带电粒子辐照下石英玻璃和镀铝膜反射镜光学性能研究

提出低能带电粒子辐照下石英玻璃非弹性电离损伤的物理模型和速率方程，给出了电离效应产生带电离子、电子浓度的解析表达式.讨论了光密度与吸收剂量之间的变化关系，并与实验结果进行了比较.还给出光学反射镜反射率表达式及数学模拟结果.利用所建立的模型，可以定量描述低能带电粒子辐照特别是综合辐照时石英玻璃和镀金属膜反射镜光学性能随辐照剂量的变化情况.     

石英玻璃低能质子辐照损伤动力学研究

地面模拟研究了JGS3光学石英玻璃在真空、热沉和能量低于200keV的低能质子辐照下表面光学性能变化的基本规律．并建立了辐照损伤色心演化的动力学唯象模型。试验结果表明．大通量低能质子辐照对石英玻璃表层具有明显的表面损伤效应。随着辐照吸收剂量的增加,光密度变化先以线性规律迅速增加．加进一步增加时逐渐呈现饱和趋势;采用较高能量辐照作用后光密度变化出现饱和趋势的拐点提前,且饱和数值降低。根据对试验结果的分析,建立了低能质子辐照下石英玻璃色心演化的动力学模型．并给出了光密度变化的表达式。采用模型结果进行数学模拟,模拟曲线与试验结果曲线相似。因此所建立的动力学模型可以用来定量描述低能质子辐照下石英玻璃光学性能随辐照吸收剂量的变化规律。     

太空反射镜空间环境效应评述

对太空反射镜在空间环境作用下所产生的带电粒子和在辐照、分子污染、热效应及空间粉尘撞击等效应的研究现状进行了评述,阐明了深入开展空间环境下反射镜损伤机理及性能演化规律的必要性。研究结果表明,空间环境因素会对光学反射镜造成不可忽视的损伤,包括出现反射率下降、辐照起泡、辐照剂量效应、面形改变等现象。     

空间光学

TH703 2004064490 太空反射镜空间环境效应评述=Review of space environment effects on reflection mirror[刊,中]/魏强(哈尔滨工业大学空间材料与环境工程实验室.黑龙江,哈尔滨(150001)),何世禹…∥光学技术.—2004,30(4).—413-416 对太空反射镜在空间环境作用下所产生的带电粒子和辐照、分子污染、热效应及空间粉尘撞击等效应对其的影响研究现状进行了评述,阐明了深入开展空间环境下反射镜损伤机理及性能演化规律的必要性。研究结果表明,空间环境因素会对光学反射镜造成不可忽视的损伤,包括出现反射率下降、辐照起泡、辐照剂量效应、面形改变等现象。图9表1参24(严寒)     

位移损伤剂量法评估空间GaAs/Ge太阳电池辐照损伤过程

本文针对GaAs/Ge太阳电池,利用位移损伤剂量法研究了其在轨服役条件下的性能退化行为.首先在地面模拟辐照环境中,试验获得了在不同能量的电子和质子辐照下的电池性能随辐照注量的退化行为.基于上述实验结果以及计算获得的带电粒子在电池中的非电离能量损失(NIEL)获得了不同能量电子辐照位移损伤的等效指数n为1.7,电子损伤剂量转化为质子损伤剂量等效系数为5.2,并进一步建立了电池性能随位移损伤剂量的退化方程.利用该方法对国产GaAs/Ge太阳电池在500,22000和36000 km轨道带电粒子辐 关键词： GaAs/Ge太阳电池 辐照损伤 带电粒子 位移损伤剂量     

质子辐照铝膜反射镜的慢正电子湮没研究

采用分光光度计测定了60keV质子辐照后铝膜反射镜反射光谱的变化规律.用慢正电子湮没等分析技术研究了辐照损伤的微观机制.结果表明，当质子辐照主要作用于反射镜铝膜层中时反射镜在200—800nm波长范围内反射率随辐照剂量增加而下降.入射质子可对铝膜中的缺陷产生填充作用，减小铝膜中电子密度，增加弱束缚电子带间跃迁.紫外至可见光能量较高的波段可引起带间激发跃迁，使相应的谱段反射率下降，导致反射镜光学性能的退化. 关键词： 反射镜 光学性能 质子辐照 慢正电子湮没     

60Co辐照损伤对发光二极管性能影响的研究

通过引入散射理论建立了发光二极管模型,并考虑低计量率电离辐照损伤影响,建立了器件材料散射因子与辐照损伤的关系模型.在输入电流宽范围变化的条件下,测量了器件在不同辐照条件下的电学特性,实验结果与理论模型符合良好.通过对测量结果和以上模型的分析,深入研究低剂量电离辐照损伤和发光二极管性能衰减的关系.证实由于复合中心上的电子浓度增加,导致界面态浓度和散射几率的略微增大,从而造成其I-V和L-V特性的略微衰减.同时由于重离子辐照可直接产生位移效应,使界面态浓度明显上升,因此其对发光二极管的影响较电离辐照大很多.     

