连续激光重复加载下30CrMnSiA钢的反射率

利用双光束反射率测量装置,研究了连续激光重复加载作用下30CrMnSiA钢金属材料的反射率变化特性。通过激光加载、冷却然后再加载到更高的温度的辐照试验与激光单次辐照的结果比较,发现二次加载时材料表面的激光反射率与样品表面首次加载时达到的最高温度所对应的反射率基本一致,只有达到并超过首次加载时样品曾达到的最高温度后,样品表面的反射率才会再次发生变化,且变化趋势与单次完整加载时的路径重合。这表明样品表面的反射率与其达到的最高温度有关,进一步的研究结果表明,样品达到的最高温度与样品表面在最高温度下产生的氧化反应层有关,而这一氧化层在冷却过程和再加载过程不变化。     

沉积温度对热舟蒸发MgF2薄膜性能的影响

 采用热舟蒸发方法沉积了氟化镁(MgF₂)材料的单层膜,沉积温度从200 ℃上升到350 ℃,间隔为50 ℃。测量了样品的透射率和反射率光谱曲线,进行了表面粗糙度的标定,并在此基础上进行了光学损耗及散射损耗的计算。同时对355 nm波长处的激光诱导损伤阈值进行了测量。结果表明:随着沉积温度的升高,光学损耗增加;在短波长范围散射损耗在光学损耗中所占比例很小,光学损耗的增加主要由吸收损耗引起;在355 nm波长处的损伤阈值变化与吸收损耗的变化趋势相关,损伤机制主要是吸收起主导作用。样品的微缺陷密度也是影响损伤阈值的一个重要因素,损伤阈值随缺陷密度的增加而降低。     

Ni/Ag/Ti/Au与p-GaN的欧姆接触性能及光反射率

研究了不同Ni厚度的Ni/Ag/Ti/Au电极在不同退火温度和退火气氛下与p-GaN之间的欧姆接触性能以及电极的光反射率的变化.采用矩形传输线模型对各电极的比接触电阻率进行测算,利用分光光度计对电极在不同波长下的反射率进行测量.结果表明,Ni金属层的厚度越小,电极的光反射率越高,而Ni层厚度对比接触电阻率的影响较小;当退火温度高于400℃后,电极的光反射率降低,在氧气氛围中退火后光反射率比在氮气中退火后下降更加明显.但在氧气氛围中退火有利于减小比接触电阻率.综合考虑接触电阻和光反射率,电极Ni(1 nm)/Ag/Ti/Au在400℃氧气中快速退火后得到了较好的结果,其比接触电阻率为5.5×10-3Ω·cm2,在450 nm处反射率为85%.利用此电极制作了垂直结构发光二极管(LED)器件,LED在350 mA注入电流下,工作电压为3.2 V,发光功率为270 mW,电光转换效率达到24%.     

大气环境下重复频率激光辐照45#钢反射率变化分析

 通过大气环境中重复频率激光辐照45#钢样品的表面反射率测量以及回收样品的金相分析和表面能谱分析，对表面反射率变化过程进行了研究。理论计算与实验对比表明：激光最初作用于由氧化物和吸附物形成的金属表面膜层，此时有较强的吸收；随后激光起“清洗”、“抛光”作用，然后直接作用于金属原子，反射增强；温度的升高使样品的电阻率增大导致反射率降低，随着温度的升高材料表面开始氧化以及其后的正反馈过程是材料反射系数持续下降的主要原因。     

激光作用下环氧/硅树脂复合涂层的1.3μm反射特性研究

利用共轭反射计装置,开展了真空环境中激光作用下环氧/硅树脂双层结构复合涂层的1.3μm反射特性研究,测量得到了涂层反射率随样品背表面温度的变化曲线。通过有限元分析和界面热阻修正得到了反射率随涂层温度的变化关系,探讨了反射率随温度的变化机理。研究结果表明,红外连续激光损伤环氧/硅树脂复合涂层,主要表现为底漆热解引发的鼓包分层和面漆热解导致的烧蚀变色;常温下涂层对1.3μm激光的反射率约为0.80,激光辐照初始时变化不明显,鼓包前后出现波动,测量区涂层鼓包、烧蚀后反射率显著下降,最终保持在一个相对较低值;反射率变化与涂层热解过程、损伤方式密切相关,涂层对1.3μm激光的反射率变化存在3个特征温度,分别对应底漆热解、面漆热解和表面状态趋于稳定时的温度。     

