某光电吊舱内方位电机组件低温摩擦特性分析研究

为提升产品可靠性和环境适应性，需对某光电吊舱内方位电机组件在-50℃的摩擦特性进行改善。分析了可能影响电机组件摩擦特性的因素，并针对各因素提出相应的改善措施，借助仿真与试验相结合的研究方法，对改善措施的效果进行了验证。经研究:-50℃时，电机组件摩擦力矩的增大既有低温单独作用的结果，也有低温和电机组件潜在因素共同作用的结果。电机组件在低温下的微变形不足以引起摩擦力矩的增大，通过增加电机保护罩和在电机与电机座之间增加厚度为1 mm的软磁合金薄片，能使电机的摩擦力矩降低到0.063 N·m。该改善措施适用于光电吊舱电机组件的设计及类似产品的开发研制。     

砷化镓红外液晶光阀

详细介绍了GaAs红外液晶光阀的工作机理和制作工艺过程，给出了利用GaAs红外液晶光阀产生3－5μm和8-12μm双波段动态红外场景的结果，空间分辨率力为151p/mm，帧频30Hz，同时输出3－5μm和8－12μm红外场景。在3－5μm波段内最高可模拟等效黑体温度为300℃，在8－12μm波段内最高可模拟等效黑体温度为120℃。     

硅基半导体芯片激光红外显微成像系统研究

为了解决可见光显微成像技术无法实现硅基芯片内部结构观测的问题,根据1 064nm的红外激光对硅材料具有一定穿透深度的特性,设计了一种硅基半导体芯片激光红外显微成像系统.该系统采用数值孔径为0.42的长工作距显微物镜,通过音圈电机振动多模石英光纤消除散斑噪音,由系统观察CD-RW盘片道间距,表明系统分辨率可达到1.6μm,接近理论值,实现了对芯片厚度为70μm的静态随机存储器内部结构显微成像的观测.     

超声加工硅、锗小片工艺

超声加工半导体材料—硅、锗小方片和小圆片,在我国已有二十多年的历史了.由于硅、锗材料硬度高、脆性大,又是晶体结构,在加工中如果工艺不合理,就会产生尺寸不准确,崩边,缺口和碎裂等情况,所以,超声加工中的工艺研究是一项重要工作. 超声加工硅、锗小片主要由粘片、焊刀、切割、溶洗几个工序组成.如果任一道工序操作     

精密垫片精冲工艺有限元分析与模具设计

精密垫片零件，如图1所示，零件材料为1Cr18Ni9Ti，强度大（σb=650MPa），有一定塑性。从零件尺寸精度看，φ4mm外圆为IT7级精度，φ4mm外圆与φ2mm内孔有很高的同轴度要求，冲裁断面与零件两端面有垂直度要求，普通冲压不能达到零件精度：从工序的角度看，有冲孔和落料工序，剪切面粗糙度Ra≤3．2μm，属于光洁冲裁范畴；另外，技术条件中要求零件两大面不得有任何划伤，且光滑平整。总体上看，该零件的冲压加工性不好，难度较大，对模具的设计、选材、制造要求都较高。     

超声波电机的原理与应用

 超声波电机(Ultrasonic Motor，USM )是国外近20年发展起来的一种新型电机。事实上，在超声波电机问世之前，已有以压电效应进行驱动的电机，但其频率并不局限于超声波范围内。早在1984年，威廉和布朗就申请了“压电马达”的美国的专利；1964年，前苏联基辅理工学院设计了第一个压电旋转电机；1970～1972年西门子和松下发明了压电步进电机，不过因为无法达到较大的输出转矩而没能实际应用。1980年日本指田年生研制成超声波压电电动机（即现代意义上的超声波电动机），克服了传统压电电动机转换效率低和变位微小的缺陷，使压电电动机进入工业实用阶段。     

半导体玻璃微通道板的研制

介绍了半导体玻璃微通道板的主要性能，并与传统铅硅酸盐玻璃的相关性能进行了比较。阐述了半导体玻璃的研制工艺，研究了利用半导体玻璃材料制备微通道板的工艺途径，开发了靠玻璃本身体电导性质而无需氢还原工艺的微通道板，即半导体玻璃微通道板。研制出孔径为20μm、外径为12mm的半导体玻璃微通道板，实验利用紫外光电法测试了微通道板的增益、闪烁噪声和成像性能。结果表明新型微通道板具有明显的电子增益和低的闪烁噪声，并且通道表面稳定；利用磷硅酸盐玻璃材料可以实现体导电微通道板的制备。     

透极远红外光学材料制备及性能研究

在一定的温度、压力等条件下,采用有机材料(聚四氟乙烯)和无机晶体(KBr、CsI),通过热合技术研制出样品几何尺寸为Φ20mm×3-5mm、透射波段分别为15-38μm(PE-KBr)和15-60μm(PE-CsI)的透极远红外复合光学材料。抗腐蚀性能测试结果表明,材料耐强酸、强碱及部分有机溶剂。机械性能分析表明材料在小于115℃范围内可安全使用。极远红外透过率测试结果表明,在1-15μm波段,平均透过率小于15%,15-38μm和15-60μm极远红外波段,平均透过率大于50%,并对影响材料透过率的因素进行了分析。     

