ(λ=632.8 nm)。     

GSSM缩比模型子孔径拼接误差分析（英文）

巨型科学可控反射镜(GSSM)缩比模型(GSSMP)的子孔径拼接误差的分析可以指导GSSM的面形检测工作.GSSMP子孔径拼误差包括子孔径刚体位移误差以及中频扰动.对子孔径刚体位移误差而言,合理的靶标布置以及最小二乘算法的使用,可将误差量级降低到计算机可分辨的最低程度,即不引入算法误差;同时也降低了对测试执行部件的精度要求.对中频扰动误差而言,可结合标准平面镜与干涉仪对实验环境中大气湍流的影响进行估计.除此之外,对子孔径拼接顺序带来的误差进行分析.最后,基于三十米望远镜的面形评价方法,即斜率均方根对上述误差进行换算表征.算法修正后,子孔径对准误差为10~(-6)μrad、子孔径平移误差为10~(-6)μrad、子孔径倾斜误差为10~(-6)μrad以及大气扰动误差为0.04μrad.利用信噪比来表征拼接顺序所带来的影响,使用一个子孔径作为基准进行拼接的情况下,拼接顺序带来的影响小于2%.本文的拼接算法,可以在较低的机械精度下,利用靶标对准与合理的拼接顺序,达到较高的拼接精度.     

子孔径光学检测拼接准确度实验研究

实验研究了子孔径光学检测的拼接准确度.实验选取9个子孔径进行拼接,同时利用ZYGO干涉仪来测量子孔径和整个被检面的表面面形.实验发现,测量基准子孔径和整个被检面的时间间隔对子孔径拼接准确度的评价存在严重影响.为此,重点研究了产生影响的原因并提出了消除测量基准子孔径和整个被测面时间间隙影响的方法.最后,利用该方法研究了子孔径重叠面积对拼接准确度的影响.结果显示,当重叠面积比为7%时,PV和RMS的拼接误差分别为0.03λ(λ=632.8 nm) 和 0.01λ,并且重叠面积比和拼接准确度呈近似线性关系.     

大口径离轴凸非球面的加工和检测

将光学系统波像差检验技术与子孔径拼接测试技术相融合提出了凸非球面系统拼接检测方法,对该方法的原理和实现步骤进行了分析和研究,并建立了合理的子孔径拼接数学模型.依次利用计算机控制光学表面成形技术和磁流变抛光技术对一包含大口径凸非球面的离轴三反光学系统的各反射镜进行加工,并对整个系统进行装调和测试.测定光学系统各视场的波像差分布,通过综合优化子孔径拼接算法和全口径面形数据插值求解得到大口径凸非球面全口径的面形信息.结合工程实例,对一口径为292mm×183 mm的离轴非球面次镜进行了系统拼接测试和加工,其最终面形分布的均方根值为0.017λ(λ=632.8 nm).     

大口径离轴凸非球面的加工和检测（英文）

将光学系统波像差检验技术与子孔径拼接测试技术相融合提出了凸非球面系统拼接检测方法,对该方法的原理和实现步骤进行了分析和研究,并建立了合理的子孔径拼接数学模型.依次利用计算机控制光学表面成形技术和磁流变抛光技术对一包含大口径凸非球面的离轴三反光学系统的各反射镜进行加工,并对整个系统进行装调和测试.测定光学系统各视场的波像差分布,通过综合优化子孔径拼接算法和全口径面形数据插值求解得到大口径凸非球面全口径的面形信息.结合工程实例,对一口径为292mm×183 mm的离轴非球面次镜进行了系统拼接测试和加工,其最终面形分布的均方根值为0.017λ(λ=632.8nm).     

