如何判定物理实验系统误差的方向性

在物理实验中，由于仪器本身不够精密或实验原理不完善或实验方法粗略所造成的实验误差叫做系统误差．同一实验的系统误差总是偏大或者偏小，即系统误差具有一定的方向性．判定系统误差的方向性不同于求系统误差的大小，其方法具有一定的灵活性，值得总结与推广．本文介绍几种判定物理实验系统误差方向性的常用方法。     

光电直读光谱分析中的空白校正法及应用

运用空白校正校正在光电直读光谱分析中因试样类型，组织结构，成分含量，仪器波动和基体效应等因素造成的系统误差，本文对空白校正的方法原理，操作要点，实现过程及应用也作了介绍。     

光子晶体光纤弯曲损耗特性研究

对光子晶体光纤的损耗特性进行了分析,并在实验上对两种典型的光子带隙型和全内反射型光子晶体光纤进行了研究.分别对两种不同结构的光子晶体光纤在弯曲半径2~15 mm范围内的损耗进行了测量.与传统光纤损耗实验结果的对比表明,两种光子晶体光纤的弯曲损耗均不明显,具有很强的抗弯曲损耗能力.实验也证实了光子晶体光纤弯曲损耗存在临界弯曲半径,在大于临界半径的情况下,几乎没有弯曲损耗.从结构上分析并证明光子晶体光纤弯曲损耗随填充比(d/Λ)的增加而减小,填充比越高弯曲损耗越小.     

球面晶体分析器在X射线成像诊断中的研究

 为诊断激光等离子体X射线,研制了基于Bragg衍射原理的球面弯曲晶体。球面晶体可提高空间分辨、光谱分辨及立体角收集辐射能力。实验采用球面弯曲石英晶体作为分析器,X射线成像板作为成像器件,利用X射线衍射仪铬靶 Kα单色谱成像,验证了0.2 mm间隔双丝的单能像,球面弯晶具有较高的光谱分辨力和信噪比,谱分辨力可达1 000,聚光效率在同样距离条件下比平晶分析器高一个数量级以上。     

光子晶体光纤的弯曲损耗振荡特性分析

综合运用弯曲光纤的等效直光纤模型、全矢量频域有限差分法及各向异性完全匹配层吸收边界,计算了两种类型(折射率引导型和带隙型)光子晶体光纤(PCF)的弯曲损耗.通过数值模拟弯曲损耗随弯曲半径的变化关系,证实了两种光子晶体光纤均具有弯曲损耗振荡特性.进而分析了两种光子晶体光纤弯曲损耗振荡的产生机理并给出了与损耗峰对应的包层模式.结果表明,振荡的产生源于基模与包层模式的耦合,其中,折射率引导型光子晶体光纤的弯曲损耗振荡机理类似于传统双包层光纤,带隙型光子晶体光纤弯曲损耗振荡的产生则是两种不同类型的包层模式共同作用的结果.     

双线法测量横向阻抗中双线间距及线径的影响

 根据双线法测量横向阻抗的原理,从理论和模拟计算两方面对双线间距、线径因素造成的系统误差进行讨论。给出谐振腔近似下双线法测量横向阻抗的等效电路,通过此等效电路对双线间距、线径因素造成的系统误差进行讨论。通过模拟计算的方法分析了双线法测量类腔体TM110模式横向阻抗时,不同双线间距、不同线径带来的系统误差,模拟计算的结果与等效电路结果分析得到的定性结果一致。模拟计算分析表明,对于管道半径为50 mm的类腔体结构,线径小于6 mm及双线距离小于50 mm时,双线间距及线径引入的横向阻抗系统误差小于8%。     

弯曲晶体可以对高能粒子的运动进行导向的现象的发现

去年(1979)12月17日的物理快报发表了用弯曲晶体控制带电粒子的轨道的第一个实验结果[1].一个由苏联、波兰和美国合作的实验组在杜布纳联合核子研究所高能实验室,利用84GeV的质子束入射到弯曲的晶体上,发现出射的质子束偏转了达 26mrad.这相当于偏转曲率半径为38cm,等价于240 MV/cm的电场或0.81MGs的磁场. 弯曲晶体的偏转效应,是指进入晶体并在临界角内被俘获到沟道轨道的粒子可以沿着晶体的面的曲率运动,直到晶体的弯曲半径等于临界半径为止.这是因为在弯曲晶体中粒子的运动被平均有效势所导向,这种势包含着与弯曲半径有关的离心成份的…     

