低温下硅晶体与无氧铜接触热阻实验方法的数值模拟研究

硅晶体与无氧铜界面之间的接触热阻影响第三代同步辐射光源中承受高热负荷的硅晶体单色器冷却结构性能优化设计。实际测量固体界面处接触热阻时,温度传感器安装方式和加热功率均影响实验准确性。文中利用数值模拟方法从这两方面对接触热阻计算偏差进行分析。结果表明,焊接或粘贴方式安装温度传感器使测温更加接近真实情况,并且测量接触热阻越小,加热功率可调范围越小,对测量仪器精度要求越高,进而对实际测量方法的选择有现实指导意义。     

液氮冷却硅晶体单色器的研究

第三代同步辐射光源给光束线设计带来的关键问题之一是高热负载．本文讨论了采用液氮冷却硅晶体单色器的原理、实验装置以及测试结果．     

微结构接触界面热阻

微纳米结构的接触热传输是热电转换、超导冷却、集成芯片散热等高技术领域面临并必须着力解决的技术问题,它区别于宏观热传输,具有为尺度依赖效应和多个微观特征量。文中从微结构接触热传输阻力角度出发,探讨了接触热阻及界面热阻区别,阐释了微尺度的特征量,接触界面热阻实验及理论研究方法、实验参数的测量,接触热阻及界面热阻的材料选择。通过接触界面热阻这些方面的研究,为研究接触界面热阻研究提供了较全面的参考。     

低温下固体接触热阻与接触电阻的实验研究

在低温工程中,两个接触固体之间存在着接触热阻与接触电阻,将对低温实验中热量及电流的传输产生显著的影响,是进行低温下物性研究的关键。自行研制了一套可同步实现固体接触热阻和接触电阻的测量装置,该系统具有较高的精度,可实现外界力、温度等对接触热阻的测量,同时具备接触电阻的实时测量功能。在此基础上,开展了外界压力、温度、电流对接触热阻和接触电阻的实验研究。实验结果显示:随着压力的增大,接触热阻与接触电阻随之减小;低温下,随着温度的增大接触热阻与接触电阻增大,接触电阻增大的速率要比接触热阻快。温度平衡时,20mA范围内的电流变化对接触电阻的影响显著,对接触热阻影响非常小。当界面温度达到室温后,首次观测到接触热阻和接触电阻会随着温度的增大而减小。     

液氮冷却硅晶体单色器的流固耦合传热研究

液氮冷却硅晶体单色器是一个流固耦合传热系统,涉及固体部件之间的传热和计算流体力学(CFD)问题。硅晶体和无氧铜之间发生热传导,无氧铜和液氮之间进行对流换热。确定上述流固耦合传热系统的内部边界条件成为该系统研究的难点。因此,采用热流固三场耦合分析方法将液氮-无氧铜-硅晶体作为一个整体进行研究,计算时只定义系统的外部边界条件。该冷却结构设计考虑了硅晶体和无氧铜之间的接触热阻和液氮在冷却通道内的流动,因而模拟结果与实际状况更加接近,且此液氮间接冷却硅晶体单色器结构能够承受870W的热负荷将用于北京先进光源。     

玻璃钢低温下导热及接触热阻的实验研究

利用稳态法测试了固体复合材料在不同温度下的导热系数及复合材料与铜之间的接触热租。在90K~300K的温度范围内,固体复合材料导热系数随温度的提高而增大,而当温度上升时,接触热阻降低,温度大于100K时,热阻变化较小。     

复合隔热结构活塞界面材料接触热阻实验研究

复合隔热结构活塞是一种新型的高功率密度柴油机活塞,其结构由多种材料组合而成,而材料间的界面接触热阻会对活塞的隔热效果产生影响。本文基于稳态热流法搭建测量接触热阻实验装置,分别对钛合金与耐热钢之间的接触热阻和耐热钢与铝合金之间的接触热阻进行了测量,并对试验的误差进行分析,确定试验过程中界面热阻的最大测试误差为5.81%,研究了活塞工况下的压力和温度对材料界面接触热阻的影响.结果表明:相同压力下,随界面温度的升高接触热阻呈下降趋势.在界面压力较小条件下,温度的变化对接触热阻影响比较明显。相同温度下,材料接触界面处的压力越大,其接触热阻值就越小,但是在不同的温度阶段,接触热阻减小幅度不同.同样的载荷与温度条件下,耐热钢和铝合金的界面接触热阻比钛合金和耐热钢材料组合的接触热阻小.     

