基于白光干涉彩色图像的微结构表面形貌测量

微结构的表面形貌会显著地影响微纳器件的使用性能及产品质量,是微纳测试领域的一个重要研究方面,利用白光干涉技术是测量物体表面形貌的一种常见方法。区别于常用的CCD黑白相机,使用CCD彩色相机采集白光干涉条纹的彩色图像,使获取的图像包含了R、G、B三个通道的信息。利用小波变换法分别求解出在不同扫描位置处R、G、B通道的相位信息,通过建立的评价函数,并结合最小二乘法可精确确定零光程差的位置,利用相对高度和零光程差位置的线性关系,进而得到物体的表面形貌。通过仿真以及实际测量由VLSI标准公司制造的标准台阶结构,验证了所提出方法的有效性。     

陶瓷和金属微波烧结在线实验及微观机理分析

为研究陶瓷和金属微波烧结时的微观演化机理,从而为优化不同材料的烧结过程提供依据,本文采用同步辐射技术对陶瓷(SiC)和金属(Al)的微波烧结微结构演化过程进行实时、无损的观测,并结合有限元模拟分析两者的微结构演化特征及微观机理。通过滤波反投影等数字图像处理技术得到烧结过程中样品内部的二维、三维重建图像,清晰地观察到SiC和Al在颗粒表面和界面演化上存在差异。定量地统计了陶瓷和金属烧结颈相对尺寸与时间的双对数关系,并与陶瓷和金属双球模型的微波烧结模拟结果进行了对比。运用模拟分别对实验中的烧结颈和微观形貌演化进行分析,得出结论:陶瓷和金属微波烧结时的加热机制不同,分别为整体介质损耗加热和表面涡流损耗加热。陶瓷的整体加热将会在材料内部特别是界面产生较高的温度,而金属的表面加热使颗粒表面温度高于界面。由相应的加热机制产生的温度分布差异,将会对材料的物质扩散过程产生不同程度的影响,进而产生不同的微结构。     

高矫顽力HDDR各向同性Nd-Dy-Fe-Co-B黏结磁体的磁性能与微结构

研究了添加微量元素Co和Dy对HDDR工艺制备各向同性Nd-Dy-Fe-Co-B粘结磁体磁性能的影响. 结果表明, (Nd_0.65Dy_0.35)12.5(Fe_0.9Co_0.1)₈₁B_6.5磁体的内禀矫顽力H_cj高达1.53 MA·m^-1,剩磁的可逆温度系数为-0.059%/℃（25～155℃）. 使磁体具有高矫顽力、低温度系数的原因一方面是由于Dy和Co的加入提高了硬磁性相的各向异性场和T_C温度,另一方面是由于材料显微结构的改善.     

掺杂纳米硅薄膜中电子自旋共振研究

研究了掺杂纳米硅薄膜(nc∶Si∶H)中的电子自旋共振(ESR)及与之相关的缺陷态.样品是用等离子体增强化学气相沉积方法制成,为两相结构,即纳米晶粒镶嵌于非晶本体之中.对掺磷的nc-Si∶H样品,测量出其ESR信号的g值为1.9990—1.9991,线宽ΔH_pp为(40—42)×10^-4T,ESR密度Nss为10¹⁷cm^-3数量级.对掺硼的nc-Si∶H样品,其ESR信号的g值为2.0076—2.0078,ΔH_{关键词： 纳米硅薄膜 微结构 电子自旋共振}     

纳米晶复合永磁材料的交换耦合相互作用和磁性能

本介绍了纳米磁性材料晶粒交换耦合相互作用的有关理论。采用不同模型讨论了晶粒交换耦合相互作用对纳米单相软磁材料、永磁材料及双相复合永磁材料磁性能的影响。简述了用δM（H）曲线和不可逆磁导率的变化研究晶粒交换耦合相互作用及反磁化过程的方法。讨论了合金分配比、添加元素、制备及热处理工艺对磁体硬磁性能的影响。从理论和实验两方面分析、研究了纳米复合永磁材料的反磁化过程和矫顽力机制。     

聚合物分子链微结构-力学性能关系的数据驱动模型

聚合物一般由随机分布的大分子链组成,分子链的分布、缠绕、交联等微结构状态显著影响聚合物的力学和物理性能。本文通过数据驱动方法,建立了聚合物分子链微结构-力学性能关系。使用有限元方法建立了两种分子链的随机微结构模型并得到了其力学性能。基于微结构-力学性能关系建立数据集,以聚合物的随机分子链微结构为输入,以聚合物的弹性刚度为响应输出,进行数据驱动模型的训练和验证。得到了精度满意的微结构-力学性能关系的分析结果。结果表明,通过数据驱动方法研究聚合物的弹性刚度问题是可靠的。     

基于热固耦合问题的多尺度拓扑优化设计

基于均质材料的拓扑优化逐渐难以适应现代化生产对工业产品高品质、轻量化的需求,同时很多工业设备经常面临着高温和高负载的工作环境.为了提高结构在温度载荷和机械载荷共同作用下的力学性能,本文提出了一种在稳态热源作用下的热固耦合连续体结构并行化拓扑优化方法.以结构刚度作为目标函数,材料的体分比为约束,利用能量均匀化方法预测微结构的等效属性,建立热固耦合结构并行化拓扑优化数学模型.为便于数值计算,利用直接法进行灵敏度分析,同时采用Heaviside非线性密度过滤技术抑制数值不稳定性,将OC准则算法用于求解优化问题.数值算例表明,本文方法能够有效地进行优化设计且能显著地提高结构的刚度性能和散热性能.     

穿山甲鳞片拉伸性能和微结构特征

对穿山甲鳞片试样进行了单调拉伸试验和拉伸断口的微观观测,揭示了穿山甲鳞片基本力学性能及其与微结构之间的联系。结果表明,穿山甲鳞片表现出较好的韧性,横向的强度极限略高于纵向,而弹性模量和延伸率低于纵向。拉伸断口微结构观测结果表明,穿山甲鳞片具有微米尺度的薄片重叠、堆垛而形成的层状结构,有助于鳞片的增韧。     

多孔微结构光纤中飞秒激光脉冲超连续谱的产生

报道了利用800nm飞秒激光脉冲在多孔微结构光纤中产生超连续谱展宽的现象，连续谱展宽范围为440—890nm.基于标量波近似理论对微结构光纤包层的有效折射率和基模的有效面积以及光纤的色散特性进行了计算，发现微结构光纤具有特殊的控制色散和波导特性的能力，对超连续谱展宽的机理进行了初步解释.本文的理论分析和实验结果有较好的一致性，认为即使包层由无序填充气线组成的多孔微结构光纤也可以出现超连续谱展宽效应. 关键词： 多孔微结构光纤 超连续谱 有效折射率 色散     

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