基于硅基微纳结构衬底的光操控-表面增强拉曼光谱方法研究

表面增强拉曼散射(SERS)增强基底的制备是实现SERS技术高灵敏度探测的关键因素,利用光操控技术制备金属纳米粒子聚集体是近来SERS领域研究的热点。利用飞秒激光湿法刻蚀技术,在硅片表面5 mm×5 mm范围内刻蚀横截面积(宽度×深度)为10μm×7μm, 30μm×12μm, 60μm×15μm, 70μm×19μm和90μm×21μm的狭槽线阵,制备截面积不同的微纳硅基衬底(SiMS)。应用光操控技术结合SERS方法,在金纳米溶胶中加入硅基衬底。并将激光对焦在衬底狭槽内,在光辐射压力的作用下,金纳米粒子沿光束的传播方向运动,聚集于微纳结构表面的狭槽内,形成金纳米粒子聚集体,促进"热点"效应,提高SERS探测的灵敏度,实现了在硅基微纳结构衬底上探测物的SERS增强。实验表明,利用光辐射压力和光梯度力的合力,金属纳米粒子能有效聚集在硅基微纳结构衬底表面的狭槽中,形成更多的"热点",从而可大幅提高SERS增强效果。以芘为探针分子,随着狭槽截面积的增加, SERS信号逐渐增强,狭槽截面积为70μm×19μm时达到最强,超过该截面积后,拉曼信号强度开始降低, SERS强度最高增强了约两个数量级,最低检测浓度为5.0×10~(-9) mol·L~(-1),在低浓度范围内(5.0×10~(-9)～1.0×10~(-7) mol·L~(-1)),芘位于588和1 234 cm~(-1)处特征峰强与浓度的关系曲线呈现较好的线性相关性,其拟合方程及线性相关系数分别为0.992和0.971。以截面积为70μm×19μm的微纳衬底进行了重复性实验,每完成一次实验,关掉激光器,待激光的作用消失,狭槽内聚集的金纳米粒子重新分散在溶液中,进行下一次实验。选取微纳衬底8个不同位置,每个位置重复三次实验,衬底不同位置芘的588和1 234 cm~(-1)两个特征峰峰强的相对标准偏差(RSD)分别为9.9%和2.0%,具有较好的重复性。与仅使用金纳米颗粒相比,该方法保留了金纳米颗粒重复性好的优势,同时具有更高的增强效应和衬底清洗后可重复使用的优点。研究表明,基于硅基微纳结构衬底的光操控-SERS方法,可极大地提高金纳米颗粒的SERS效应,在化学和生物学等领域的物质检测分析方面具有广阔的应用前景。     

基于微光机电系统的微光学自适应微镜的研究

提出了一种利用热应力改变镜面曲率的可调焦微光学自适应微镜。与传统自适应微镜相比,采用该原理制作的微镜具有驱动电压低和驱动力较大的优点,而且制作简单。以硅为基底进行了表面热氧化、光刻显影、HF酸刻蚀、KOH湿法刻蚀,溅射铝膜等微加工工艺的研究,获得硅铝双金属可调焦微反射镜4×4阵列,单元尺寸3 mm×3 mm,单晶硅基底厚60μm,硅表面溅射的铝膜厚150 nm。该微镜的镜面填充率为100%,可变形镜面占总镜面面积的79%。利用激光波面干涉仪对可调焦微反射镜的动态性能进行了测试。实验表明,该微镜可产生单向连续变形,最大变形量15.8μm,非线性滞后27%,工作电压0~2.5V,可调焦范围∞~0.036 m。     

柱状弯曲超声波电机的定转子接触方式和力传递模型

柱状弯曲超声波电机在相机的镜头调焦、电动窗帘以及各种MEMS的微驱动等领域具有广泛的应用前景。本文针对柱状弯曲超声波电机,理论和实验提示了定、转子的单点和双点接触方式,提出了临界预紧力概念,给出了这两种方式下的定、转子间的力接触传递关系,进而给出了电机的机械特性和工作效率计算式,结合研制的电机样机进行分析,验证了本模型的准确性,并分析了电机性能与预紧力的关系。研制的φ14 mm的电机样机,实现堵转转矩达0.11 Nm,空转转速为300 r/min左右。     

用环形抛光机磨制高精度的平面镜

本文描述了在一台国产0.6m环形抛光机上磨制Φ80×10mm、φ150×12mm、φ220×28mm三块K9材料平面镜及一块φ120×15mm微晶料平面镜的实验过程,从工艺角度归纳出了若干磨制规律。     

1mm压电柱式超声微电机的研制

介绍了一种超声波微电机的设计研制工作。这种基于压电柱弯曲振动模态的超声波微电机,其直径仅有1 mm细,长约5 mm,重量仅有36 mg。它是采用压电柱作为定子,在压电柱的表面均匀分割出四个电极,进行极化和施加驱动电压。详细介绍了极化方式的选择,电极间隔的优化设计以及对原型样机的性能测试。实验表明,该电机能承受350Vpp的驱动电压,获得1800 rpm的转速和4 μNm的堵转力炬。此外,这种电机具有明显的微型化优势,根据现有工艺还可使电机直径减小到0.5 mm左右。     