高温超导直接冷却的氮化铝与无氧铜接触界面热阻的实验研究

氮化铝(AlN)具有高热导性、高电绝缘性,是超导二元电流引线热截流结构中常用的材料之一。根据稳态导热法建立低温真空实验装置,实验研究了超导冷却系统热截流结构中,界面温度和接触压力对AlN块材与无氧铜(OFHC-Cu)块材间接触界面热阻的影响。在实验温度(90K-210K)和压力(0.273MPa-0.985MPa)条件下,AlN/OFHC-Cu接触界面热阻随接触压力的提高而降低,而当界面温度上升时界面热阻由于热载子热运动的强化而降低,温度较高时,接触界面热阻随压力变化的速率趋缓。低温下AlN/OFHC-Cu间的接触界面热阻是直接冷却超导系统的设计和超导系统的热稳定性方面必需解决的问题。     

X射线连续谱晶体单色器的分辨率

本文讨论了在连续X射线谱的情况下,例如EXAFS谱时,晶体单色器的能量色差。根据连续谱强度随能量变化很小的特点,将其强度看作一常量,提出了计算平晶及Johann,Johansson弯晶单色器平均分辨率的计算方法。同时也指出了以往文献中关于Johann法反射几何分析的一些不当之处。并证明Johann法能得到比过去人们所估计的好得多的分辨率。 关键词：     

4~20 K 温区固体界面导热填料接触热阻实验研究

超导量子干涉仪、 超导光子探测器等深空探测器需要液氦温区制冷技术提供极低温温度, 固体界面接触热阻的存在会增大耦合界面温度差, 进而增加制冷机系统冷损. 为定量探究4~20 K 深低温区固体接触热阻, 采用GM 作为冷源, 设计了一台可同时调节压力和低温温度的固体界面接触热阻测试实验台. 利用感压纸进行接触界面压力校核, 并对温度重复性进行验证. 实验测试了不同导热介质填充情况下, 温度和压力变化时固体接触热阻的变化规律. 基于最小二乘法对实验数据进行半经验公式拟合, 获得4 ~20 K 温区不同压力加载条件下的接触热阻的定量参考.     

4～20 K温区固体界面导热填料接触热阻实验研究

超导量子干涉仪、超导光子探测器等深空探测器需要液氦温区制冷技术提供极低温温度,固体界面接触热阻的存在会增大耦合界面温度差,进而增加制冷机系统冷损.为定量探究4～20 K深低温区固体接触热阻,采用GM作为冷源,设计了一台可同时调节压力和低温温度的固体界面接触热阻测试实验台.利用感压纸进行接触界面压力校核,并对温度重复性进行验证.实验测试了不同导热介质填充情况下,温度和压力变化时固体接触热阻的变化规律.基于最小二乘法对实验数据进行半经验公式拟合,获得4～20 K温区不同压力加载条件下的接触热阻的定量参考.     

液氮冷却劳厄晶体单色器的热力耦合研究

针对高能同步辐射光源工程材料线站研制的劳厄晶体单色器上受光压弯晶体光学元件,利用有限元方法模拟计算了具有各向异性和低温材料非线性的硅晶体的压弯面形和热变形,计算结果显示硅晶体精确三维点云体载荷的最高温低于面吸收并且体吸收的热变形呈现出非对称性,同时精确给出了压弯和热变形导致晶体变形数据,为束线后续衍射动力学追迹模拟评估对光斑性能的影响提供更加真实可靠的保证。     

液氮间接冷却晶体单色器第一晶体热变形模拟计算

针对上海光源U27波荡器光源, 用ANSYS有限元软件对晶体单色器第一晶体液氮间接冷却进行数值模拟, 给出晶体表面倾斜误差与热负载、冷却条件和布喇格角范围等因素的关系, 为晶体单色器的设计与制造提供热缓释依据. 晶体距光源中心24m时最大垂直入射功率密度约为60W/mm², 在布喇格角调节范围小于30°时, 晶体厚度大于30mm, 晶体吸收总功率上限可到240W, 即可满足SSRF储存环电子束流升级到400mA的需求, 采用正常液氮(78K)冷却晶体, 晶体表面热变形倾斜误差可控制在3arcsec以下.     

