基于多波长干涉的瞬态轮廓检测Mirau显微镜

针对单波长Mirau干涉显微镜存在测量范围小和2π模糊等问题,提出了多波长Mirau偏振干涉显微镜,以实现微观轮廓的大动态范围测量的和表面粗糙度等显微结构的瞬态检测。系统利用R、G、B三个单色LED光源实现多波长干涉;利用彩色偏振相机获取瞬态相移干涉条纹图,降低实时瞬态检测中复杂的环境扰动影响;利用线栅偏振片调节条纹对比度,满足不同被测对象的反射率检测要求。为验证系统方案的可行性,经过系统误差补偿校准后测量标称值为1.993 9μm的标准微米台阶,结果与标称值的偏差约为5.4 nm。利用该方法与Wyko干涉仪对金刚石车削凸面反射镜表面微观轮廓和表面粗糙度进行测量,表面粗糙度测量结果均方根值偏差为3.7 nm,验证了该系统可实现高精度的大动态范围测量。     

Practical security of continuous-variable quantum key distribution under finite-dimensional effect of multi-dimensional reconciliation

The well-known multi-dimensional reconciliation is an effective method used in the continuous-variable quantum key distribution in the long-distance and the low signal-to-noise-ratio scenarios. The virtual channel employed to exchange data is generally established by using a finite-dimensional rotation in the reconciliation procedure. In this paper, we found that the finite dimension of the multi-dimensional reconciliation inevitably leads to the mismatch of the signal-to-noise-ratio between the quantum channel and the virtual channel, which may be called the finite-dimension effect. Such an effect results in an overestimation on the secret key rate, and subsequently induces vital practical security loopholes.     

Terahertz wave polarization rotation in bianisotropic metamaterials

Utilizing a polarization sensitive terahertz detection method where the detector is rotated by either 0° or 90° to measure the electric field E_{p, s} (t) of each polarization component, we have characterized the properties of split ring resonators. The strong polarization dependence of the bianisotropic-circular-current-driven and linear-polarization-induced resonances is in excellent agreement with the simulation when the p-polarized terahertz transmission is measured. However, these electromagnetic responses vanish when the s-polarized terahertz transmission is measured. There is only a transmission minimum at 1.64 THz and the terahertz polarization rotation angle of about 90° is observed. The polarized terahertz transmission amplitudes and spectra detected at orthogonal orientations show that these behaviours are probably attributed to the birefringent effect of the sample.     

六元含氮元环化合物的分子结构对其抗磨性能的影响

在四球摩擦磨损试验机和SRV微动磨损试验机上考察了5种六元杂环化合物（吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、三嗪）润滑油添加剂的抗磨性能,采用X射线光电子能谱分析了摩擦表面元素的化学状态.结果表明,这5种化合物都可以在不同程度上改善基础油的抗磨性能,其作用效果依次为嘧啶>哒嗪>均三嗪>吡嗪>吡啶.磨损表面N元素主要以未分解的六元N杂环化合物或分解的有机胺以及硝基或亚硝基化合物形式存在.在摩擦磨损过程中,含N杂环化合物不仅在金属表面发生了物理吸附和化学络合吸附,还在边界润滑条件下发生了开环反应.其抗磨减摩机理与杂环化合物的化学键长及共振能大小有关.     

（4-氟-3-三氟甲基苯氧基）环三磷嗪添加剂对季戊四醇酯减摩抗磨作用的影响

合成了(4-氟-3-三氟甲基苯氧基)环三磷嗪，采用核磁共振氢谱(^1H NMR)和傅立叶转换红外光谱仪对其结构进行了表征，利用热重法分析了其热稳定性，在SRV型摩擦磨损试验机上评价了其作为季戊四醇酯添加剂对钢／钢体系的润滑作用，并采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪分析了其作用机理．结果表明，同另一种芳氧基磷嗪化合物X-1P相比，(4-氟-3-三氟甲基苯氧基)环三磷嗪作为高温润滑油添加剂表现出更好的摩擦学性能．就磷嗪衍生物添加剂而言，氟代芳氧基中的氟含量对摩擦学性能具有重要影响．在摩擦过程中，(4-氟-3-三氟甲基苯氧基)环三磷嗪与摩擦副表面发生了复杂的摩擦化学作用，在摩擦副表面形成了含Fe3(PO4)2及FeF2等物质的边界润滑膜，从而表现出减摩、抗磨和承载作用．     

