光镊技术在气溶胶物理化学表征中的应用

有机气溶胶的热/动力学研究是多学科交叉的前沿研究领域,其核心问题主要是非理想混合包括挥发性、液-液相分离、非平衡传质动力学等,精确测量这些过程相关理化参数是目前研究的瓶颈。光镊系统可以悬浮气溶胶单颗粒,获得高信噪比受激拉曼光谱,在研究气溶胶物理化学性质与其大气效应中具有独到优势。被广泛用于有机及其与无机混合体系气溶胶的吸湿性、挥发性、水传质动力学、液-液相分离过程研究中。本文综述了激光悬浮气溶胶单颗粒技术的研究进展,主要包括光镊技术的原理和技术手段,以及在气溶胶关键物理化学参数测量中的应用。通过光镊系统,一方面可以获得重要理化参数的精确结果,另一方面可以对实际环境中悬浮液滴的状态进行模拟测量,从而为大气科学的研究与污染治理提供重要支撑。     

螺旋管分离器中液固两相流颗粒相分布研究

螺旋管分离器是一种高效低阻的新型液固/气液固分离装置,研究分离器内部相分布特征及影响因素具有重要意义。本文利用Malvern粒度仪和观察窗技术测量了分离器模型中水-砂两相流动的颗粒浓度和粒度分布,并且对具有相似结构和流动参数的平面组合方管液固两相流动进行了数值模拟。研究表明颗粒相分布是离心力、二次流和紊流扩散的综合结果:离心力使颗粒由内弯侧向外弯侧聚集,是实现分离的根本动力,颗粒越大,分离现象越显著;二次流对分离具有双重作用;紊流扩散不利于分离。液速越高,分离效果越好。颗粒平均浓度对浓度分布没有显著影响。     

微胶囊化相变悬浮液层流传热强化的参数分析

通过对微胶囊相变悬浮液管内层流恒热流对流换热的数学建模和模拟计算,获得在恒热流加热边界条件下,不同参数匹配时相变糊状区的确切范围以及固液相变两条相界面的数值结果。利用该模型对影响悬浮型固液两相流传热特性的诸多参数进行了比较细致的定量分析,这些参数包括固相体积浓度、斯蒂芬(Ste)数、粒径比、无量纲相变温度区间宽度以及无量纲过冷度等。分析和模拟计算的结果显示微胶囊浓度和斯蒂芬数对管内层流传热具有最重要的影响。     

光吸收法测量颗粒物方法的校准研究

鉴于目前大气悬浮颗粒物的排放日益严重,对全球气候、环境产生重要影响,由于大气悬浮颗粒在特定波长下的吸收和散射,气溶胶颗粒的吸收系数相对较小,因此不能消除光吸收系数测量的散射,难以精确测量吸收系数。本文用大气悬浮颗粒物吸收系数来衡量光在大气传播过程中的强弱,并利用大气悬浮颗粒物吸收系数来估计大气悬浮颗粒物的辐射强度,对如何准确测量悬浮颗粒物吸收系数进行了研究。本研究使用自行研制的自动连续黑碳气溶胶测量系统COSMOS进行测量,精确测量吸收系数。研究结果表明本论文提出的系统和校准方法测量的黑碳气溶胶浓度具有精度高,成本低的优点,其测量结果跟商品化仪器测量结果大致一样。     

气粉混合物固相浓度的声速法测量

分析了声速法测量气粉混合物固相浓度的理论模型,结合对实际工况的分析,建立了固相浓度与声波传播时间之间的实用关系式,并对该关系式进行了实验验证.理论分析与实验结果表明,用于测量气粉混合物的固相浓度,声速法是一种与固相粒子的成分、固相粒度分布以及当地流速无关的一种测量手段,并且在防止探头污染和防磨等方面具有优势.     

液固反应微观-宏观关联模型及实验验证

当液一固反应为流体扩散控制时,以缩核模型为基础,得到了单颗粒消溶时粒径的变化规律,满足平方反比定律;在单颗粒消溶的基础上,建立了颗粒群消溶模型,得到了单颗粒微观反应模型和颗粒群宏观反应特征的关联关系.以不同种类的石灰石在不同温度和pH值下的消溶过程为例,对液固反应的微观-宏观关联模型进行了实验验证,实验和数学模型吻合较好.该关联模型对完善液固反应理论体系,实现宏观实验数据反推微观化学反应参数的测量技术具有重要意义.     