聚对苯二甲酸乙二醇酯-双酚A型聚碳酸酯共混体系中聚合物伸直链晶体的形态分析

利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等表征手段,研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯-双酚A型聚碳酸酯(PET-PC)共混物的高压结晶样品。研究发现共混体系中存在具备不同形态特征的伸直链晶体,其中包括楔形晶体、弯曲晶体以及楔形弯曲晶体。通过对这些晶体的形态观察,揭示出体系中大尺寸聚酯伸直链单晶体的增厚生长首先要经历形成折叠链晶核的成核阶段,然后才是在酯交换反应和链滑移扩散两种机制共同作用下的等温增厚的链伸展过程。有助于深入理解PET-PC共混物中伸直链单晶体生长过程的本质因素,以便在类似聚合物体系中合成大尺寸的同类晶体。     

全固态八边形大模场光子晶体光纤的设计

提出一种新型的全固态八边形大模场低损耗的掺镱石英光子晶体光纤,利用多极法对光纤的结构和特性进行了模拟.这种结构的光子晶体光纤空气孔由掺有少量氧化硼的石英棒代替,简化了制备过程,提高了光纤的热损伤阈值.在波长为1064 μm处,光纤的模场面积可达2000 μm²,还可实现单模传输,而且其弯曲损耗很小,当弯曲半径为5 cm时弯曲损耗小于05 dB/m.这种光纤对光纤激光器和光纤放大器的发展有重要意义. 关键词： 光子晶体光纤 模场面积 弯曲损耗 限制损耗     

基于超环面晶体的X射线成像诊断

设计了可用于X射线成像用的聚焦型超环面晶体谱仪,讨论了基于布拉格几何结构的超环面及球面弯曲晶体聚焦特性,给出了基于超环面晶体X射线2维单能成像的光源、晶体及探测器的最佳位置,在中国工程物理研究院激光聚变研究中心进行了X射线背光成像实验.利用超环面弯曲晶体作为成像器件,其弧矢及子午平面的曲率半径分别为290 mm及190...     

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。     

同步辐射聚焦镜压弯机构设计与面形误差分析

基于同步辐射聚焦镜的原理，对压弯机构进行设计，对压弯理论进行介绍, 并推导了压弯镜理论面形的计算过程；根据设计理论建立了基于柔性铰链的压弯机构的模型，并对压弯机构的参数进行计算，有效长度为84.9 mm，最大力矩为259.8×10-3 N·m。设计并校核了压弯机构，满足了压弯机构在材料力学上的要求；最后针对压弯镜存在的理论面型误差，通过对压弯镜进行有限元仿真得到模拟值，与理论值进行对比，分析了不同的因素对面型误差的影响。     

Evaluation of two methods to minimize the anticlastic curvature of cylindrical bent crystals

A scanning dynamically focusing sagittal X‐ray monochromator accepting 3 mrad × 0.1 mrad from a 6 T wiggler has been designed for XAFS measurements. In the energy range 4.1–12.4 keV, the slope error of the second cylindrical crystal caused by anticlastic bending must be less than 1/5 of the Darwin width of the crystal or the photon flux will decrease drastically. Two methods to minimize the anticlastic bending are proposed. Thin crystals with stiffening ribs and thin crystals with an aspect ratio equal to the `golden value' are evaluated by finite‐element analysis and by long‐trace‐profiler characterization. Both approaches are satisfactory, but the `golden value' approach is preferred in this case for the second crystal of the new monochromator not only because it is easy to manufacture but also because the surface is smoother than the ribbed crystal.     

Effective Debye temperature for a 2-dimensional crystal

Various studies have shown that the mean square amplitude of atoms on the surface of a crystal is almost twice that in the bulk. We believe that the results obtained by Kothari, using simple physical arguments for surface vibrations, were in error. We have also shown that the results could be explained by taking the contribution of bending waves in addition to surface vibrations for a 2-dimensional crystal.     

