动态激光散斑测超小型物体动态特性

本文基于动态散斑场的相关统计特性,发展了一种系统识别技术,这是一条有效的用来分析超小型物体动态特性的途径.我们对重为8g的微型悬臂梁,实时记录了梁振动的自由响应时间域信号,对其进行了动态特性计算机分析和实验研究。     

光机械式红外探测器中镜面弯曲对探测灵敏度的影响

光学读出式红外成像技术是近年来研究的热点,本文讨论了镜面弯曲对光学检测灵敏度的影响.由双材料微悬臂梁组成的非致冷焦平面阵列通过体刻蚀工艺加工而成,由于残余应力的影响,制成的焦平面阵列将会发生弯曲,应力导致的镜面弯曲将会降低光学探测灵敏度.本文通过傅立叶光学模拟了镜面弯曲对光学探测灵敏度的影响,并通过实验验证了该模型.实验和模拟结果表明,在镜面曲率为0.1mm-1时,光学探测灵敏度将会降低到理想情况的40%.最后我们用这个模型评价了通过表面修饰来提高光学性能的效果.     

高速DSPI研究PLC剪切带成核演化过程

在适当的温度、应变率和预变形下,合金材料的拉伸试验中,将会出现伴随应力锯齿形跌落的雪崩式剪切变形带,即PLC(Portevin-Le Chatelier)效应。本文利用高速(1000 fps)数字散斑干涉法(DSPI),对不同加载应变率下,铝合金(LY10)试件中出现的连续(A-type)、间断(B-type)传播和随机(C-type)出现的三种PLC剪切带的瞬态成核与演化过程进行捕捉,通过对捕捉的试件表面系列散斑干涉图进行顺序相减处理,得到试件表面变形过程中位移的分布和演化系列条纹图。实验结果显示,对应于三种类型的剪切带,有两种主要的成核演化形式:1.A型剪切带的主要成核形式为先形成一个在观察平面上与拉伸轴方向成60°角并且横跨试件宽度的窄带,伴随着应力下落,剪切带开始沿自身宽度方向高速扩展达到最终宽度;2.对应于B、C型剪切带,先在观察平面上试件的一侧形成沿与拉伸轴方向呈60°角、长度约为最终长度一半的窄带。随着应力下落,带的前沿开始向试件的另一侧面沿自身长度方向传播,在传播过程中带逐渐沿自身宽度方向膨胀。带的前沿贯穿试件后,带开始高速膨胀,导致雪崩式剪切变形发生。     

双材料微梁阵列非制冷红外成像技术--微梁阵列的设计与制作

本文给出了一种用于非制冷光学读出红外探测器的核心器件--微悬臂梁阵列的设计和制作,它是SiNx/Au双材料单层膜结构,简化制作工艺、可以直接在空气中成像.实验使用了设计制作的140 × 98微梁阵列和高信噪比的12-bit CCD,得到120℃以上的物体热像,噪声等效温度差(NETD)为5K左右,实验结果与热机械模型预测结果一致.     

中国科大光力学工作进展

中国科学技术大学光力学实验室近年从事实验力学方法在红外成像、金属物理学以及生化传感等交叉领域的研究,为实验力学带来了新的研究内容,也为相关领域的研究开辟出独特的途径.本文拟对该小组近年来取得的研究进展作一个概述:1)提出微梁阵列FPA变形的高灵敏光学检测法,设计制作出相应的FPA,实现了新概念光学读出红外成像,热成像指标处于国际领先;2)提出用动态散斑研究合金材料锯齿形屈服剪切带,建立了溶质原子与位错交互作用的动态应变时效模型,再现出锯齿形加载曲线和带反复传播的轨迹;3)提出用微梁传感研究大分子/蛋白质构象折叠,检测到构象转变过程中分子间力的相互作用信息和折叠动力学过程,为研究大分子折叠机理提供了一种新途径.     

