新型长周期光纤光栅的设计与研制进展

长周期光纤光栅(long-period fiber grating,LPFG)是一种宽带的透射型无源光子器件,在光纤通信和光纤传感领域应用广泛.本文从折射率空间调制的角度,根据栅格周期长短、折射率调制深度和栅面法线取向三个特征参数,对LPFG进行了分类并分析了其不足,定义了新型长周期光纤光栅(novel long-period fiber grating,NLPFG)概念并指出了其研究意义;阐述了典型的LPFG写制新技术,建立了NLPFG模型和设计理论;提出了NLPFG正、反向设计流程,阐述了NLPFG典型设计方法;综述了近年来NLPFG的研制及典型应用,展望了NLPFG研究的发展趋势.     

基于高光谱成像技术的土壤水分机理研究及模型建立

为了研究宁夏地区土壤的水分迁移机理以及对土壤水分快速无损检测,利用高光谱成像(光谱范围900~1 700 nm)技术对土壤的含水率进行了研究。通过高光谱成像系统采集了208个土样,比较了不同天数下土壤含水率与光谱的变化、不同质量含水量光谱的差异。对采集到的土样进行PLSR模型建立,对比分析不同光谱预处理方法、不同方法提取特征波长(UVE、CARS、β系数、SPA)、不同建模方法(MLR、PCR、PLSR)建立的模型,优选出最佳模型。结果表明:在一定的土壤含水量范围内,光谱曲线的反射率与土壤含水率成反比;当增大到超过田间持水率时,光谱曲线的反射率与土壤含水率成正比。对比分析了不同预处理方法,优选出单位向量归一化预处理方法。对比不同的模型,优选出SPA提取的特征波长的MLR模型。最优的特征波长为987,1 386,1 466,1 568,1 636,1 645 nm,最优模型的预测相关系数Rp=0.984,预测均方根误差RMSEP为0.631。因此,今后可采用不同波段对土壤含水率进行定量分析。     

先驱体浸渍裂解结合反应熔渗法制备Cf/ZrC-SiC复合材料

以先驱体浸渍裂解结合反应熔渗工艺将Cf/C-SiC材料内部富余的自由碳相转变为ZrC超高温陶瓷,制备了Cf/ZrC-SiC复合材料.对Cf/C-SiC基材的孔隙进行了设计,利用XRD和SEM分析了Cf/ZrC-SiC复合材料的微观结构和物相组成.结果表明:采用PIP法可制备具有理想孔隙率的Cf/C-SiC基材;1800℃熔渗Zr-Si合金反应制得的Cf/ZrC-SiC材料主要由SiC和ZrC相组成;高温条件下熔融金属与基体反应的同时,还会侵蚀碳纤维.热解碳涂层能保护纤维.     

人工椎间盘生物摩擦学研究进展:脊柱模拟试验机方法

人工椎间盘生物摩擦学性能评估有多种研究方法,其中使用脊柱模拟试验机是评估椎间盘假体中长期磨损性能的主要手段.本文整理了近年来使用脊柱模拟试验机进行椎间盘假体磨损性能评估的研究文献,介绍了现有脊柱模拟试验机种类和研究方法以及相关试验标准;分析了近年来针对影响假体磨损性能主要因素(假体结构设计、关节材料、材料表面处理、载荷/运动/频率、润滑液、磨损时间等)所取得的研究进展;综述了主要颈腰椎人工椎间盘假体的磨损性能.     

ITER 低温泵外部容器的结构设计与应力分析

ITER 低温泵需要定期再生循环以去除吸附的气体,处于安全考虑氢的累计体积摩尔浓度不能超过 1.5mol⋅m⁻³,从而使得再生的容积必须不小于15m³,需要额外设计容器结构以提供足够的再生容积,同时兼顾支撑和密封的作用。介绍了ITER 低温泵外部容器的结构与功能,并运用有限元分析方法对其不同载荷状况进行了数值计算,为其结构设计与优化提供了理论依据。     

10kV绝缘栅双极型晶体管固体开关的研制

 采用8只IXLF19N250A绝缘栅双极型晶体管串联研制成功了10kV固体开关。试验表明：该固体开关最高输出电压为14kV，最高输出脉冲电流为20A、输出脉冲宽度可在2~112μs之间以1μs步长变化，脉冲重复频率范围为1Hz~4kHz，短时间可以工作到8.6kHz。     

