微粗糙硬铝表面双向反射特性实验研究

本文基于四波段双向反射分布函数测试平台,对微粗糙硬铝表面的光谱双向反射分布函数进行了实验测量,考察了微粗糙尺寸参数、入射角度和入射辐射波长对表面辐射特性的影响。测量结果显示了明显的镜反射特征,粗糙的表面结构还引起了后向反射增强现象,长波入射和大角度入射增强后向反射效应。     

纤维层中纤维的排列与散射相函数

针对纤维层中两种典型的纤维排列求得其相函数;纤维在空间随机排列和平行于边界面的平面上随机排列。被考虑的两种入射辐射为垂直于边界面的入射和边界表面的表面辐射。纤维层的相函数以纤维层坐标系中的的天顶角函数形式表示。对入射辐形式,尺度参数,纤维的排列及复折射率对辐射传递的影响进行了研究。     

空间相机常用金属材料表面的BRDF特性

为保证空间相机热设计中表面辐射换热计算准确可靠,基于两种金属材料的光学常数,结合Monte Carlo射线跟踪法应用几何光学近似对其粗糙表面的双向反射分布函数(BRDF)进行了研究。分析了不同入射光波长、不同入射角度及不同表面粗糙度对金属铝和钛材料粗糙表面的BRDF的影响。结果表明,金属铝和钛材料粗糙表面的BRDF分布具有明显的镜反射特征,入射平面内的BRDF峰值随入射光波长增加而增大,在本文研究的波长范围内,钛表面的BRDF随入射光波长增大的增幅最高达到41.0%,远高于铝表面的8.7%。当表面粗糙度较大时,光子在粗糙表面内会经历多次散射,粗糙表面内多次散射光子数比例随着表面粗糙度的增大而增加,并且随着入射角度的增大具有增加的趋势。     

任意入射辐射条件下介质特性对瞬态辐射传递的影响

用基于Monte Carlo法的DRESOR法在平行平板系统内具有吸收、无发射介质中研究不同波形入射、壁面反射、介质散射率、光学厚度、各向异性散射等条件对瞬态辐射传递的影响.任意连续波形入射辐射是目前大多数数值方法很难处理的瞬态辐射问题,而DRESOR法通过在系统内计算一单位入射辐射能对介质的DRESOR数分布,就能计算任意连续波形入射辐射条件下高方向分辨率的瞬态辐射强度结果.DRESOR法和Monte Carlo法计算的结果进行了比较验证,两者吻合较好,证明了DRESOR法处理瞬态入射辐射问题的正确性和有效性.     

微通道板的新应用——X射线准直器

应用微通道板通道玻璃表面对大角入射的X射线吸收和小角入射的X射线全反射的特性,讨论适用于硬X射线和软X射线准直的两种类型微通道板,分析影响准直性能的因素。最后,对硬X射线微通道板准直器的辐射通量与通用准直器的进行比较。     

滑动盖板对一维微尺度光栅红外辐射特性影响

电磁波入射到微尺度周期性结构表面时,一定条件下将在某一波段产生异常光吸收现象。基于该特性,本文提出了单边移动盖板光栅和双边移动盖板光栅两种光栅结构,并使用严格耦合波分析(RCWA)方法对TM波垂直入射的一维微尺度光栅表面辐射特性进行了分析,研究了滑动盖板的厚度和位置对光栅表面结构辐射特性的影响。结果表明,相同盖板厚度,双边移动盖板光栅形成的发射率峰较单边移动盖板光栅形成的发射率峰具有较宽的半高全宽(FWHM),但峰值较低;随盖板向关闭侧移动,高发射率峰对应波长向长波方向移动;随盖板厚度增加,发射率峰向长波方向移动,其中双边移动盖板光栅结构形成的发射率峰变宽,峰值变小。     

灰微粒子的光学常数和衰减系数

一、前言 在高温烟气热辐射中,粒子辐射占的比例最大。从热辐射角度,粒子可分为大粒子与微(小)粒子两类。当粒子的尺度参数x=πD/λ(D为粒子直径,λ为入射波长)小于或接近于1时称为微粒子。此时粒子表面凹凸不平之处相对入射波长来说,可忽略不计,颗粒表面可认为是光学光滑的,这种颗粒的辐射行为可用Mie电磁理论来描述。当粒子的尺度参     

