可获得高分辨率谱线信息的新型太阳极紫外成像仪

极紫外光谱观测和诊断是研究太阳大气基本物理过程的最重要手段之一。但因为波长短,很多可见光仪器的设计方案不再适用,且极紫外观测只能在太空中开展。国际上现有卫星上的太阳极紫外成像仪和光谱仪都有各自的不足,比如极紫外成像仪不能获得高光谱分辨率的谱线信息;狭缝式光谱仪通过扫描可得到活动区域的信息,但扫描时间过长,对于研究剧烈变化的太阳活动有很大的局限性。这些不足制约了对日冕物质抛射(CME)和耀斑等太阳活动的高精度观测及对其机理的研究：无法看到CME在内日冕的加速过程,而且无法将可见光看到的CME现象同极紫外看到的日面源区直接联系;缺少观测目标的视向速度信息,难以识别CME的触发过程。采用多级衍射成像方式的一种新型太阳极紫外成像仪,除实现传统极紫外成像仪功能外,还可以在太阳活动变化过程中同步获得全日面各区域的光谱信息。新型成像仪可以得到高光谱分辨率数据,用于反演低日冕的等离子体视向速度,获得全日面的速度分布,与同时得到的高空间分辨率图像相结合,可以识别太阳活动现象对应的物质运动, 为空间科学研究提供数据;因为没有狭缝和运动部件,可以实现对大视场的太阳活动区域的高时间分辨率成像,有利于捕捉日面活动的快速变化。新型成像仪采用无狭缝光谱分光成像的设计理念,即同一时间把一定光谱带宽的信息记录到一个二维的图像上,此过程可以看成是从某一个角度将空间和光谱数据立方体投影到一个面上,然后再利用反演得到空间分辨图像和光谱信息。多级光谱成像的光学设计与传统光谱仪最大的不同是其不存在逐行扫描的狭缝,这使得其能够同时获得大视场内太阳的空间信息和光谱信息。因为极紫外波段的特殊性,以及本仪器面向卫星遥感应用,不可能像可见光波段或者医用CT机一样实现很多衍射级的同时成像。因此,新型极紫外成像仪光学系统由反射镜、色散光栅和五个探测器组成,入射的太阳极紫外辐射经过光栅色散后分别由五个级次的探测器接收,其中四个探测器分部接收±1和±2衍射级图像,另外一个接收0级图像。空间信息可以直接从0级图像得到,而光谱信息则需要根据五个级次成像的反演结果得出。介绍了光学系统的设计以及反演算法,并分析了反演算法的误差。光路基于变间距光栅设计,可实现空间分辨率1.8 arcsec·pixel-1, 光谱分辨率7.8×10-3 nm·pixel-1,同时减小了体积和重量,适合空间应用。     

频率自适应最优权重阵列干涉条纹处理技术

考虑长基线水平阵列波束形成对声场模态呈现的滤波特征,建立了一种随频率改变滤波通带的阵列权矢量设计方法。基于简正波理论,结合声场波束形成特点,在分析了常规波束形成信号LOFAR谱图干涉条纹的清晰度和条纹结构不同于单水听器输出信号条纹现象基础上,采用线性等式约束的二次优化模型,给出了一种频率自适应的最优权重估计。数值仿真验证和试验数据分析表明,利用该方法设计的最优权重阵列波束处理,可以滤波出SRBR(Surface-Reflected Bottom-Reflected)或N-SRBR(Non-Surface-Reflected Bottom-Reflected)模态组成的波束形成信号,信号谱图干涉条纹斜率与理论分析基本一致。      

基于AOTF的成像光谱仪及其在同色异谱目标鉴别中的应用

为了同时获得同色异谱目标的光谱信息和空间分布信息,设计了基于声光可调谐滤波器(acousto-optic tunable filter, AOTF)的成像光谱仪,主要包括前置成像透镜组、AOTF滤光成像模块、AOTF驱动器、CCD图像检测器、图像采集卡和计算机。在计算机的控制下,实现波长的快速扫描,获取每个设定波段下的灰度图像,构建一个光谱图像立方体,因此可以获得图像中任意一点的光谱信息。所设计的成像光谱仪,光谱范围为550 ～1 000 nm,光谱分辨率2.6 nm(@632 nm),光谱扫描速度快,任意两个波长之间的切换时间小于80 μs,整个仪器无机械运动部件,功耗低,抗振能力强。利用该仪器对真假玫瑰花进行了鉴别试验,对涂改物证进行了信息复原实验,并成功地辨别出真假玫瑰花和复原出涂改物证,证实了该成像光谱仪具有优异的同色异谱目标鉴别本领,在同色异谱物质的鉴别上具有广阔的应用前景。     

双坩埚三维温度梯度法蓝宝石晶体生长炉设计

在已有的三维温度梯度法(3DGF)蓝宝石晶体生长炉基础上,设计了一种双坩埚蓝宝石晶体生长炉.设计的三维温度梯度法蓝宝石晶体生长炉主要针对蓝宝石手机面板市场,将坩埚设计成长方体型,增加了材料利用率,并简化了晶体切割工艺.采用双坩埚技术,可进一步提高晶体的生产效率,节约能耗,降低成本.本设计的双坩埚3DGF蓝宝石晶体生长炉可单炉获得2个300 mm×100 mm× 100 mm的蓝宝石晶体.     