GaAs/AlGaAs分子束外延材料的X射线双晶形貌观察

本文介绍了用非平行非对称(+、-)双晶X射线形貌术研究Ⅲ—Ⅴ族化合物外延晶体的设置和原理。分析了外延后形成的弯曲样品造成的衍射效应。对分子束外延(MBE)法生长的GaAs/AlGaAs衬底和外延层分别进行了X射线形貌术观察。讨论了外延层中存在的失配位错、生长小丘、沾污和局部微差取向等缺陷。对位错的组态和来源进行了初步分析。本实验结果也表明,有应变超晶格过渡层的MBE法对生长优质的GaAs/AlGaAs外延片是有利的。     

石英晶体振荡法监控膜厚研究

给出了石英晶体振荡法监控膜厚的基本原理,在相同的工艺条件下分别用光电极值法和石英晶体振荡法监控膜厚,对制备的增透膜的反射光谱曲线进行了比较,并对石英晶体振荡法的监控结果做了误差分析.结果表明:石英晶体振荡法不仅膜厚监控精度高,而且能监控沉积速率,获得稳定的膜层折射率,从而有效地控制薄膜的光学性能.     

A new subdivision technique for grating based on CMOS microscopic imaging

We propose a new subdivision technique directly subdividing the grating stripe by using complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) microscopic imaging system combined with image processing. The corresponding optical system, subdivision principle, and image processing methods are illuminated. The relations of systemic resolution to subdivision number, grating period, magnifying power and tilt angle are theoretically discussed and experimentally checked on the Abbe comparator. The measurement precision for displacement of the proposed subdivision system is tested in the range of 5 mm and the maximum displacement error is less than 0.4μm. The factors contributing to the systemic error are also discussed.     

X-ray diffraction in a uniformly bent crystal in reflection geometry

The features of the intensity distribution over the exit surface of a uniformly bent crystal have been investigated in reflection geometry. Experiments have been performed using thin-layer heterostructures Si_(1−x)Ge _x /Si. For heterosystems, internal stresses induced in the film and substrate lead to an elastic bending of the whole system. The section topographs exhibit deformation interference fringes. It is important that the contrast of this interference pattern is almost one order of magnitude higher than the contrast in the case of Bragg scattering in a perfect crystal. The observed interference pattern depends on the radius of bending of the crystal. As the bending radius increases, all maxima shift toward the basic Bragg peak. Correspondingly, all distances between the interference fringes decrease. It has been shown that the positions of intensity maxima do not depend on the sign of the crystal bending. For a negative sign of the radius of the crystal bending (positive strain gradient), the integrated intensity increases. The results of the numerical simulation of the diffraction images agree well with the experimental topographs. A comparison of the numerical simulation of the interference pattern with the experimental topographs makes it possible to exactly determine the radius of the crystal bending (4%). The formulas describing the positions of interference maxima as a function of the bending radius of the sample have been obtained using the results of the numerical simulation of the experiment.     

超环面聚焦镜压弯装置的优化设计

介绍了同步辐射光束线中,超环面聚焦镜四点压弯装置的机械压弯原理,建立了四点压弯装置的数学模型.针对压弯柱面镜子午方向微小（最大挠度为10－2mm级）弯曲变形,给出理论圆弧线与实际压弯挠曲线之间误差非线性函数,采用CAE技术对误差函数的求解,优化了压弯点力学参量l,使误差函数取值最小.最后通过北京中能辐射光束线中超环面聚焦镜的工程实践,验证了优化设计的正确性.     

CRI-100I晶体光轴定向仪的原理及其设计和应用

本文介绍了CRI-100I晶体光轴定向仪的工作原理、仪器设计、误差源及精度分析,同时也介绍了该仪器的应用。CRI-100I晶体光轴定向仪结构简单、工件装夹方便、定向精度高。当采用激光锥光干涉图时,对比度好、观察和读数方便。测出的数据经微机测角误差修正软件的处理,可以使测量值达到更高的精度。