地基气辉成像干涉仪探测高层大气风场的定标研究

我们研制的地基气辉成像干涉仪(ground based airglow imaging interferometer,GBAⅡ)样机成功地探测了地球上空90—100 km的大气风速和温度.为了提高GBAⅡ的探测精度,本文研究GBAⅡ所拍摄的成像干涉条纹的定标:对干涉条纹中心位置定标、电荷耦合器(CCD)暗噪声和平场定标、整个光学系统衰减系数定标、步进步长定标、光程差随入射角变化量定标、仪器响应度定标和零风速相位定标等理论和实验进行了研究.利用最小二乘法对GBAⅡ拍摄的30幅成像干涉图的圆心坐标定标在CCD(123.3,121.1)像素位置;利用632.8 nm激光获得GBAⅡ所用CCD的平场定标系数矩阵,分别得到平场前后的干涉图并检测出CCD的噪声和坏点;利用GBAⅡ获得图像的边缘亮环相位与中心亮斑相位的差值对入射角10.24°时,光程差相对0°入射角时变化了0.356个条纹;拍摄200幅成像干涉图的实验离散点进行正弦拟合后的均方根标准偏差达90.34%,该完整干涉条纹的步进间隔为4.06 nm,对应步进相位为0.0094π;针对正演公式中GBAⅡ的系统衰减系数对所拍摄的原始干涉图利用IDL编程得到光学系统衰减系数的多项式,拟合的均方根标准偏差达99.98%;采用632.8 nm激光作光源,简化了GBAⅡ的响应度表达式,通过实验得其响应度为4.97×10~(-3)counts·(Rayleigh·s)~(-1);针对GBAⅡ室外观测,给出零风速定标的矩阵表达式后,对532.0 nm和632.8 nm激光的对应零风速相位分别为-9.2442°和-68.6353°.本文提供了多种定标方法,并逐一通过实验进行验证,为国内被动遥感探测高层大气风场提供了强有力的实验支持.     

无机离子交换剂Mg1.5Mn0.5Ti0.75O4对Li 的交换选择性实验

利用共沉淀,固相反应热结晶法,合成具有尖晶石型的复合金属氧化物Mg1.5Mn0.5Ti0.75O4。具有尖晶石型结构的物质,可以插入大量的替代离子并且改变自身锂和氧的化学计量数,与此同时,还保持了结构的稳定。这种特性能够使得它们被用于离子交换研究,用来满足提取锂的需求。通过检测该复合氧化物的饱和交换能力值,分配系数值等,从而确定出该物质具体特性。实验表明,经过酸化的Mg1.5Mn0.5Ti0.75O4,其Mg2 的抽出比率能够达到72%,Mn4 和Ti4 的溶解比率低于8.2%。实验分析得出,Li 能够从无机离子交换剂Mg1.5Mn0.5Ti0.75O4中抽出以及插入,主要是归因于离子交换机理。被酸化的样品对Li 有一个10.6mmol?g-1的离子交换能力,并且对Li 还具有记忆性的离子筛性能。     

高压条件下平面火焰OH-PLIF实验研究

平面激光诱导荧光技术（planar laser-induced fluorescence,PLIF）是一种十分重要而且应用广泛的燃烧诊断技术,但是在实际发动机等高压环境开展OH-PLIF测量仍然具有挑战性.为了研究压强对OH-PLIF的影响,在自行设计的高压火焰炉上,搭建了一套OH-PLIF测量系统,选用A-X（1,0）电子跃迁带的P₁（1）激发谱线,在不同压强条件下对甲烷/空气预混平面火焰开展了OH-PLIF测量研究,同时对实验工况的荧光产额进行了仿真,并将仿真结果与实验结果进行了对比分析.研究结果表明,随着压强的增加,OH的荧光信号逐渐减弱,平面预混火焰的锋面厚度逐渐变薄,OH荧光信号的峰值位置会越来越靠近炉面,荧光淬灭效应在OH荧光强度-压强关系中起着决定性的作用.      