极端紫外波段碱卤化物光阴极材料量子效率计算

为了满足极端紫外波段微通道位敏阳极光子计数探测器研究的需要,研究了碱卤化物光阴极材料的量子效率.由于光阴极材料的光电发射电流主要是由次级电子形成的,给出碱卤化物光阴极材料次级电子发射的理论模型,推导出次级电子产出的计算公式,针对光子能量30—250 eV范围内,计算并分析了光阴极材料厚度和光入射角对次级电子产出的影响.分析结果显示,光阴极材料厚度大于100 nm并且掠入射角大于临界角,是获得高次级电子产出的最佳条件.最后,应用推导的公式分析20种碱卤化物在能量30—250 eV范围内次级电子产出的光谱响应 关键词： 极端紫外 碱卤化物 光阴极 次级电子     

相同质量的矮星系

试想象一下：把100个块头各不相同的人放到秤上,却发现他们体重一模一样!在观测与银河系相邻的一群微型星系时,天文学家们发现了跟上述情况同样莫名其妙的现象：不管各星系包含多少恒星,每个星系的质量都是相同的。这项发现或许可以揭示有关星系的形成,甚至有关被称为“暗物质”的那种神秘物质的特性。     

红外导引头整流罩技术研究

从材料选择和整流罩设计两方面,介绍了如何解决高速红外导引头整流罩问题.针对高速红外成像导引头使用环境的要求,分析了整流罩材料选择应考虑的因素.通过比较材料的透过率、硬度、抗弯强度和热膨胀等性能参数,得出尖晶石是较理想的高速导弹整流罩材料,其机械性能和光学性能良好,易于制备,并已取得成功应用;红外玻璃特别适合大尺寸和复杂形状制备.为了减小整流罩气动加热效应,分析了解决气动加热问题的途径,提出可通过镀金刚石膜、信号处理、共形设计等技术来减小影响,并简要介绍共形整流罩设计原理和制造.     

共形光学技术

共形头罩可大大减小空气阻力,提高导弹在速度与射程方面的性能。介绍了精确共形光学技术,设计的关键在于校正共形头罩在全部视场的动态像差,讨论了采用旋转/平移位相板、拱形校正器等像差校正方法。简要说明了共性头罩加工、试验及应用状况,指出共形光学技术是未来高速导弹整流罩技术的发展方向。     

丙三醇存在下硫酸钡微粒体系的光谱特性研究及其分析应用

0.10 mol/L HCl-4.0 mol/L丙三醇-0.05 mol/L BaCl2溶液体系的瑞利散射很弱.当有SO4^2-存在时,（BaSO4）n微粒体系在470 nm处产生一较强的瑞利散射峰,SO4^2-浓度在1.0～80μg/mL浓度范围内与I470nm呈线性关系.据此,建立了一个测定水中硫酸根的简便、灵敏的瑞利散射光谱分析新方法.研究结果表明：SO4^2-与Ba^2＋由于静电引力可形成BaSO4分子,而BaSO4分子间存在较强疏水作用力和分子间作用力,可聚集形成（BaSO4）n微粒和固液界面,（BaSO4）n微粒和固液界面的形成是导致体系瑞利散射强的根本原因.     

小分子阿特拉津和罂粟碱检测的免疫芯片技术研究

采用蛋白芯片竞争法对小分子半抗原的污染物进行检测。在获得特异性抗体的前提下,首先将阿特拉津半抗原进行了衍生化,然后将该衍生物和氨基罂粟碱分别与载体蛋白质卵清蛋白(OVA)进行偶联。实验证明新合成的完全抗原能够与其相应抗体发生特异性的结合。实验还对蛋白芯片检测阿特拉津进行了条件优化,其抗体固定化时间为2h,用卵清蛋白为封闭液的封闭时间为1h,样品稀释液pH值为8．0。并对阿特拉津及罂粟碱进行了定性、定量实验,结果表明：荧光信号强度随待测物浓度的降低而增强,有一定的线性趋势,阿特拉津检出限为0．001mg/L,罂粟碱检出限为0．01mg/L。