微模塑法制备PMMA球面微透镜阵列

借助微透镜及其阵列的光学器件,采用软刻蚀技术中的微模型方法成功制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的柱体及球面微透镜阵列,并对该微透镜阵列进行了光学显微和SEM分析．通过考察制备过程中的影响因素,探讨了减少阵列缺陷和提高光学性能的适宜参数．并对该透镜阵列的光学成像性能进行了初步研究．     

紫外衍射微透镜阵列的设计与制备

为了提高紫外焦平面阵列的填充因子,可以通过微透镜阵列与紫外焦平面阵列的集成,以改善紫外焦平面阵列的探测性能。根据标量衍射理论设计了用于日盲型紫外焦平面阵列的128×128衍射微透镜阵列,其工作中心波长为350nm,单元透镜F数为F/3.56。采用组合多层镀膜与剥离的工艺方法制备了128×128衍射微透镜阵列,对具体的工艺流程和制备误差进行了分析,测量了衍射微透镜阵列的光学性能。实验结果表明:衍射微透镜阵列的衍射效率为88%,与理论值95%有偏差,制备误差主要来自对准误差和线宽误差。紫外衍射微透镜阵列具有均匀的焦斑分布,与紫外焦平面阵列单片集成能较好地改善器件的整体性能。     

凹折射微透镜阵列的离子束刻蚀制作

利用光刻热熔成形工艺及离子束刻蚀制作 12 8× 12 8元凹微透镜阵列。所制硅及石英凹微透镜的典型基本图形分别为凹球冠形、凹柱形和矩顶凹面形。分析了在光致抗蚀剂柱凹微透镜图形制作过程中的膜系匹配特性 ,与制作该种微透镜有关的光掩模版的主要结构参数 ,以及光致抗蚀剂掩模工艺参数的控制依据等。探讨了在凹微透镜器件制作基础上利用成膜工艺开展平面折射微透镜器件制作的问题。采用扫描电子显微镜 (SEM)和表面轮廓仪测试了所制石英凹微透镜阵列的表面微结构形貌。给出了所制石英凹微透镜阵列远场光学特性的测试结果。     

微透镜阵列的铸塑复制技术

在光刻热熔成型以及电铸复制得到的微透镜阵列镍板基础上,采用静态铸塑技术,得到了高质量的PMMA微透镜阵列。本文介绍了静态铸塑的聚合反应理论基础、模具设计以及工艺过程。最后对微透镜阵列的复制精度进行分析,结果表明复制精度优于0.5μm.     

微透镜阵列动态显示薄膜的设计及制备方法

基于微透镜阵列和微图形阵列的莫尔动态显示技术能够显示具有立体效果的三维图像。介绍了一种集成于高分子薄膜上的微透镜阵列和微图形阵列的设计及制备方法。提出了动态显示的几何模型,采用该模型推导了动态图像周期、方向及动态效果的设计公式,可以实现上浮、下沉、相对移动等动态显示效果的设计。研究了动态图形的非阵列成像模式,得到了可以随视角变化发生消失、浮现的非阵列动态图形。采用光刻及压印的方法进行了动态显示薄膜的制备实验,结果表明动态图像的周期、方向及位移的测量值相对理论值的最大偏差分别为11%、16%和14%。提出的方法能有效地评估动态显示薄膜的性能及制备容差。     

微透镜阵列的制备与应用研究进展

微透镜阵列是一种多功能的微光学元件,可以对入射光进行扩散、光束整形、光线均分、光学聚焦等调制,进而实现大视角、低像差、小畸变、高时间分辨率和无限景深等,在光电器件和光学系统的微型化、智能化和集成化方面具有重要的应用潜力.介绍了微透镜阵列的光学原理和发展历程,综述了喷墨打印、激光直写、丝网印刷、光刻技术、光聚合技术、热熔...     