基于滤纸基底表面增强拉曼光谱法的水中毒死蜱农药的循环快速检测研究

该文基于常用滤纸材料,制备了复合银纳米粒子(AgNPs)和ZnO纳米粒子的拉曼检测复合基底材料,建立了复合基底用于毒死蜱农药残留的表面增强拉曼检测方法,并成功实现了对环境水样中毒死蜱的循环稳定检测。所制备的滤纸复合基底材料表面拉曼活性检测位点分布均匀,检测稳定性好,对毒死蜱农药的检出限达48.53μg/L,线性范围50～500μg/L。在紫外光照条件下考察了基底的循环检测稳定性,结果表明,毒死蜱农药在ZnO纳米粒子光催化剂及紫外光照下可实现循环降解,同时检测基底仍能保持高的拉曼检测活性。将该基底材料用于实际地表水中毒死蜱农药的检测,回收率为111%～139%,相对标准偏差不大于12%。所建立的基于复合滤纸表面增强拉曼基底的水中毒死蜱农药残留检测方法,其检出限满足地下水质量标准对农业用水中毒死蜱的限值要求以及食品中农药残留限制标准对水果蔬菜中毒死蜱最大残留限值要求。该方法具有操作简单、耗时短及检测成本低等特点,在农残快速检测方面有巨大的应用潜力。     

基于毛细管电泳-质谱联用技术的代谢/蛋白质组学分析

毛细管电泳-质谱（CE-MS）联用技术具有高灵敏度、高分析效率、低样品损耗等优点,在强极性和带电荷的物质分析中具有明显优势,已广泛应用于生命科学、医学、药学等多个领域。在过去的十几年,影响其应用的主要因素包括系统的稳定性、实验的可重复性、数据的准确性等。为解决现有问题,进一步拓展其应用,研究人员在技术设计和改进等方面做了大量工作。医学和分析化学领域的相关研究证明了CE-MS在代谢组学和蛋白质组学中的实用性。这篇文章综述了2015年以来,CE-MS在技术和应用方面的最新进展,为未来的技术发展及应用提供借鉴。为提高CE-MS的分析效率和数据可比性,该文对多个方面的研究进行了讨论,包括涂层与样品的相互作用、接口技术、运行参数和数据处理方法。文中关于复杂样品（组织、细胞、体液等）代谢组学/蛋白质组学的综述研究,使癌症病理分析、药物开发和疾病监测等分析数据更加可视化,为CE-MS临床分析应用提供借鉴。除了对CE-MS的最新发展进行综合评述外,还提出未来应加强3个方面的研究：（i）从样品前处理和分离技术方面优化分析方法;（ii）从毛细管涂层和接口技术方面调整分析技术;（iii）从临床研究和数据分析方面开发新思路。     

螺芴对含三齿磷配体的铱配合物光电性能的影响

合成了一种含4,5-二氮-9,9-螺二芴(sb)配体的三齿磷铱配合物Ir(tpit)(sb)Cl(tpitH2=亚磷酸三苯基酯),通过核磁共振氢谱和磷谱及高分辨质谱对其结构进行了确定。X射线单晶衍射分析表明,sb配体的存在扭曲了分子结构,有助于降低分子聚集及发光淬灭。与存在分子内π-π堆积的模型配合物Ir(tpit)(bpy)Cl(bpy=2,2′-联吡啶)对比进行了光电性能的研究。结果表明在聚甲基丙烯酸甲酯(质量分数1%)中配合物Ir(tpit)(sb)Cl的发光波长为512 nm,相对配合物Ir(tpit)(bpy)Cl的波长(520 nm)有了8 nm蓝移。配合物Ir(tpit)(sb)Cl的发光量子效率为30%,与配合物Ir(tpit)(bpy)Cl的94%相比有明显降低,说明了分子内π-π堆积作用在降低柔性基团非辐射跃迁率方面的重要作用。基于配合物Ir(tpit)(sb)Cl的有机电致发光器件,最大电流效率和外量子效率分别为14 cd·A-1和4.5%。而由于分子内π-π堆积作用,基于配合物Ir(tpit)(bpy)Cl器件的最大电流效率和外量子效率分别高达60 cd·A-1和18.2%。     

不同温度下复杂介质结构内带电规律仿真分析

卫星上某些介质结构会遭遇较大范围的温度变化, 其电导率会随之出现数量级的变化, 这将显著影响内带电结果. 受限于电导率-温度模型和内带电三维仿真工具, 该温度效应远没有得到深入研究. 为此, 在真空变温(253-353 K)和强电场(MV/m量级)条件下测试了某种星用改性聚酰亚胺介质的电导率, 借鉴Arrhenius电导率-温度模型并考虑强电场下电导率的增强效应, 发现电导活化能取值为0.40 eV时, 可得到良好的拟合结果. 在此基础上, 同时考虑辐射诱导电导率, 采用地球同步轨道恶劣电子辐射能谱, 对该类介质盘环结构进行内带电三维仿真, 发现其内带电程度随温度降低而显著增加, 带电最严重的区域位于靠近辐射源的接地面边线. 温度低于250 K时, 2 mm屏蔽铝板下该区域的场强可达到10⁷ V/m量级, 发生介质击穿放电的可能性较大. 所讨论的电导率-温度模型与内带电三维建模方法对进一步评估卫星介质结构内带电程度和做好防护设计具有重要参考意义.