子孔径拼接技术在大口径高陡度非球面检测中的应用

 为了能够精确地完成对大口径高陡度非球面在细磨和抛光过程中的测量，提出了一种将子孔径拼接技术和补偿技术相结合的检测方法。介绍了该方法的基本原理，建立了合理的数学模型，编制了拼接计算软件。利用该方法对一外形尺寸为400 mm×300 mm的高次离轴非球面进行了测试，通过最小二乘法拟合消去各子孔径相对基准子孔径的调整误差以及整个系统的装调定位误差，得到了准确的全孔径面形分布。对实验精度和误差来源进行了分析，并将拼接面形与全孔径测量面形相对比，二者是一致的。     

氪灯发光总功率和氙灯发光总能量检测设备

根据氪灯、氙灯发光的工作原理,介绍了氪灯发光总功率和氙灯发光总能量检测系统。该系统可以对氪灯发光总功率和氙灯发光总能量进行批量检验,使用户能在相关激光产品的生产和装配过程中对其进行质量控制,从而提高了激光产品的合格率,缩短了生产时间。在连续氪灯和脉冲氙灯的入厂检验中,氪灯发光总功率和氙灯发光总能量是需要检测的主要技术指标。新型氪灯、氙灯性能综合检测系统是通过采用积分球、功率计以及能量计来检测氪灯的发光总功率和氙灯的发光总能量的。设备由:积分球、功率计、能量计、氪灯和氙灯支架及冷却系统、氪灯和氙灯电源等五部分组成。     

钚气溶胶环境中惰性气体氪迁移过程研究

放射性气体的安全性问题是涉及反应堆运行中必需研究的重要问题.因此在钚气溶胶环境中,对钚材料裂变产生的放射性气体裂变产物,需要研究其在钚气溶胶环境中的迁移过程.对放射性惰性气体Kr87,Kr88的实验测量数据进行了具体分析.依据它们具有钚材料直接裂变和作为固体裂变产物子体两种来源这一物理特性,在不同的制样时间对Kr87/Kr88比值变化规律进行分析.确立了这两种来源的在钚气溶胶环境中的物理图像和迁移过程的物理模型,并与实验数据进行比较以验证模型的正确性. 关键词： 钚气溶胶 气体裂变产物 放射性Kr87/Kr88 迁移过程     

Desorption of metastable species induced by electronic excitation at the surface of solid krypton with physisorbed hydrogen

The effect of the physisorbed hydrogen molecules on the electron stimulated desorption of metastables from the surface of solid Kr was investigated. At the clean surface of solid Kr, the desorption of Kr metastables occurs only through an excimer dissociation mechanism. Physisorption of hydrogen molecules causes the following effects: (1) the total desorption yield of the metastable species increased by an order of magnitude or more; (2) metastable Kr, which is probably desorbed through the cavity ejection mechanism, emerges; (3) metastable Kr by excimer dissociation is also enhanced; and (4) a new metastable species, which seems to be composed of metastable hydrogen molecule, appears.     

Sampling measurement of soft-x-ray-pulse shapes by femtosecond sequential ionization of Kr+ in an intense laser field

We propose a sampling technique for measuring the shape of ultrashort soft-x-ray pulses. The technique uses the transient state of Kr+ ions that is produced by the femtosecond sequential evolution of Kr ions during optical-field-induced ionization as an ultrafast x-ray-absorption sampling gate. We demonstrate the technique by measuring the pulse shape of the 51st harmonic (15.6 nm) generated by a 100-fs titanium:sapphire laser pulse. The measured pulse duration is 220 fs. Our experimental result confirms that the sequential evolution of Kr+ ions from neutral Kr to Kr2+ is the dominant contribution to the ionization process from the aspect of time-domain measurement.     