衬底温度对CaS：TbF3薄膜电致发光亮度的影响

利用Ｘ射线衍射和扫描电子显微镜地不同衬底温度下电子束蒸发的ＣａＳ：ＴｂＦ３电致发光薄膜的结晶性和表面形貌进行了研究，通过对薄膜的透射率和慢反射率的测量研究了薄 致密性，Ｘ射线衍射表明衬底温度在２２０到５８０℃范围之间，电子束蒸发的ＣａＳ：ＴｂＦ３电致发光薄膜为多晶立方晶相，随着衬底温度的提高，ＣａＳ：ＴｂＦ３薄厝的表面形貌发生显著的变化，薄膜的致密性增另，从而增中了电致发光亮度。     

锰的硅化物薄膜在Si(100)-2×1表面生长的STM研究

锰的硅化物在微电子器件、自旋电子学器件等领域具有良好的应用前景, 了解锰的硅化物薄膜在硅表面的生长规律是其走向实际应用的关键步骤之一. 本文采用分子束外延方法在Si(100)-2× 1表面沉积了约4个原子层的锰薄膜, 并利用超高真空扫描隧道显微镜研究了该薄膜与硅衬底之间在250-750℃范围内的固相反应情况. 室温下沉积在硅衬底表面的锰原子与衬底不发生反应, 薄膜由无序的锰团簇构成; 当退火温度高于290℃时, 锰原子与衬底开始发生反应, 生成外形不规则的枝晶状锰硅化物和富锰的三维小岛; 325℃时, 衬     

激光辐照环境对金属材料反射特性的影响

 利用积分球绝对测量法,对在20 Pa真空缺氧、1 000 Pa空气,10⁵ Pa空气及1 000 Pa氧气环境下,1 064 nm波长连续激光辐照30CrMnSiA碳钢材料过程中的反射光信号进行了测量,得到了30CrMnSiA碳钢在4种辐照环境下的反射率和温度变化曲线。结果表明：在空气组分辐照环境的低压到10⁵ Pa范围内,材料初始反射率随压力增大而增大;在缺氧和富氧环境的激光辐照过程中,缺氧环境下材料反射率变化缓慢,且变化拐点温度高于富氧环境,富氧环境下材料被加热后的快速氧化反应有利于材料对激光能量的吸收;不同辐照环境（缺氧和富氧）相同材料温度条件下,材料反射率并不相同。     

煤焦着火温度预测

分别计算两种不同的煤焦(ZCY和SLH)的表面氧化反应动力学参数,从而计算煤焦表面氧化反应热流。因煤焦颗粒的直径很小,假设煤焦的表面和内部温度变化是一致的,根据煤焦的升温速率与热流的关系,计算出煤焦在炉膛中温度与进入炉膛时间的关系,利用Semenov着火判据,从而预测两种不同煤焦的着火温度以及着火所需时间。ZCY和SLH的着火温度分别为705 K、685 K;着火所需时间与炉膛的环境温度有关,温度越高,时间越短。     

温度和压力对Au反射特性影响及动高压下的测温应用分析

基于金属电子气模型,进行了温度、压力对Au反射率变化影响的研究与分析。利用DAC装置开展了压力对Au反射率变化测量实验,以及激光加热的动态温升条件下温度对Au反射率变化测量实验,获得了探测光束波长为488 nm条件下,温度(室温至350 ℃)和压力(11 GPa范围内)对Au反射特性影响的实验结果。结果表明:在11 GPa压力范围内,与温度因素相比,压力对Au的反射率变化影响可忽略;Au对488 nm波长激光的反射率变化趋势为单调递增,变化幅值达约10%,且具有反射率与温度的一一对应特性。通过动高压加载下材料温度瞬态测量要求分析,认为基于Au在488 nm波长下的反射变化特性,可建立一种适用于动高压加载下低温段(低于1000 K)的瞬态测温方法,用于解决材料动高压领域的瞬态测温技术难点。     

温度变化下研磨金属表面反射率和发射率的测量

介绍了测量材料表面双向反射分布函数和发射率的原理和方法,搭建了532 nm和1 064 nm波长双向反射分布函数和表面发射率测量平台,对经金刚砂(320目)研磨后金属靶板表面的反射率和发射率及中等温升情况下的变化特性进行了实验测量。测量结果表明,粗糙金属靶板表面近似为朗伯辐射体,反射率低于0.25。在常温至320℃范围内,靶板表面反射分布、反射率和发射率的变化幅度较小。     

中心波长为13．9nm的正入射Mo／Si多层膜

用由铜靶激光等离子体光源等组成的反射率计对自行设计的周期厚度为7.14nm的120层Mo/Si多层膜进行极紫外(EUV)波段反射率测量。由于多层膜层数增加所引起的吸收、膜层界面之间的扩散以及镀膜过程中的膜厚控制误差或表面被氧化(污染)等原因,正入射Mo/Si多层膜在13.9nm处的反射率低于理论计算值73.2%,最后用原子力显微镜(AFM)测量其表面粗糙度为σ=0.401nm。     