低温真空下接触热阻温差的理论分析

针对低温真空条件下 ,半无限长圆柱间的接触热阻温差进行了理论分析 ,并得到了一些有用的近似计算公式 ;同时通过与有关文献结果进行对比 ,证明文中的分析近似具有相当的准确度。该分析结果为接触热阻及其引起的温差的计算仿真提供了理论基础     

超晶格结构对铝硅界面热阻的影响

近年来,提高微纳电子器件的散热和原子尺度界面热输运性能受到了广泛的关注,很重要的原因是界面热阻导致的微纳电子器件发热制约了性能的稳定性。因此,我们提出利用超晶格结构来降低界面热阻的方法。本文采用非平衡分子动力学模拟的方法,研究了室温(300 K)下硅同位素超晶格结构对铝硅界面热阻的影响。计算结果表明利用硅超晶格结构可以明显地降低铝硅界面热阻。并且对结果给予了讨论,这有助于更好地理解界面热输运的机制。     

交叉圆柱节点接触热阻的理论和实验研究

本文基于弹性变形模型计算了准稳态"T"形法中热线与待测线间接触面的几何尺寸。在椭球坐标系下,建立了交叉圆柱间接触热阻的理论计算模型。利用准稳态实验系统,在100～300K温度范围内测量了交叉圆柱间干节点的接触热阻。结果表明,如果考虑热线弯曲变形的影响,理论预测得到的接触热阻与实验值吻合较好,且均随温度升高而减小。     

低温真空下固体界面间接触热导实验分析

主要叙述了低温真空下接触热导实验装置的设计 ,通过改进实验装置来扩展研究的温度范围。在 10 0 K～ 30 0 K范围内 ,对铝、不锈钢和铜三种金属材料进行了大量的接触热导的实验研究 ,并分析了接触热导与界面载荷和温度之间的关系     

双晶单色器弧矢聚焦晶体面形有限元分析

简要介绍了弧矢聚焦双晶单色器的基本原理、聚焦晶体的压弯以及鞍形形变的抑制,提出了柔性铰链弧矢聚焦晶体压弯机构,对弧矢聚焦晶体衍射面的子午形变和弧矢弯曲面形进行了有限元分析;用光学追踪程序SHADOW得出了弧矢聚焦晶体衍射面面形对单色器的光通量和分辨率的影响。     

实验室EXAFS测量中单色器晶体二级衍射的应用

本文研究了实验室EXAFS测量中,应用单色器晶体二级衍射的有关问题,当测定的能量范围内,X射线连续谱上存在杂质发射线时,将导致测定吸收谱精细结构的畸变,研究了对这种谱线畸变进行修正的方法,并对采用晶面二级衍射测定时,EXAFS谱振幅降低的情况下如何求得正确的结构参数进行了讨论。 关键词：     

单色器晶体角度微振动的高精度原位检测技术

为实现对双晶单色器角度微振动的原位测量,设计了基于双频激光干涉仪的双晶单色器晶体角度微振动测试系统,并搭建了实验平台。激光经干涉计偏振分光后射向被测晶面,对反射信号调制解调求得晶面两端的位移偏差,从而高频获取晶面的角度位移信息。通过数据预处理可以有效去除夹杂在数据中的噪声及直流分量,应用快速傅立叶变换处理得到晶体角度振动的频谱信息,准确获取对晶体稳定性产生影响的特征频率,从而分析影响晶体稳定性的主要振源。该方案可实现晶体角位移的高频采集,分辨率高达25 nrad,并能准确分析出不同振源影响下晶体微振动的情况,为单色器结构优化提供参考。