Pulmonary MRI contrast using Surface Quadrupolar Relaxation (SQUARE) of hyperpolarized Kr

Hyperpolarized ⁸³Kr has previously been demonstrated to enable MRI contrast that is sensitive to the chemical composition of the surface in a porous model system. Methodological advances have lead to a substantial increase in the ⁸³Kr hyperpolarization and the resulting signal intensity. Using the improved methodology for spin exchange optical pumping of isotopically enriched ⁸³Kr, internal anatomical details of ex vivo rodent lung were resolved with hyperpolarized ⁸³Kr MRI after krypton inhalation. Different ⁸³Kr relaxation times were found between the main bronchi and the parenchymal regions in ex vivo rat lungs. The T₁ weighted hyperpolarized ⁸³Kr MRI provided a first demonstration of surface quadrupolar relaxation (SQUARE) pulmonary MRI contrast.     

Kr/Xe气体在塑料闪烁体表面的吸附与扩散行为研究

采用基于Compass力场的分子动力学(MD)方法,研究了惰性气体氙(Xe)和氪(Kr)在塑料闪烁体(聚乙烯基对甲苯)的平整和粗糙表面的吸附和扩散行为.由惰性气体吸附曲线的均方根位移(MSD),得到了Xe/Kr气体在聚乙烯基对甲苯表面的扩散系数.研究结果表明,Kr/Xe气体均被稳定地吸附在塑料闪烁体表面,其稳定性随着温度的升高而增加,Xe分子的吸附性强于Kr分子. Kr/Xe气体在聚乙烯基对甲苯表面具有较强的扩散性能,扩散深度随着温度与厚度的增加而增加,最大为22.865?,Kr分子扩散能力强于Xe分子.基底粗糙表面增加了两种惰性气体分子的吸附和扩散.     

氪灯和氙灯光谱强度分布和光谱效率测量

氪灯、氙灯光谱强度分布和光谱效率测量是反映氪灯、氙灯性能的关键指标。介绍了一套新型的氪灯、氙灯光谱强度分布和光谱效率检测系统。该系统是一套测量连续发光灯和脉冲闪光灯发光性能及效果的综合检测设备。该检测单元采用计算机进行操控,人机界面良好,便于检验人员进行氪灯和氙灯光谱强度分布和光谱效率的批量检测。检验人员利用该系统可进行装机模拟试验和可靠性试验,可对氪灯和氙灯的性能进行必要的分析研究,不断地积累了氪灯和氙灯的检验数据和经验。     

Mass measurement on the rp-process waiting point 72Kr

The mass of one of the three major waiting points in the astrophysical rp process 72Kr was measured for the first time with the Penning trap mass spectrometer ISOLTRAP. The measurement yielded a relative mass uncertainty of deltam/m=1.2x10(-7) (deltam=8 keV). (73,74)Kr, also needed for astrophysical calculations, were measured with more than 1 order of magnitude improved accuracy. We use the ISOLTRAP masses of 72-74Kr to reanalyze the role of 72Kr (T(1/2)=17.2 s) in the rp process during x-ray bursts and conclude that 72Kr is a strong waiting point delaying the burst duration with at least 80% of its beta-decay half-life.     

Krypton incorporation in sputtered silicon films

The incorporation of Kr in sputtered a-Si films has been investigated in a systematic way by varying the Kr to Si flux, yielding Kr concentrations up to 5 at%. Compositions were determined with X-ray microanalysis. A model has been applied to describe the composition of the growing film. The layers were characterized by positron annihilation, Raman spectroscopy and Mössbauer spectroscopy. The present results clearly indicate that ion assisted growth leads to a strong reduction of open volume defects, and that the Kr resides in very small clusters.     

Complete fusion and quasi-fission reactions induced by Kr ions on heavy targets

Cross sections for fission (complete fusion) and quasi-fission are measured at a given angle for the systems Kr + Ho, Kr + W, Kr + Bi, Kr + U in the energy range 450–525 MeV. The cross sections for complete fusion are unexpectedly low and the cross sections for quasi-fission are high. The cross section for close collisions (sum of the complete fusion and quasi-fission cross sections) is compared to the value calculated with the critical distance concept. The possibility that complete fusion does not occur for the lowest impact parameters is discussed.