控制液晶器件产生的程控透镜和微透镜阵列

研究了计算机程控光学器件的性能。通过对液晶空间光调制器进行电寻址控制,得到了振幅模式、二进制相位模式和连续相位模式的计算机程控透镜和程控微透镜阵列。实验结果和计算分析都表明,连续相位模式的程控透镜具有较好的聚焦性能和光效率。程控微透镜阵列的优点是阵列中的每一个微透镜都可以单独控制,可以得到所需要的阵列形式。实验给出了一个由这样的微透镜阵列产生的去掉了中心4×4阵列的8×8光斑阵列样式。还给出了利用程控透镜来方便有效地演示和研究透镜的像差方法。由计算机控制空间光调制器得到的光学器件虽然具有极大的灵活性,但是由于空间光调制器的像素的尺寸影响了它的精细程度,限制了它的应用。     

一种大F数微透镜阵列的制备方法

针对大F数(大于10)微透镜阵列难以制备的现状,提出了一种制备大F数微透镜阵列的方法.首先采用传统光刻胶热熔法及刻蚀技术制作出成形的微透镜阵列,再将一层具有较高粘滞系数的光刻胶均匀地涂覆在该微透镜阵列上,在光刻胶的粘滞作用以及烘烤过程中光刻胶自身表面张力的共同作用下,微透镜阵列的F数得到提高.采用该方法制备的二氧化硅微透镜阵列的F数达40,与传统大F数微透镜阵列的加工方法相比,该方法简便易行、制备的微透镜阵列面形良好,且只需调节光刻胶的粘滞系数,即可获得F数不同的微透镜阵列.     

石英微透镜阵列的制作研究

叙述了采用氩离子束刻蚀的方法制作线列长方形拱面石英微透镜阵列.所制单元石英微透镜底部的外形尺寸为(300×106)um²,平均冠高7.07μm,平均曲率半径202.19μm,平均焦距404.38μm,平均F₂数为3.82,平均光焦度2.47×10³屈光度,扫描电子显微镜和表面探针测试表明,所制线列石英微透镜阵列的图形整齐均匀,单元长方形拱面石英微透镜的轮廓清晰,表面光滑平整.所制微透镜阵列用于高T_c超导红外探测器阵列的实验证实,微透镜的引入可以显著改善超导探测器的光响应特性.     

矩底拱面状微透镜阵列的氩离子束刻蚀 

在ZrO2、InP、Si及SiO2即融凝石英衬底上用氩离子束刻蚀制作面阵矩底拱面状微透镜阵列,给出了氩离子束在不同的入射角度下刻蚀器件的速率与离子束能量之间的关系。实验表明,用国产BP212 紫外正型光刻胶制作的光致抗蚀剂掩膜图形在经过优化的工艺条件下可以通过氩离子束刻蚀将预定图形转移到衬底材料中。     

Ag纳米粒子修饰聚合物纳米尖锥阵列的SERS衬底制备

表面增强拉曼散射(SERS)以其无损、超灵敏、快速检测分析等优点而备受关注,在化学和生物传感等应用领域有着极大的潜力。研制灵敏度高、重复性强、稳定性好的SERS基底,对于实现其在痕量分析、生物诊断中的实际应用具有重要意义。具有微/纳米结构的聚合物具有优异的机械性能、光学性能、耐化学性等优点。通过模板压印法,利用多孔阳极氧化铝(AAO)在聚合物聚碳酸酯(PC)表面制备一种高度有序的纳米PC尖锥阵列结构,然后通过蒸发镀膜在PC尖锥阵列上沉积一层银膜,制备了大面积Ag纳米颗粒修饰的高度有序聚合物纳米尖锥阵列。高曲率纳米针状结构顶端的银颗粒及颗粒之间狭小的纳米间隙能产生大量的SERS"热点"。这种方法得到了均匀,可重复,大面积高增强的SERS活性基底,并进一步研究了不同沉积厚度银膜的SERS特性。用扫描电子显微镜(SEM)对其进行了表征,以结晶紫作为探针分子对这种结构进行研究。结果表明:拉曼信号强度随银厚度的增加显示为先增强后减弱的趋势。基底对结晶紫的拉曼增强因子达到5.4×10~6,基底主要拉曼峰强度的RSD为10%,说明该基底具有很好的检测灵敏性和重复性。此外,基底在存放40 d后,在相同条件下仍然保持着高SERS性能,表现出很好的稳定性。整个制备过程简单易行,重复性好,制作成本非常低廉,而且能够规模化制备,可方便地作为活性基底应用于SERS研究,必将具有广阔的研究和应用前景。     