热舟蒸发LaF3薄膜的紫外性能研究

研究了沉积温度对热舟蒸发氟化镧薄膜结构和光学性能的影响,沉积温度从200℃上升到350℃.间隔为50℃.采用分光光度计测量了样品的透射率和反射率光谱曲线,并在此基础上进行了光学损耗、光学常数以及带隙和截止波长的计算.采用表面轮廓仪进行了表面形貌和表面粗糙度的标定,采用X射线衍射(XRD)方法测量了不同沉积温度下样品的微结构.发现在短波长波段,随着沉积温度的升高,光学损耗增加,晶粒尺寸增大,表面粗糙度略有增加.不过散射损耗在光学损耗中所占比例均很小,光学损耗的增加主要由吸收损耗引起.随着沉积温度的升高,折射率与消光系数增大,带隙变小,相对应的截止波长向长波方向移动.     

银、银-铝合金及其内氧化银-铝合金的内耗峯

用频率约为1周/秒的扭摆,测量了99.99％和99.95％两种纯银以及99.99％纯银分别加入0.01％、0.02％、0.05％、0.15％、0.5％铝和99.95％纯银加入0.5％铝的六种合金的内耗。并且,还比较了三种合金的多晶和其中一种合金的单晶在内氧化前和后,以及经过不同时间的内氧化处理后的内耗变化。实验的结果表明:(1)99.99％纯银试样在空气中测量,升温过程中在130℃左右出现一个内耗峯,从高温作降温测量这个峯不再明显地出现。(2)99.95％纯银试样和99.99％纯银加有少量铝的三种合金试样,在空气中作升温测量,都出现两个明显的内耗峯。低温峯出现在130℃到260℃的范围内,高温峯出现在380℃到430℃的范围内。这两种内耗峯的高度和巅值温度都随杂质含量的多少而改变。从高温作降温测量,高温峯可以重复出现,而低温峯就不再出现。加入合金元素一方面会引起一个新的高温峯,另一方面它又起着抑制低温峯出现的作用。当铝含量超过0.05％(即0.2原子％)时,就只出现一个高温峯。实验的结果指出,低温峯和氧在银中存在时的状态有关,可能是由于晶界上Ag₂O的变化导致晶界结构状态和空位的平衡浓度的改变而引起的。高温峯可能是由于富集在晶界或亚晶界处的合金元素,在一定温度的交变应力下向晶粒内扩散和反扩散所引起的。(3)经过内氧化处理后的合金试样,其内耗巅值是随处理时间的增加而减小。这种内耗的变化也是由于晶界处的铝和氧原子的平衡浓度和界面结构状态受到改变引起的。     

纯钨红外光谱发射率特性研究

光谱发射率是一个重要的热物性参数,在辐射测温、热传输计算等领域有着广泛的应用。钨作为一种重要的金属,关于其光谱发射率的研究报道较少。利用黑体炉、傅里叶红外光谱仪、加热装置和光学系统搭建了一套能量对比法光谱发射率测量装置,该装置能够测量3~20μm的光谱发射率,测量装置的整体不确定度优于5%。利用该装置测量了纯钨在4个温度点(573, 673, 773和873 K)的法向光谱发射率,重点探讨了氧化、温度、波长和加热时间对纯钨光谱发射率的影响。研究结果表明:纯钨在表面未氧化的情况下,光谱发射率在几个温度点的变化规律基本一致,且数值相差较小,而当其表面发生氧化后光谱发射率迅速增加,在某些波长处出现了强烈的振荡。表面未氧化时纯钨的光谱发射率受温度的影响较小,随着温度的增加仅出现微小的增加,但是当表面发生氧化后,随温度的升高而迅速增大。纯钨的光谱发射率整体上随着波长的增加而减小,但是当表面发生氧化后,由于表面氧化膜与钨金属基底发生干涉效应,在4, 9, 12.5和16.5μm处均出现了峰值。在573和673 K,纯钨的光谱发射率随着加热时间的增加无明显变化。然而,随着温度的升高,在773和873 K时,光谱发射率随着加热时间增加而增大,在773 K时光谱发射率随加热时间的增加增幅较大,因为在该温度点,纯钨表面刚开始发生氧化,氧化速率较大,在873 K时光谱发射率随加热时间的增加增幅较为平缓,并且随着加热时间的增长呈现稳定的趋势。综上,纯钨的光谱发射率在温度较低和表面未氧化时较为稳定。随着温度的升高,当表面发生氧化后,光谱发射率迅速增大,并且在多个波长位置出现了强烈的振荡。由此可见,纯钨光谱发射率受温度、波长、加热时间的影响较大,在实际应用过程中,特别是在辐射测温过程中,如果把纯钨的光谱发射率看做常数将会带来较大的测量误差。该研究将进一步丰富钨的光谱发射率数据,并为其在科学研究和应用中提供数据支持。     