一种声图直航段数据自动提取及镶嵌的方法

声图镶嵌是利用成像声纳获得声图进行测深、水下地形地貌测绘的重要应用方向。常见的成像声纳多要求声纳载体做直线运动,而实际应用中载体有大量转弯的情况。为此提出了一种声图直航段数据自动提取方法,该方法首先利用Douglas-Peucker算法对声纳航迹进行抽稀处理,之后利用相邻抽稀点之间的距离判断数据是否为直航段,最后将直航段图像提取出来。获得直航段数据后,利用地理信息对声图进行镶嵌处理。对千岛湖湖底地貌图像进行了处理,获得了较好的镶嵌结果。     

北京市平谷区桃林土壤重金属元素含量反演估测

矿产资源开采中产生的废渣废液长期堆存后产生的渗滤液向土壤中扩散易造成周围土壤的重金属污染,影响作物生长;人类通过食物链食用含重金属元素的果实后,会引起神经系统的神经衰弱、手足麻木,消化系统的消化不良,血液中毒和肾损伤等症状;这种对生态环境和人身安全的污染和损害是十分严重的。因此如何快速有效摸清矿区周围农作物土壤污染情况尤为重要。多光谱遥感由于具备光谱分辨率高、实时无损、大面积监测等优势,在突破植被屏障监测土壤重金属上具有巨大的潜力。以平谷区主要的农作物桃树为研究对象,利用桃叶的高光谱数据、土壤采样数据,分析桃叶光谱曲线的响应特性,对桃叶反射光谱进行一阶／二阶微分、标准正态、连续去统等四种变换,结合相关分析及多元线性回归模型确定光谱特征变量,构建植被指数HMSVI;结果表明HMSVI与土壤中Cd,AS和Pb含量的相关性较常用植被指数高。运用线型回归方法进行元素含量与植被指数HMSVI建模后,选取拟合较好的模型,实现了叶片高光谱与土壤重金属含量的统计建模, 最后利用Sentinel-2遥感影像反演三种重金属含量空间分布,并对结果进行精度验证。结果表明：受重金属胁迫叶片的平均光谱反射率高于正常叶片且红边位置发生了“蓝移”现象。780,945和1 375 nm三个波段对三种重金属污染都较为敏感,利用三个波段构建的植被指数建立的反演模型能较好的用于桃林土壤重金属元素含量预测,其预测模型分别为Y=0.44X+0.193,Y=7.436lnX+13.161,Y=-15.359X+13.583X2+23.541,且具有较好稳定性和适宜性。空间反演结果表示,三种重金属高值区均大面积的分布在平谷区刘家店尾矿库、万庄尾矿库、金海湖尾矿库附近,西部相比东部矿区重金属污染更为严重。研究结果可以为北京平谷区桃林重金属污染的预防与治理提供基础数据支持。     

一维单应矩阵的进一步研究与应用

一维(1D)标定具有抗遮挡和制作成本低等优点,是摄像机标定中的重要方法之一。首先,以1D单应矩阵为基础,给出了绕固定点运动1D标定方法的几何解释;其次,在小孔成像模型下,证明了摄影几何中的交比不变性与1D单应矩阵的等价性。相比于共线4点的交比不变性,1D单应矩阵约束更具有一般性。最后,针对基于平面运动的1D标定,由1D单应矩阵计算运动前后1D标定物延长线的交点,提出了一种简便的方法,将平面运动转化为绕固定点运动,并通过仿真和真实实验验证了算法的正确性。实验结果表明:与已有方法相比,本文算法的标定精度得到了显著提高。     

基于双波长像面数字全息显微的微通道检测

针对微流控芯片通道三维形貌的可视化测量需求,搭建了一套反射式离轴双波长像面数字全息显微测量系统。首先,利用分辨率靶和标准样片对系统的横向、纵向分辨率和放大倍数进行标定实验,结果表明双波长全息显微系统在横向宽度及纵向深度测量中具有较好的准确性和可行性。然后,利用该系统分别对由PDMS材料制成的直通道、圆形小室结构微流控芯片以及硅基底微流控芯片通道进行三维形貌检测,并得到定量结果：直通道结构深度为48.6μm,宽度为75.8μm;圆形小室微通道深度为48.5μm,宽度为76.6μm;硅基底微流控芯片测量得到通道深度为61.6μm。上述结果与白光干涉仪的测量结果具有良好的一致性,说明双波长全息显微系统具有较高的可靠性和准确性,可为微流控芯片微通道检测提供新的成像检测方法。