Surface-initiated addition polymerization of norbornene by a Pd(II) catalyst bearing acetylacetone ligand on the glass slide

A Pd catalyst bearing acetylacetone ligand [(CH₃CO)₂CHPdCl₂] was covalently attracted onto the surface of glass slides, and then these Pd-terminated glass slides were immersed into a toluene solution of norbornene (NB) to produce a vinyl-type addition polynorbornene (PNB) layer on the surface of glass slides. It was found that the contract angles of the PNB-terminated glass slides surface increased with the increasing of polymerization time, and the thickness of the PNB layers were approximately 0-44.0 μm when the polymerization time was 0.5-24 h. The researching on etching also has been operated.     

用显微红外光谱法研究高分子共混物溶液自组织形成的相组成分布

本文制备了ＰＳ／ＰＣ（７／３）和ＰＳ／ＰＭＭＡ（５／５）的四氢呋喃（ＴＨＦ）溶液,通过缓慢蒸发溶剂制得ＰＳ／ＰＣ和ＰＳ／ＰＭＭＡ的共混物薄膜。利用不同的ＦＴＩＲ测试方法检测了制得薄膜中的组成分布。将ＰＳ／ＰＣ薄膜超薄切片,通过显微投射红外方法检测了其纵剖面的组成分布（测试步长为１６μｍ）。结果表明：ＰＳ含量从膜底面到表面缓慢增大呈梯度分布,在膜表面附近急剧增大,即ＰＳ组分在成膜过程中向表面（与空气     

机械研磨法制备晶体密度钼膜技术研究

 具有晶体理论密度的高质量金属薄膜对于材料的高温高压状态方程研究十分重要。通过机械研磨抛光技术制备出厚度大于20 μm,均方根粗糙度小于100 nm,厚度一致性好于99％的钼膜。研究了工艺条件对薄膜表面形貌、厚度一致性与表面粗糙度等的影响。机械研磨抛光时,采用较小粒径的磨料和材质较软的研具,可以获得较高的表面质量。在研磨过程中,工件的边缘受到的磨料切削作用最强,采用工件在工装表面均匀分布的形式,薄膜的厚度一致性有较大改善。探讨了目前制备极薄的薄膜工艺存在的问题及可能的解决办法。     

拉曼光谱在线测量技术在聚合物合成与加工中的应用研究进展

聚合物的合成与加工过程影响着材料的聚合度、结晶度、取向度以及共混组分的均匀性,最终影响聚合物产品的性能。因此对聚合物合成与加工过程中材料的实时状态进行监控至关重要。拉曼光谱在线测量技术凭借其无损检测、采样简单、可靠性高,对试样的外形和物态没有任何特定要求,且能在高温、高压、有毒的环境中直接进行在线测量等特点,在高分子材料合成与加工领域有了越来越广泛的应用。将此在线测量技术应用到高分子合成与加工过程中,实时测量高分子材料的化学组成和物理性质,并将测量数据用于控制合成与加工过程,可以提高高分子材料的性能。本文选择聚合反应转化率、聚合产物粒径及其分布、聚合物结晶度、聚合物取向度、多相共混聚合物组分含量等五个反映聚合物合成或加工过程状态的参量,概述了拉曼光谱在线测量上述参量的相关研究进展,并对拉曼光谱在线测量技术在聚合物合成及加工中的应用发展进行了展望。     

Surface roughness analysis and improvement of PMMA-based microfluidic chip chambers by CO2 laser cutting

For the microfluidic chip, the surface roughness of the chamber sidewall is an important parameter in estimating its quality. In this work, the chambers of the polymethyl methacrylate (PMMA)-based microfluidic chip were fabricated by CO₂ laser cutting, and then the surface roughness of the sections cut using different laser parameters and ambient temperature was studied by a non-contact 3D surface profiler. Our observation shows that the surface roughness results primarily from the residues on the laser-cut edge, which are produced by the bubbles bursting. To reduce the surface roughness of the cut section, a new approach is proposed, that is preheating the PMMA sheet to a suitable ambient temperature during laser processing. The results indicate that at a preheat temperature of 70-90 °C, the surface roughness resulting from the cut would be reduced. In our experiment, the best result was that the arithmetical mean roughness is R_a = 100.86 nm when the PMMA sheet was heated to 85 °C.     