微梁传感研究谷胱甘肽转硫酶抗原抗体特异结合

利用微梁传感器（MicroCantilever Sensor，MCS）对抗原抗体的反应进行检测。通过分子自组装方法将谷胱甘肽转硫酶（Glutathione S-transferase，GST）修饰到微悬臂梁的单侧镀金表面后，应用光杠杆原理监测在加入GsT抗体的过程中，微悬臂梁的实时弯曲过程。实验过程中的抗原抗体活性由酶联免疫吸附（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）实验得到了确认。结果表明：a．微悬臂梁传感技术可以对抗原抗体的结合过程进行实时的监测；b．为研究生物大分子间微观层次上相互作用提供了一种新型的实验手段。     

沉淀对Al-Cu-Mg合金中锯齿形屈服现象影响及其微观实验研究

经固溶处理的Al-Cu-Mg合金在常应变率拉伸实验中具有显著的锯齿形屈服现象,且屈服行为随固溶处理温度的改变而呈现不同的特征.塑性变形特性与合金材料的微细观结构,尤其是位错运动的演化密切相关.本文运用透射电子显微镜,研究在不同温度下固溶处理的Al-Cu-Mg合金的微观结构,尤其是析出颗粒的大小和含量.并结合宏观的拉伸实验结果,分析Al-Cu-Mg合金动态应变时效的机制.     

基于MEMS的光力学红外成像

非制冷红外成像仪以其优良的性价比和高可靠性而倍受关注。近期 ,非制冷的热机械型红外成像仪有望发展成为新的低价格高性能的红外成像设备。本文提出了一种新型光学读出的红外探测仪。此红外探测仪的核心器件焦平面阵列 (FPA)由无硅基底结构的微悬臂梁阵列构成。每个微悬臂梁独立地把入射的红外热辐射转化为被光学系统探测的热变形。它不需要读出电路、真空腔和制冷装置 ,其理论上的噪声等效温度差接近致冷型红外成像系统 ,而制作成本和难度将大幅降低。制作的无硅基底单层膜结构的FPA ,其单元尺寸为 2 0 0 μm× 1 0 0 μm ,阵列大小为 1 5 0× 1 0 0像素数。实验制作的系统探测到温度为 5 0 0K左右的热物体像 ,热像采样频率为 1 2幅 /秒。     

微梁传感研究谷胱甘肽转硫酶抗原抗体特异结合

利用微梁传感器(MicroCantilever Sensor, MCS)对抗原抗体的反应进行检测.通过分子自组装方法将谷胱甘肽转硫酶(Glutathione S-transferase,GST)修饰到微悬臂梁的单侧镀金表面后,应用光杠杆原理监测在加入GST抗体的过程中,微悬臂梁的实时弯曲过程.实验过程中的抗原抗体活性由酶联免疫吸附(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)实验得到了确认.结果表明: a.微悬臂梁传感技术可以对抗原抗体的结合过程进行实时的监测;b.为研究生物大分子间微观层次上相互作用提供了一种新型的实验手段.     

应用微波技术实现纳米精度微光学对准和实时粘合

本文讨论纳米精确度光学对准技术，以用于采用热固化树脂的微光学包装。为了达到一个快速固化过程，直接将微波能量作用于需要进行光学粘合的地方。然而常规微波加热技术，依赖于树脂和元件之间的高质量比。为了改进微光学包装中微量粘合剂的热吸收率，我们先将接合面抛光，再镀上金属薄层。这样一来，微波能量将被镀层快速吸收。为防止接合面过热，采用一个红外（IR）温度传感器，以监测粘合剂的温度。根据温度的高低，一个自动化的系统则可以调整微波的功率输出，以便达到相对恒定的固化温度。在快速固化过程中，预先调准好的微光系统，如光纤耦合器，将由于加热的不均匀性而不可避免地遭受干扰。为补偿这个副效应，开发了一个实时光学对准监控和反馈系统。以包装光纤耦合器为例，该系统可实时监测当粘舍剂由微波固化时器件的插入损失（IL）。我们采用的一种三维压电变换装置（PZT）可达到x-、y-和z-方向的的对准。该PZT的10nm调节精度可监测出0．004dB的IL敏感性。与常规的固化烤箱比较，该系统的微光学包装效率可提高150倍。由于采用实时监控和反馈系统，批量生产中产品的合格率也将大大改善。