光学渡越辐射理论及其在直线感应加速器脉冲电子束诊断中的应用

匀速运动的带电粒子在穿过具有不同介电常数的两种媒质界面时要产生所谓光学渡越辐射。该辐射在粒子的入射平面上呈偏振行为;从辐射强度的角分布可以确定入射粒子的能量。在入射到双膜系统的情况下,由于干涉的发生,在第二膜前表面的强度角分布有振荡行为。利用这些现象,可对脉冲电子束包络半径、束电流密度的横向分布,束能量以及横向散角进行测量,依照这一原理在各LIA加速器上进行的脉冲电子束参数测量,获得的有效数据极大地提高了加速器的调试效率。     

强激光与固体靶作用产生的表面电子加速和辐射研究

利用单电子在固体靶表面准静态电磁场中运动的模型和非线性汤姆孙散射理论,研究了以大角度斜入射的强激光照射在固体靶表面产生的沿靶面方向发射的高能超热电子的运动及其产生的电磁辐射脉冲. 数值模拟表明,靶表面的电子在靶面附近的准静态电磁场和反射的激光场中作振荡. 当电子振荡频率接近激光频率时,电子被有效加速,被加速的电子主要沿靶面方向运动并产生向前的阿秒脉冲辐射. 讨论了电子在加速前的不同初始速度分布对辐射脉冲的时间和空间特性的影响,模拟了不同初始状态的多电子相干辐射脉冲的频谱特性. 关键词： 表面准静态电磁场 超热电子 阿秒脉冲 相干辐射     

低速~(84)Kr~(15+,17+)离子轰击GaAs单晶

用345 keV的Kr15+和340 keV的Kr17+离子以45fi角入射n型GaAs单晶(100)面,测量了表面形貌的变化和发射的375—500 nm Ga I和Kr II的特征光谱线.Krq+(q=15,17)离子轰击后表面形貌的变化主要取决于入射离子的电荷态q.离子沉积到靶表面的能量引起Ga原子激发,其辐射光谱为Ga I 403.2 nm和Ga I 417.0 nm.入射离子中性化过程中俘获GaAs导带电子形成高激发态原子,通过级联退激填充3p,4d等空穴,P壳层电子跃迁发射谱线为Kr II 410.0 nm,Kr II 430.4 nm,Kr II 434.0 nm和Kr II 486.0 nm,Kr II486.0 nm为较强谱线.实验结果表明,入射离子与GaAs单晶相互作用发射的可见光产额与入射离子的电荷态密切相关,较高电荷态Kr17+离子入射产生的光辐射产额大约为Kr15+离子的两倍.     

空间辐射效应的蒙特-卡罗模拟

 概述了天然宇宙空间的辐射环境,简要地分析了辐射效应机制,在辐射效应的蒙特-卡罗模拟中对靶材料作了无定形假设,入射粒子在靶材料中的弹性能量损失采用经典二体散射公式,非弹性能量损失高能时采用Beth-Bloch公式,低能时采用Lindhard-Scharff公式,中能时采用插值公式,撞出晶格原子引起的次级损伤用Kinchin-Pease模型计算,最后对100KeV硼离子入射于硅材料引起的辐射效应进行了模拟计算,并给出了计算结果和分析。     

复杂地表场景生成中太阳辐射模拟方法

复杂自然地表场景温度场模拟是遥感成像仿真的非常重要一环.本文分析了主要的影响因素--太阳辐射,建立了计算复杂地表入射太阳辐射总能量的理沦模型,重点分析了地形的遮挡效应,用Monte-Carlo法计算实现,提出了相关长度的概念,使计算效率提高了 3～30倍,精度保持不变.     

Excitation of surface plasmons at the boundary of overdense plasma

The excitation of surface plasmons （SPs） with a strip grating at the boundary of an unmagnetized overdense plasma has been investigated theoretically and experimentally. An incident electromagnetic radiation was p-polarized at the frequency of 5 GHz. Experiments showed that when the plasma density was four times higher than the critical density with the grating present, and the SPs could be excited at the boundary of the overdense plasma. Contribution of the glass layer in the formation of the SP dispersion relation was examined. When the incident electromagnetic radiation was coupled into SPs the coupling order with the effective permittivity was simulated qualitatively. We find that the existence of SPs at the boundary of overdense plasma indicates that the reflection coefficient of the incident electromagnetic radiation reaches its minimum and even becomes total absorption. In this work the plasma density was diagnosed by a Langmuir double probe.     