热蒸镀法制备Z箍缩用铝镁合金箔材及其性能

厚度低于5 m的AlMg合金箔材可作为带材切割的原材料应用于Z箍缩物理实验。利用热蒸镀方法,通过控制沉积速率在超光滑的NaCl基片上获得了AlMg薄膜,最终在脱膜后获得了厚度低于5 m的无支撑AlMg箔材。实验对该箔材的厚度均匀性、表面粗糙度、衍射峰位、晶粒尺寸及距表面不同距离下的成份进行了分析表征。实验发现,此热蒸镀法制备的AlMg合金箔材的厚度均匀性优于8%,两面的表面粗糙度均小于180 nm,晶粒尺寸约20 nm;不同厚度样品的衍射峰位未明显偏移,箔材内应力很小;不同深度下Mg含量稳定分布,而在箔材表面杂质含量较高,在距表面6 nm以下合金含量达到预期值并趋于稳定。热蒸镀法制得的无支撑AlMg合金箔材具有厚度可控且均匀、成分稳定、内应力小的特点,适用于制备Z箍缩带阵负载。     

Removal of graffiti from the mortar by using Q-switched Nd:YAG laser

This paper presents part of the larger study on microstructural features of mortars and it's effects on laser cleaning process. It focuses on the influence of surface roughness, porosity and moisture content of mortars on the removal of graffiti by Nd:YAG laser. The properties of this laser are as follows: wavelength (λ) 1.06 μm, energy: 500 mJ per pulse, pulse duration: 10 ns. The investigation shows that the variation of laser fluence with the number of pulses required for the laser cleaning can be divided into two zones, namely effective zone and ineffective zone. There is a linear relationship observed between number of pulses required for laser cleaning and the laser fluence in the effective zone, while the number of pulses required for the laser cleaning is almost constant even though the laser fluence increases in the ineffective zone. Moreover, surface roughness, porosity and moisture content of mortar samples have influence on the laser cleaning process. The effect of these parameters become however negligible at the high level of laser fluence. The number of pulses required for the laser cleaning is low for smooth surface or less porous mortar. Furthermore, the wetness of the samples facilitates the cleaning process.     

非接触式可见光-近红外光谱法快速预测天然高分子材料表面粗糙度的研究

利用触针式轮廓法测量了天然高分子材料木材的表面粗糙度,并对可见光-近红外光谱与实测表面粗糙度参数之间的相关性进行研究,探讨了非接触式光谱法快速预测天然高分子材料表面粗糙度的可行性。结果表明：（1）样品三个切面的可见光-近红外光谱（400～2 500 nm）均可预测样品表面粗糙度,实测值与预测值相关系数可达0.92,其中利用样品横切面光谱所建的模型效果最好;（2）在分段光谱400～780 nm,780～1 100 nm,1 100～2 500 nm,780～2 500 nm,400～2 500 nm范围内,所建模型表面粗糙度参数的实测值与预测值相关系数可达0.80以上,显著相关,其中400～2 500 nm区域所建模型效果最好;（3）光谱预处理并不能提高模型预测效果,建议利用可见光-近红外光谱预测天然高分子材料表面粗糙度时采用原始光谱数据。     

Regeneration of surface roughness by the Langevin equation using stochastic analysis on AFM image of a carbon fiber

A new method was developed using AFM images of a fiber surface to regenerate the surface roughness in 3D geometry, such as the cylindrical shape of a “model” fiber. The Langevin equation was used to derive the fluctuations of a carbon fiber surface image. The equation contains two quantities, D⁽¹⁾ (h) and D⁽²⁾ (h) which in physics represent drift and diffusion coefficients. Knowing this coefficient and adding a proper noise function, a similar surface of larger dimension with the same statistical properties of the initial data was created. The generated surface was mapped into cylindrical coordinates, then a mesh generated. The resulting reconstructed surface, input over the geometry of a cylindrical shape, can be implemented for finite element analysis of a single fiber surrounded by matrix and generalized to a many fiber model.