高精度气液相平衡实验系统的建立和实验测定

本文搭建了循环法气液相平衡实验系统,介绍了该实验系统的组成,设计了循环法实验系统的实验流程.本实验系统的温度、压力和摩尔组分浓度的测量不确定度分别为5 mK,600 Pa和0.001.使用该实验系统测定了R125和R290纯净物饱和蒸气压,并进一步开展了R125+R290体系的气液相平衡实验研究,给出了该体系在3个温度下的等温气液相平衡实验数据,采用状态方程法相平衡模型对实验数据进行了关联分析,并与文献值进行了比较,结果表明本文实验数据具有较高精度,也说明了实验系统的可靠性.     

太帕压力下声速连续测量的高精度靶制备

声速反映小应力扰动在介质中的传播特征,是材料在一定热力学状态下的重要属性,是研究材料状态方程、相变(包括固-固相变)以及物质构成等的重要手段。超高压声速测量对于地球和行星物理、惯性约束聚变以及第一性原理的建模等多个物理研究领域具有重要意义。基于侧向稀疏方法连续测量冲击绝热线上的体声速是获取超高压声速的全新方法。该方法对靶的制备要求很高。为此,详细介绍了基于该方法的靶的制备要求,探讨了制备工艺、测量技术以及影响实验精度的主要因素,并根据"神光Ⅲ"原型装置的实验结果进行相应的分析。     

固/液及固/气界面铑表面氧化物还原的现场拉曼光谱研究

本文通过制备具有表面拉曼增强活性的金属Rh基底 ,将表面拉曼光谱技术拓展到固 液和固 气体系的吸附和反应研究。同时也初步了解了上述两种环境下Rh表面氧化物的还原情况。结果表明 ,无论是在固 液还是固 气体系 ,激光在还原过程中起着重要的作用。通过两个体系所得结果的比较 ,可以看到这两种体系中金属Rh表面氧化物还原行为的相似和不同     

固-液系统中表面增强喇曼散射强度ISERS对浓度c的依赖关系及水杨酸分子的吸附等温特性研究

在恒定温度下,通过测量不同浓度溶液中吸附在Ag镜表面水杨酸分子(SA)的表面增强喇曼散射(SEKS)强度(I_SERS,对固-液系统中吸附在Ag镜表面上SA分子的I_SERS对溶液浓度的依赖关系进行实验研究,并对I_SERS与吸附分子数N^s的关系进行分析讨论。实验研究和理论分析的结果表明:利用SERS技术通过测量I_SERS与溶液浓度c的依赖关系,可为固-液系统中分子在固体表面的吸附过程及吸附特性研究提供 关键词：     

超稳光生微波源研究进展

随着科技的进步以及精密测量应用技术的不断提高,超稳微波源的稳定度和噪声水平等技术要求不断提高,应用范围愈加广泛,包括高性能频标研究、网络雷达研制、深空导航系统等方面.基于超稳激光和飞秒光梳的超稳光生微波源是目前频率稳定度最高的微波频率源,相对频率稳定度可达10~(16)@1 s量级.该装置也是未来频率标准(光频标)推广应用的基础,无论是时间的产生还是绝大多数的精密测量,都需要将光频标的输出激光变换为超稳的基带频率信号后才能够实现.本文介绍了超稳光生微波源技术的发展、现状和应用需求.以国家授时中心研制的国内首套超稳微波频率源技术为主线,介绍了超稳光生微波源的原理和结构以及各组成部分的技术发展情况:超稳激光方面,着重介绍超稳光学腔研究和研制的进展以及Pound-Drever-Hall锁频技术、剩余幅度调制等噪声抑制技术;飞秒光梳方面,着重介绍目前最常用的掺铒光纤光梳系统的激光锁模、频率控制等技术发展;低噪声光电探测方面,着重介绍宽带光电探测噪声抑制技术和激光幅度噪声引起微波相位噪声的抑制技术.最后对光生超稳微波技术进行了总结和展望.     

同时精确测量高温物体温度及发射率的系统

利用一种新的方法设计能够同时精确测量高温物体的温度及单色发射率的系统。该系统主要由光学系统、信号放大与处理系统及显示系统三部分组成。介绍了该系统的工作原理与结构,讨论了其中的技术难点及其相应的解决方法,分析了测量波长的选择、扇形板关闭时的Ｌ１及开启时的Ｌ２的测量精度对单色发射率及温度测量精度的影响     

软X射线投影光刻技术及其发展

软X射线投影光刻的研究近年来取得了突破性进展，所采用的新型光学系统由于无污染激光等离子光源及分辨率大视场投影光刻系统组成，该技术多采用无应力光学装调工艺、深亚纳米级的镜面加工和多层膜制备技术及低缺陷反射式掩摸技术，该技术还采用表面成像光刻胶技术并涉及到精密扫描机构等技术，本文介绍了这一技术的发展历史，关键技术以及研究进展。     