~(60)Co辐照损伤对发光二极管性能影响的研究

通过引入散射理论建立了发光二极管模型,并考虑低计量率电离辐照损伤影响,建立了器件材料散射因子与辐照损伤的关系模型.在输入电流宽范围变化的条件下,测量了器件在不同辐照条件下的电学特性,实验结果与理论模型符合良好.通过对测量结果和以上模型的分析,深入研究低剂量电离辐照损伤和发光二极管性能衰减的关系.证实由于复合中心上的电子浓度增加,导致界面态浓度和散射几率的略微增大,从而造成其I-V和L-V特性的略微衰减.同时由于重离子辐照可直接产生位移效应,使界面态浓度明显上升,因此其对发光二极管的影响较电离辐照大很多.     

Xe离子束辐照硼硅酸盐玻璃和石英玻璃效应对比研究

玻璃固化体作为放射性废物地质处置的第一道安全屏障,它的耐辐照性能研究至关重要.玻璃固化体主要网络结构硅氧四面体与石英玻璃的硅氧四面体是一致的,所以这里用石英玻璃代替玻璃固化体作为研究对象.本文采用Xe离子在相同条件下辐照石英玻璃和硼硅酸盐玻璃.利用纳米压痕技术和椭圆偏振仪表征了辐照前后样品的硬度、模量以及折射率的变化情况.结果表明:硼硅酸盐玻璃和石英玻璃的硬度均随着辐照剂量的增大而减小,硼硅酸盐玻璃的模量随着辐照剂量的增大而减小;石英玻璃的模量随着辐照剂量的增大而增大.模量的变化可能和密度的变化有关,这点与折射率的结果相符.     

质子辐照ZnO白漆光学退化的慢正电子湮没分析

 采用慢正电子湮没光谱研究低能质子辐照下ZnO白漆的光学退化。研究结果表明,随质子辐照注量的增加, 多普勒展宽谱的S参数逐渐减小,W参数逐渐增大。质子辐照下S-W参数拟合曲线的斜率发生改变。S参数的减小可以归结为锌空位含量的减少以及准正电子素的形成。准正电子素{单电离氧空位（捕获一个电子）+正电子}的形成,能够降低正电子湮没的速率,导致S参数减小。S参数的减小证实了质子辐照导致ZnO白漆中单电离氧空位数量的增加。S-W参数拟合曲线斜率的变化可以归结于质子辐照下双电离氧空位向单电离氧空位的转变。     

Proton radiation effects on optical constants of Al film reflector

The Al film reflectors can yield a high-reflectance over a broad wavelength region, and have been widely used in the spacecraft optical instruments for high quality optical applications. Under the irradiation of charged particles in the Earth radiation belt, the reflectors could be deteriorated. In order to reveal the deterioration mechanism, the change in optical constants of Al film reflector induced by proton radiation with 60\,keV was studied in an environment of vacuum with heat sink. Experimental results showed that when the radiation damage primarily occurs in the Al reflecting film, the extinction coefficient k will gradually decrease with increasing radiation fluence, which results in the decrease of the energies of reflective light. Therefore, the proton radiation induced an obvious degradation of spectral reflectance in the wavelength region from 200 to 800\,nm on the Al film reflector.     

1 064 nm激光对氧化铟锡薄膜的损伤研究

 液晶光学器件在激光光束精密控制上具有重要应用前景,氧化铟锡（ITO）薄膜作为液晶光学器件的透明导电电极,是液晶器件激光损伤的薄弱环节。为此,建立了ITO薄膜激光热损伤物理模型。理论计算结果表明：1 064 nm激光对ITO薄膜的损伤主要为热应力损伤;连续激光辐照下,薄膜损伤始于靠近界面的玻璃基底内;脉冲激光辐照下,温升主要发生在光斑范围内的膜层,薄膜损伤从表面开始。利用泵浦探测技术,研究了ITO薄膜的损伤情况,测量了不同功率密度激光辐照后薄膜的方块电阻,结合1-on-1法测定了ITO薄膜的50%损伤几率阈值。实验结果表明：薄膜越厚,方块电阻越小,激光损伤阈值越低;薄膜未完全损伤前,方块电阻随激光功率密度的增加而增大。理论计算与实验结果吻合较好。设计液晶光学器件中的ITO薄膜电极厚度时,应综合考虑激光损伤、透光率及薄膜电阻的影响。     