柱状微结构射流强化换热性能研究

对电子芯片射流冲击强化沸腾换热进行了实验研究。通过干腐蚀技术在硅片表面加工出交错排列30μm×60μm,50μm×60μm,50μm×120μm,30μm×120μm(宽×高)的柱状微结构,硅片尺寸为10 mm×10 mm×0.5mm。实验工质为FC-72,喷射速度V_j分别为0.5,1和1.5 m·s~(-1),喷嘴数目分别为1,4和9,对应的喷嘴直径分别为3,1.5和1 mm,喷嘴出口到芯片表面的距离分别为3,6和9 mm。实验表明,交错排列柱状微结构的换热效果要好于光滑芯片,临界热流密度(CHF)随着喷射速度的增加而增加。在核态沸腾区的整个喷射速度区间内,S-PF30-120的传热系数和CHF都是最高的。同时,对不同的换热方式进行了比较,包括池沸腾,流动沸腾,射流冲击和流动-喷射复合式沸腾换热。     

栅极天线和NMOS耦合的CMOS太赫兹热探测器的设计与测试

设计了一种在室温工作的太赫兹热探测器.探测器由片上天线和温度传感器耦合而成.天线由NMOS温度传感器的栅极组成,吸收入射的太赫兹波将其转化为焦耳热,生成的热量引起的温度变化由温度传感器探测.整个探测器的探测过程分为电磁辐射吸收、波-热转换、热-电转换三个过程,并分别进行了建模分析,仿真得到天线吸收率为0.897,热转换效率为165K/W,热电转换效率为1.77mV/K.探测器基于CMOS 0.18μm工艺设计,工艺处理后将硅衬底打薄至300μm.探测器在3THz太赫兹环境下,入射功率为1mW时,电压响应率仿真值为262mV/W,测试值为148.83mV/W.     

用于FED和PDP平板显示高压驱动电路的CMOS器件

在Synopsys TCAD软件环境下,结合中国科学院微电子研究所0.8μm标准CMOS工艺条件对于高压CMOS器件进行了工艺和器件模拟。由于考虑到与标准CMOS工艺的兼容性,高压CMOS器件均采用LDMOS结构;根据RESURF技术,对于器件的漂移区进行了优化。器件模拟结果表明,高压NMOS器件源漏击穿电压为220 V;阈值电压和驱动能力分别为0.8 V和1×10-4A/μm。高压PMOS器件源漏击穿电压为-135 V;阈值电压和驱动能力分别为-9.7 V和1.8×10-4A/μm。高压CMOS器件的研制可为进一步研制FED和PDP平板显示高压驱动电路奠定基础。     

废灯泡的利用——自制简单电学实验器材

选金属表面无锈的废螺口灯泡一个。细端稍小于螺口内径的橡皮塞一个。长6mmφ2．5mm无锈的圆帽公母螺丝一付。φ1．7cm及φ2．3cm、厚度小于2mm的圆形绝缘垫片备一片(可用废电木、塑料、有机玻璃片的边角料或瓶盖等制作)。厚0．5mm，面积36×6mm^2的无锈金属片两片。     

折/衍混合远心消色差f-θ物镜系统设计

设计了一个折/衍混合远心消色差f-θ物镜系统.该系统由一片折射/衍射透镜和三片折射透镜组成.入瞳位于系统前焦面,整个系统满足像方远心.与美国专利（专利号：4,925,279）相比较,垂轴色差由2.40 mm降到0.23 mm,降低了一个数量级;对于0°、14°和20°视场,最大垂轴像差分别由260μm、1350μm、2090μm降低到5μm、250μm、318μm,最大场曲分别由8mm、10mm、13 mm降低到0.5 mm、1 mm、6 mm.该物镜不仅可用于彩色激光打印机、激光数码彩扩等多波长的扫描系统,也可用于能量要求较高的扫描系统.在高能量扫描系统中,通过引用折/衍混合远心消色差f-θ物镜,可用小体积工作于多纵模状态的激光器代替大体积单波长的激光器,使整个扫描系统小型化,并且提高了扫描准确度.     

相变致冷镜的有限元结构优化

 镜体的结构决定了相变致冷镜抑制腔镜在高能激光辐照下的热变形的效果。比较不同结构形式的相变致冷镜镜面热变形的有限元软件计算结果，并通过一阶非线性优化方法，得到较优的放射状结构：硅基基体外径80mm，厚度12.5mm，光斑直径40mm,吸收功率密度为79.58kW/m²，当其最优沟槽深度为99mm，宽度为0.4mm时，光照10s时镜面热变形达到最小值0.37μm。     

大口径KDP晶体高效率倍频

本文报道了用一块3cm厚Ⅱ类KDP晶体,在φ42mm口径、功率密度为0.27GW/cm~2的1.06μm激光束作用下,0.53μm倍频激光外部能量转换效率达到 61.5％的实验结果。实验和理论计算值符合较好。