高精度偏振依赖损耗自动测试系统

光学器件的偏振依赖损耗(PDL)是发展光纤通信必须克服的关键技术之一。该文介绍了一种新型的高精度偏振依赖损耗自动测试系统，系统中采用耦合器和监测功率计，实现了单次接入即可完成偏振依赖损耗的测量，消除了系统光功率稳定性对测试结果的影响。在同一系统中，可实现多种方法测试偏振依赖损耗，采用偏振控制器的延迟补偿技术实现了全波段内的偏振依赖损耗高精度测试。系统工作波长范围为1200～1600nm，偏振依赖损耗测量范围0～5dB，测量不确定度高达0.005dB+PDL×4％，可满足各种光学器件偏振依赖损耗测试需要。     

光学微透镜阵列模压成形研究进展与展望

光学微透镜阵列在光学系统中的应用广泛,需求量大,而玻璃模压成形技术是最高效的微透镜阵列量产加工方法,具有精度高,一致性好,生产成本低等特点,有重要的应用研究价值。本文介绍了光学微透镜阵列的设计原理,模具制造技术,模压成形技术及相应检测技术;重点介绍了微透镜阵列模压成形试验与有限元仿真研究的最新进展;最后对微透镜模压成形发展前景进行了展望,包括微透镜阵列模压材料,模具表面镀层技术及超声复合加工技术在微透镜阵列模压成形中的应用等。     

自由空间光通信APT系统仿真

高精度、宽带宽的激光捕获、对准和跟踪(APT)技术是自由空间激光通信的关键技术。简要的分析了APT系统的工作原理,建立了仿真的数学模型,利用Simulink语言,实现了卫星激光通信中APT过程的动态仿真,在此基础上设计了星际激光通信复合轴APT综合模拟实验系统。由该系统得出的有效抑制带宽为200～300Hz,经过粗、精两环抑制后的振动残差为1.2μrad,通过实验获得的数据与理论分析一致。仿真结果为系统的设计以及系统的可靠性提供了保证,为进一步发展空间激光通信技术提供了理论依据。     

基于激光雷达的形面扫描技术研究

随着测量技术的不断发展,在航空、汽车、模具、造船等工业中,对复杂物体的三维扫描技术提出了更高的要求.实验表明,激光雷达对复杂物体扫描具有高精度、高效率,满足在实际应用中的要求.     

基于LabWindows/CVI的导弹舵机测控系统设计

舵机是导弹控制系统的重要执行机构,为实现对电动及气动多种型号导弹舵机性能的测试,设计开发了一种基于LabWindows/CVI虚拟仪器的测控系统。介绍了该测控系统硬件组成和软件结构流程,软件设计过程中充分利用多线程、数据库等技术,准确快速完成舵机自动化性能测试。应用结果表明:该舵机测控系统工作稳定,测试精度和自动化程度高,满足舵机试验测试精度和技术指标要求,为舵机的性能研究和维修维护提供了良好的测试环境。     

空间遥感测绘光学系统研究综述

将遥感技术应用到测绘当中是现代地质测绘技术的发展趋势,随着光学载荷分辨率的不断提高,遥感测绘已经成为社会发展和国民经济发展的重要保障。光学载荷决定了测绘空间遥感器的分辨率、测绘精度、卫星平台体积与重量,是遥感器的核心部分。本文对高成像质量透射光学系统、同轴三反光学系统、离轴三反系统等常用的空间遥感测绘光学系统的结构形式和光学性能分别进行了介绍,并对处于研发阶段的新型空间反射光学系统的结构形式和光学性能进行了展望。分析认为,根据不同的应用环境和技术指标,合理选用不同种类的遥感测绘光学系统,可以最大程度利用平台资源,满足遥感测绘需求。     

基于悬浮拓扑的加速器脉冲电源设计

随着加速器技术的发展,重离子加速器脉冲电源工作频率逐步提高,电流上升速率逐步提升。脉冲电源磁铁负载具有阻感特性,其在电流波形上升段将吸收大量的无功,会对电网产生周期性强冲击;同时,快电流上升速率下的高精度要求,对电源设计提出了新的挑战。论文设计了一种基于电容储能的悬浮型H桥级联拓扑,利用电源自身储能电容和负载电感进行无功交互,实现了无功能量的内部循环,以减小对其对电网冲击;同时采用H桥级联多电平结合移相倍频控制,以保证电源快动态响应下的高精度需求。样机实验结果验证了电源拓扑和控制原理的可行性,为加速器快电流上升速率脉冲电源提供了一种新的解决方案。