基于镀膜四面角锥棱镜技术的上层大气风场探测研究

阐述了“镀膜四面角锥棱镜（coating pyramid prism, CPP）”技术探测上层大气风场的原理,提出可以在四面角锥棱镜的4个面上分别按λ/4（λ波长）的步进光程差递增镀增透膜,同时获得一个干涉条纹中的4个强度值,实现上层大气风场的探测模式.对该模式下的相关参数进行了理论计算并得出结论：四面角锥棱镜的顶角必须大于24°、宽度为8mm的对称光束入射到CPP顶点能满足LF7玻璃上镀MgF₂增透膜以实现大气风场探测的要 求.按9°×9°干涉仪视场和CCD4.5°×4.5°视场设计了干涉仪前后的光路,用CCD照相机并调 节定标光源Kr灯557.0nm到所需光束宽度进行了模拟实验,分别得到顶角为60°和９０°的 两面镀膜棱镜在CCD上的两个干涉光斑,这两个光斑再复制即可获得CPP的4个干涉光斑,从 而证实了CPP技术探测上层大气风场的可行性.该模式发展了被动探测上层大气风场的光学遥 感探测技术. 关键词： 四面角锥棱镜 镀膜 上层大气风场 探测     

超高真空俄歇电子能谱原位加热和GaN热效应研究

An in situ heating system was built for the Auger electron spectroscopy to investigate the thermal effect of Auger lines. A GaN sample was studied in this system. The kinetic energy of Ga LMM and MVV Auger lines were observed to shift negatively with temperature increasing. By using ab initio calculation, the theoretical Ga MVV Auger line shape was fit, which well reflects the inner property of the line. The Auger shift with heating is related with the valence electron rearrangement in the thermal expansion of the local bonds.     

多弧离子镀TiN与不同金属基材间的接触界面与表面特性

用多弧离子镀技术在不同金属基材上进行TiN镀膜实验,制备了TiN/Fe、 TiN/Cu和TiN/Cr/Cu复合膜.借助扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射仪(XRD)和光电子能谱(XPS),研究了TiN与Fe、 Cu和Cr/Cu三种不同衬底接触界面的形貌、结构及其表面特性.SEM观察发现,在一定离子镀膜条件下, TiN涂层可与Fe、 Cu和Cr/Cu金属基材形成均匀平整的接触界面,在铜基上TiN界面清晰,在Fe与Cr/Cu界面有明显的层状晶界微结晶分布.XRD分析显示, Fe、 Cu和Cr/Cu表面生成的薄膜都包含TiN、 Ti2N等多晶相,在Cr/Cu界面还包含Ti-Cr的金属间化合物.XPS结果表明,表面除了TiN膜外,还生成TiO2和TiOxNy等氧化膜.Ar+刻蚀5 min后, TiO2消失, TiOxNy减少, TiN则呈增加趋势.TiN与Cr/Cu界面形成明显的Ti-Cr和Cr-Ni互扩散层,这有助于增强薄膜附着力,形成较牢固的TiN涂层.     

GBAII探测地球上空90～100 km气辉MTF研究

分别利用He-Ne激光632.8 nm、O2(0-1)867.7 nm和O(1S)557.7 nm谱线作为光源,研究了地基气辉成像干涉仪的光学传递函数,给出了优化设计、理论计算和实际拍摄图片的MTF值.优化设计MTF的所有值均在0.3以上,部分视场MTF高于0.6;对557.7 nm和867.7 nm波长的气辉,理论计...     

Characterization of premixed swirling methane/air diffusion flame through filtered Rayleigh scattering

Characteristics of a premixed, swirl methane/air diffusion flame at atmospheric pressure are measured by filtered Rayleigh scattering (FRS). Three operating conditions are investigated with the equivalence ratios of the methane/air flame covering a range of 0.67—0.83. Under each condition, single-shot and averaged FRS images over a region measured 39.3×65.6 mm² at seven cross sections of the flame are collected to demonstrate the flame behavior. A gradient calculation algorithm is applied to identify reaction zone locations and structures in the instantaneous FRS measurements. Statistical analysis for the mean FRS measurements is performed by means of joint probability density functions. The experimental results indicate that thermochemical state of the swirl flame is strongly influenced by equivalence ratio, leading to varieties of flame structures and temperature distributions. The gradient of the instantaneous FRS images clearly illustrates the characteristics of the reaction zone. The results also demonstrate that FRS can provide detailed insights into the behavior of turbulent flames.     

均相催化体系对CO2与环氧化物耦合反应的研究进展

二氧化碳(CO₂)是造成温室效应的主要因素,同时也是集储量丰富、无毒和可再生等优点的C1资源。其与环氧化物的耦合反应具有高的原子经济性,产物环状碳酸酯作为高极性、低挥发性和良好生物降解性溶剂,可广泛应用于萃取剂、医药中间体和聚合物单体等研究方向。本文首先对CO₂与环氧化物耦合反应发生的机理进行了分析,然后鉴于均相催化体系易制备、高活性等优点,重点从设计思路、催化参数、催化效率等方面,系统综述了催化该耦合反应的不同均相催化体系。最后,总结了为实现均相催化体系可长久发展所必须逾越的阻碍和后续研究方向,希望能够为探索新型、高催化性能的催化体系提供一定的参考价值。