DRESOR法对瞬态辐射传递问题的研究

用基于蒙特卡洛法(Monte Carlo Method,MCM)的DRESOR法(Distributions of Ratios of Energy Scattered by the medium Or Reflected by the boundary surface)求解入射辐射经过介质散射、壁面反射传递后辐射强度随时间变化的瞬态辐射传递方程(Transient RadiativeTransfer Equation,TRTE)问题。通过在系统内计算一单位瞬态入射辐射对介质的DRESOR数分布,就能计算任意时间内入射辐射在系统内时间响应特性,这样有效提高数值方法处理瞬态辐射问题的通用性。并且能够获得高方向分辨率的辐射强度随时间变化的结果,这是目前大多数数值处理方法比较难做到的,显示出了DRESOR法处理瞬态入射辐射问题的能力．     

Axial time-averaged acoustic radiation force on a cylinder in a nonviscous fluid revisited

Objective

The present research examines the acoustic radiation force of axisymmetric waves incident upon a cylinder of circular surface immersed in a nonviscous fluid. The attempt here is to unify the various treatments of radiation force on a cylinder with arbitrary radius and provide a formulation suitable for any axisymmetric incident wave.

Method and results

Analytical equations are derived for the acoustic scattering field and the axial acoustic radiation force. A general formulation for the radiation force function, which is the radiation force per unit energy density per unit cross-sectional surface, is derived. Specialized forms of the radiation force function are provided for several types of incident waves including plane progressive, plane standing, plane quasi-standing, cylindrical progressive diverging, cylindrical progressive converging and cylindrical standing and quasi-standing diverging waves (with an extension to the case of spherical standing and quasi-standing diverging waves incident upon a sphere).

Significance and some potential applications

This study may be helpful essentially due to its inherent value as a canonical problem in physical acoustics. Potential applications include particle manipulation of cylindrical shaped structures in biomedicine, micro-gravity environments, fluid dynamics properties of cylindrical capillary bridges, and the micro-fabrication of new cylindrical crystals to better control light beams.     

Gauss声束对离轴椭圆柱的声辐射力矩

利用部分波展开法求解得到了Gauss声束入射下刚性和非刚性椭圆柱的声散射系数,推导了一般情况下的声辐射力矩表达式.在此基础上,通过一系列数值仿真详细分析了离轴距离、入射角度和束腰半径对声辐射力矩的影响.结果表明:正向与负向声辐射力矩均可以在一定条件下存在;低频情况下刚性椭圆柱比非刚性椭圆柱更容易产生较强的声辐射力矩;特定频率的入射声场可以激发出非刚性椭圆柱不同阶的共振散射模式,因而非刚性椭圆柱的声辐射力矩峰值与频率的关系更密切;增加束腰半径有利于扩大散射截面,进而增加椭圆柱的声辐射力矩.该研究结果预期可以为利用声辐射力矩实现粒子的可控旋转和流体黏度的反演提供一定的理论指导.     

表面辐射热损失对微重力静止环境下火焰传播特性的影响

采用数值模拟方法研究了静止微重力环境中,表面辐射热损失对燃料表面火焰传播特性的影响以及表面辐射和压力对火焰传播特性的共同影响。结果表明,随着表面辐射增大,火焰传播速度减小,在考虑表面辐射后,随着压力的增大,火焰传播速度增大。采用无量纲参数分析了表面辐射对火焰传播速度的影响,进一步阐明了微重力环境下的火焰传播机理。     

Photomechanical vibration of thin crystals of polar semiconductors

It was found that thin crystals of polar (non-centrosymmetric) semiconductors constitute a new type of photo-sensitive system in which incident illumination is converted into mechanical energy: thus, illumination-induced elastic deformation (bending) was observed on thin (00.1) CdS and (111) GaAs crystals; furthermore, by employing chopped light the crystals were excited to their resonant vibration (photomechanical vibration); the dependence of the amplitude of this vibration on the energy of the incident radiation was found to be similar to the dependence of the surface photovoltage on the energy of the incident radiation (surface photovoltage spectrum). The present findings are consistent with a model based on light-induced modulation of the piezoelectric surface stresses.