Optical and electrical properties of aluminum-doped ZnO thin films grown by pulsed laser deposition

Transparent aluminum-doped zinc oxide (AZO) thin films were deposited on quartz glass substrates by pulsed laser deposition (PLD) from ablating Zn-Al metallic targets. The structural, electrical and optical properties of these films were characterized as a function of Al concentration (0-8 wt.%) in the target. Films were deposited at a low substrate temperature of 150 °C under 11 Pa of oxygen pressure. It was observed that 2 wt.% of Al in the target (or 1.37 wt.% of Al doped in the AZO film) is the optimum concentration to achieve the minimum film resistivity and strong ultraviolet emission. The presence of Al in the ZnO film changes the carrier concentration and the intrinsic defects.     

CO2激光作用下运动石英玻璃的温度分布

 研究了运动石英玻璃板在CO₂激光作用下的热效应，在考虑表面辐射和空气对流的情况下建立了数学模型，采用有限元软件ANSYS进行数值计算，得到了运动情况下石英玻璃的温度分布。比较了激光功率、光斑半径和运动速度对温度分布的影响，得到了温度分布与运动速度和激光参数之间的关系。结果显示石英玻璃板的表面温度随激光功率的增加而增加，随光斑半径、运动速度的增加而减小。     

酞菁铜/金属薄膜界面电位与光二次谐波特性分析

采用Kalvin探针和光二次谐波 (SecondHarmonicGeneration ,SHG)方法研究了铜酞菁衍生物 (Coppertetra tert butylPhthalocyanine ,CuttbPc )LB(Langmuir Blodgentt)膜与金属 (Al、Au)界面的空间电荷现象与非线性光学效应 .检测到空间电荷感应电场 (SpaceChargeInducedElectricField ,SCIEF)形成的表面电位与金属功函数有关 ,并随膜厚变化趋于饱和值 .尽管酞菁分子为中心对称体系 ,但仍有SHG效应 ,并观察到CuttbPc/Al样品在 12 6 0nm附近有异常增强的SH信号 ,而CuttbPc/Au样品未见该峰 .根据样品结构的物理模型 ,运用电磁场理论分析了界面电介质的非线性极化特性和光学效应产生机制 ,初步认为CuttbPc/Al的SH增强峰源于SCIEF形成的较强表面电位 ,说明SH信号的产生与界面静电现象有密切关系 .     

椭偏精确测定透明衬底上吸收薄膜的厚度及光学常数

椭偏仪难以精确测量透明衬底上吸收薄膜光学常数的原因:1)衬底的背面反射光为非相干光, 它的存在会极大的增加拟合难度; 2)衬底光学常数(折射率和消光系数)的差异会影响测量的准确性, 而且会在吸收薄膜的光学常数中表现出来, 需要单独测量其光学常数; 3)厚度与光学常数之间呈现强烈的关联性. 针对以上三个问题, 选择石英玻璃、载玻片、盖玻片和普通浮法玻璃作为研究对象. 采用折射率匹配法消除上述衬底背面反射光的影响. 结果显示, 折射率匹配法能够有效消除折射率在1.43-1.64、波长范围为190-1700 nm波段的石英、浮法玻璃等透明衬底的背面反射光. 之后, 通过拟合椭偏参数ψ和垂直入射时的透过率T₀ 分别得到以上衬底的折射率和消光系数. 拟合得到的结果与文献报道的趋势一致. 最后, 采用椭偏参数和透过率同时拟合的方法(SE+T法)得到类金刚石薄膜(沉积在石英玻璃上)和非晶硅薄膜(沉积在载玻片、盖玻片上)光学常数和厚度的准确解.     

化学增透膜激光疲劳损伤效应

疲劳效应是诱导高功率固体激光装置中光学元件激光损伤的因素之一,目前对SiO₂化学增透膜激光诱导疲劳损伤的研究鲜见报道。基于此,本文采用单一激光能量多发次辐照和多梯度激光能量多发次辐照两种不同的激光辐照方式,研究1064 nm化学增透膜层的激光疲劳损伤效应及特征。研究结果表明,在单一激光能量多发次脉冲激光辐照下,膜层最易发生疲劳损伤; 采用多梯度激光能量多发次辐照的方式,可以有效地提升膜层的损伤阈值,进而提升膜层的抗激光疲劳损伤性能。