高温下镜面纯Fe的表面质量研究

研究了真空状态下保温60min不同退火温度对镜面纯铁的表面粗糙度、表面形貌及晶粒取向的影响。结果表明:在纯铁的多晶型性转变温度点以下,面均方根粗糙度随退火温度的升高而缓慢增大;在多晶型性转变温度及以上发生突变,从面均方根粗糙度为4~5nm的镜面突变到700nm;用扫描电子显微镜(SEM)观察样品表面,发现在810℃出现再结晶细小晶粒。研究了原材料及860~960℃之间几个温度点的X射线衍射{200}晶面极图,结果发现:晶粒在860℃开始择优取向,随温度升高,取向越来越明显;再结晶对表面粗糙度的影响不大,晶粒的择优取向使得晶粒在不同方向的膨胀系数不同,以及多晶型性转变导致体积的变化使得晶粒之间挤压造成晶粒之间的凹凸不平和表面较深较粗的晶界,这是造成粗糙度突变的主要原因。     

锰的硅化物薄膜在Si(100)-2×1表面生长的STM研究

锰的硅化物在微电子器件、自旋电子学器件等领域具有良好的应用前景, 了解锰的硅化物薄膜在硅表面的生长规律是其走向实际应用的关键步骤之一. 本文采用分子束外延方法在Si(100)-2× 1表面沉积了约4个原子层的锰薄膜, 并利用超高真空扫描隧道显微镜研究了该薄膜与硅衬底之间在250-750℃范围内的固相反应情况. 室温下沉积在硅衬底表面的锰原子与衬底不发生反应, 薄膜由无序的锰团簇构成; 当退火温度高于290℃时, 锰原子与衬底开始发生反应, 生成外形不规则的枝晶状锰硅化物和富锰的三维小岛; 325℃时, 衬底上开始形成平板状的MnSi小岛; 525℃时, 枝晶状锰硅化物完全消失, 出现平板状的MnSi_1.7大岛; 高于600℃时, 富锰的三维小岛和平板状的MnSi小岛全部消失, 仅剩下平板状的MnSi_1.7大岛. 这些结果说明退火温度决定了薄膜的形态和结构. 在大约600℃退火时岛的尺寸随着退火时间的延长而逐渐增大, 表明岛的生长遵从扩散限制的Ostwald熟化机理.     

阴燃材料受热升温过程分析

阴燃材料在受热升温过程中会发生热解吸热反应和氧化放热反应。通过将实验过程与无反应固体受热模拟过程进行对比,来分析阴燃反应的特点。分析显示,材料中的水分蒸发在低于100℃时发生;温度达到约180℃时材料开始发生热解;温度达到约280℃时氧化反应超过热解反应开始放热;温度达到约305℃时材料内部的总放热量开始大于总吸热量。分析的结论同一些文献中的结果也是一致的。     

杉木光变色的FTIR光谱分析

暴露于室外环境的木材或木制品,由于受气候因子的作用其表面性状和品质发生劣化,主要表现为木材变色,大大降低其利用价值。以人工林杉木为研究对象,利用模拟太阳辐射的氙光衰减仪对木材表面进行光劣化处理,采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术分析了木材光变色过程中化学成分的变化,建立了木材变色与化学成分变化之间的关系。试验结果表明:光照过程中,1 512,1 462,1 269和1 227 cm-1处与木质素有关的吸收峰强度明显降低,1 720～1 735 cm-1处非共轭羰基伸缩振动吸收明显增强,木材表面发生光氧化反应,木质素明显降解,同时不断有新的羰基化合物生成;光照80 h内,木质素的降解以及羰基化合物的生成速度较快,此后变化不显著;木材表面部分多糖物质(纤维素和半纤维素)被氧化降解。研究表明,木材光照过程中的颜色变化(ΔE*)与木质素的降解以及羰基官能团的生成密切相关。     

漫反射金膜在1.064μm波长处的反射特性

本文研究了强激光辐照下漫反射金膜在近红外波段的反射特性,建立了漫反射金膜表面反射率在线测试系统,得到了不同激光参数辐照下膜层表面反射率变化曲线。检测了金膜表面氧化产物的主要成分,给出了氧化产物的生成机理。根据氧化理论和单层膜反射理论建立了金膜表面反射率变化计算模型,并基于该模型分析了膜层氧化对激光辐照温升的影响。结果表明:强激光辐照下漫反射金膜表面生成了一层光学薄膜,组分为Ni O,生成速率满足对数定律; Ni O薄膜对入射激光的吸收是金膜表面反射率下降的主要原因,而且辐照光强越强膜层氧化越快。