激光诱导击穿光谱对U元素的定量分析

铀矿是核领域最重要的矿产资源之一,快速、有效勘探铀矿资源能促进核领域平稳、健康发展。激光诱导击穿光谱(LIBS)技术具备多目标元素现场快速检测的优点,能实现铀矿资源准确、快速的现场分析。本工作基于LIBS技术对铀矿中U元素进行了定量分析,对比了偏最小二乘(PLS)和随机森林(RF)两种机器学习算法的定量效果。结果显示,RF模型的定量线性相关系数为0.996,对三个验证集的相对误差分别是22.33%、12.79%和12.04%;PLS模型的定量线性相关系数为0.997,对三个验证集的相对误差分别是4.33%、6.63%和6.85%。对比结果表明,本研究中的PLS模型定量准确度更高,同RF算法相比,PLS算法更适用于铀矿中U的LIBS定量分析。     

飞秒激光双光子加工的极限分辨力

采用3维压电微移动台高速扫描方式控制曝光时间与高精密转台精确控制圆形渐变衰减片以控制曝光功率两种方法,曝光时间和曝光功率可分别精确控制至0.02 ms和7 pW。通过精确控制聚合阈值附近处的曝光时间和曝光功率,分别在玻璃基板上获得了35 nm和45 nm的聚合物纳米线条,分别为所使用激光波长的1/22和1/17。实验结果表明,当曝光时间或曝光功率在加工阈值附近时,曝光时间和功率的微量减少会使聚合线宽急剧下降。     

电化学沉积金属铜的分形枝晶生长控制与性能

以CuSO4/sub>为前驱体,HCl为添加剂,采用电化学沉积方法,在室温条件下制得了μm级、面心立方结构分形铜的枝状晶体,研究了铜离子浓度、硫酸浓度、电流密度、沉积时间、氯离子浓度等实验参数对分形枝状铜晶体尺寸、结构的影响。结果表明：硫酸的浓度对铜沉积物结构无明显影响;随着Cu2+/sup>浓度的不断增大,铜沉积物的分形效果越来越明显;增大电流密度（0.4～1.6 A·cm-2/sup>）,铜沉积物由致密向多分枝的开放型转变;延长沉积时间（大于等于5 min）,可获得含大量次级分枝铜的晶体;适当增加盐酸用量（0.05～0.20 mol/L）,铜沉积物枝晶尺寸显著减小。最后讨论了分形枝晶铜在碱性条件下氧化甲醇的电化学性能。     

工业CT图像处理系统的优化

为了提高工业CT图像处理系统的处理效率,对其边缘连接和直线拟合方法进行了优化研究。对于边缘连接,根据边缘间隙大小决定连接方式：对小间隙直接用直线填充;对较大的间隙,采用基于模糊判决的边缘连接法计算边缘间总隶属度最大的一条路径,并将其填充。对于直线拟合,先用二元素特征点法提取轮廓特征点,再采用改进的集合求交直线识别方法将特征点间的线段拟合。通过实例验证了优化方法的正确性。     

新型自由矩形螺旋线慢波结构高频特性

在Sheath模型下,采用严格的场匹配法,结合积分形式的边界条件,推导了自由矩形螺旋线的色散方程和耦合阻抗表达式,并与近似理论进行对比。结果表明:与近似理论相比, 严禁场匹配法具有更高的准确性,且采用场匹配法的数值计算结果与3维商业电磁仿真软件结果吻合得很好。从而证明了所采用理论方法的有效性。同时分析了矩形螺旋线横截面尺寸、螺距、螺旋角、纵横比对色散特性和耦合阻抗的影响,结果表明：只有当矩形螺旋线横截面纵横比大于4时,才可忽略横截面的宽度对高频特性的影响,通过调节结构的参数可以改善色散和提高耦合阻抗。     

具有禁忌策略的蜂群算法评定圆柱度误差

针对最小二乘法评定误差较大,遗传、蚁群等仿生算法设置参数较多、收敛速度较慢的问题,结合圆柱度误差评定的特点,提出采用蜂群算法,来实现圆柱度误差的最小区域法评定.该算法借鉴了禁忌搜索算法的禁忌策略,用禁忌表存储局部最优解,增强对参数Limit的控制作用,提高全局搜索能力.实验研究结果表明,该方法能收敛到全局最优解,并且计算结果稳定,收敛速度很快,平均运算时间在1.2 S左右,适用于三坐标测量机等实时处理系统.     

高功率光子晶体光纤激光器实验研究

从光纤热传导方程出发,研究了不同泵浦光吸收系数对光纤激光器沿光纤长度方向温度分布的影响。结果表明,低吸收系数光纤泵浦端温度相对较低,分布较为平缓,有效减缓光纤的热损伤。根据理论分析结果,实验中选择了吸收系数为1.45 dB/m的掺Yb3+双包层光子晶体光纤作为增益介质,在泵浦光功率为560 W时,获得了428.5 W的高功率单模连续输出,斜率效率为76.5%,光束质量因子M2<1.2。由于泵浦端光纤温度较高,实验中对光纤两端进行了主动冷却,并且在离光纤端面约25 cm处的光纤表面温度进行实时测量,结果发现随着泵浦光功率的增加,光纤表面温度均匀增长,最高温度为310 K,温度正常。     

基于BCP方法的复合材料方向角优化的研究

基于一种新的双值编码的参数化方法(BCP方法),以结构柔顺度优化问题为例,研究了复合材料方向角的优化问题,并与传统的离散材料优化方法(DMO方法)在纤维方向角优化构型、刚度优化结果和计算效率上进行了比较。结果表明,BCP方法在纤维方向角优化构型和刚度优化结果上与DMO方法保持一致,但在单步计算效率和总计算效率上远远高于DMO方法。     

新型高性能光控高温超导微波可变衰减器研制

提出了一种用于高温超导系统的新型星载光控高温超导微波可变衰减器,详细介绍了设计过程,并针对测试结果进行了分析。该衰减器的实质是利用液氮温区高温超导薄膜极低的微波表面电阻和卓越的激光响应特性,实现优良的衰减功能。在器件结构的设计上引入过渡材料和透明有机材料以保证器件良好的接地性能以及激光光束的对准。主要结论如下：光控高温超导微波可变衰减器在液氮温区工作,电路尺寸为12 mm×8 mm×0.5 mm,可单独使用也可集成于高温超导系统中,可大幅减小系统的体积与质量;高温超导衰减器的插损小于0.2 dB,比常规衰减器低1个量级;高温超导衰减器的可变衰减步进值小于0.01 dB,比常规衰减器低1～2个量级。根据激光功率大小对衰减器插损变化特性的影响,该衰减器也可以实现步进式调谐。     

阵列口径Nd：YAG片状激光器重复频率输出特性研究

介绍了一种新型阵列口径的固体片状激光器的设计及初步实验,研究了其激光输出特性。激光器采用2×1阵列的以布儒斯特角放置的片状Nd:YAG激光头模块,并采用氙灯泵浦方式,由平均功率为60 kW电池组电源供电;电源采用大电流恒流放电,对输出放电进行可编程控制。实验得到32 J的单脉冲输出,小信号增益系数为0.047 5 cm-1;泵浦单脉冲运行,脉宽为1~5 ms时,输出能量呈线性增长;当重复频率为20 Hz时,5 ms脉宽比1 ms脉宽输出功率下降30%,其原因是布儒斯特角结构存在时,由热应力引起的热致双折射损耗造成输出下降。