“华光礁Ⅰ号”沉船出水瓷器“保护性损伤”量化评估的ICP-AES分析

目前,文物保护工作者已普遍认识到保护过程会对文物带来一定影响,产生“保护性损伤”。然而,关于“保护性损伤”的量化研究仍罕见报道。为探讨常用清洗试剂对“华光礁Ⅰ号”沉船出水瓷器的保护性损伤,本文利用ICP-AES测试了各步骤浸泡实验溶出液中的元素组成,发现浸泡液中Al,Fe,Mg三种元素的含量较高,且具有一定规律。利用这三种元素作为指标,对出水瓷器的保护性损伤进行了量化评估。研究结果表明,清洗能力强的试剂,对陶瓷本体的损伤也较大;保存较好的器物,所受“保护性损伤”更小;每种清洗剂都会对瓷器造成一定程度的损坏,连中性试剂(如H₂O)同样可以溶解出一定量胎体组分;而普遍认为的较为温和的清洗试剂在长时间浸泡陶瓷器时,对瓷器本体的损伤已非常接近强酸短时间浸泡的影响。故在此特别强调,在实际的文物保护过程中,应切实认识到各种清洗剂对陶瓷本体产生的损害,并同时考虑累积损伤。如此,方能安全有效的保护海洋出水瓷器。     

高光谱成像技术对鲜枣内外部品质检测的研究

外部缺陷以及内部可溶性固形物的含量对提升鲜枣的采后附加值和鲜枣后续生产加工具有重要的意义,因此,为了实现同时对鲜枣内外部品质进行快速、准确识别,利用高光谱成像技术(450-1,000 nm)对壶瓶枣的“自然损伤”和可溶性固形物含量同时进行检测研究。首先,对光谱数据进行主成分分析(PCA)得到前7个主成分光谱值,对图像数据采用灰度共生矩阵(GLCM)提取到7项图像纹理指标(对比度、相关性、能量、同质性、方差、均值、熵)。然后,分别使用光谱主成分值、图像纹理特征值、以及主成分与纹理特征融合值建立偏最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型对壶瓶枣的外部缺陷(“自然损伤”)和内部品质(可溶性固形物含量)进行检测研究。结果表明：使用主成分与纹理特征融合值建立的LS-SVM模型可作为通用模型同时对壶瓶枣内外部品质进行检测研究,其“自然损伤”判别正确率为92.5%,可溶性固形物预测集的预测相关系数(R_p)和预测均方根误差(RMSEP)分别达到了0.944和0.495。表明,采用高光谱成像技术可以建立通用模型同时对壶瓶枣的内外部品质进行检测,该研究为壶瓶枣的无损检测提供了理论参考。     

基于时间反转理论的聚焦Lamb波结构损伤成像

从理论和实验上研究了时间反转法在频散和多模式的Lamb波结构健康检测方面的应用.当Lamb波在包含有损伤的板类结构中传播时,损伤的存在表现为一个被动波源.采用分布式传感器网络,基于传递函数的观点,通过推导由损伤这个被动波源产生的时间反转波场幅值的表达式,证实了当观察点位于损伤位置时,时间反转波场的幅值最大.为验证时间反转方法的聚焦效应,提出了一种适合于分布的激励/接收传感器网络的成像方法,该方法可以对损伤定位并近似确定损伤尺寸.结合有限元的实验结果显示了Lamb波检测信号的能量可在损伤处聚焦,表明时间反转     

KDP晶体微纳米加工表层缺陷对其激光损伤阈值的影响

使用有限元方法分析了在激光辐照条件下,KDP晶体已加工表面存在的残余内应力、微裂纹及微孔等多种微纳米加工表层缺陷对晶体激光损伤阈值的影响。通过分析发现:KDP晶体微纳米加工表层缺陷的存在,会影响晶体表面的温度场及热应力场的分布,使入射激光的能量积聚在缺陷附近的很小范围内,造成晶体缺陷处产生局部熔融现象,从而使KDP晶体产生损伤,降低KDP晶体的激光损伤阈值。针对微纳米表层的微裂纹进行了损伤阈值测试实验,结果表明微裂纹的存在会降低KDP晶体的激光损伤阈值(约降低3J/cm2),实验结果与仿真结果符合得很好。     

表面Al膜污染物诱导熔石英表面损伤特性

在熔石英表面人工溅射一层Al膜污染物,分别测试污染前后熔石英基片在355 nm波长激光辐照下的损伤阈值,并采用透射式光热透镜技术、椭偏仪和光学显微镜研究了污染物Al膜的热吸收、厚度以及激光辐照前后熔石英的损伤形貌。用355 nm波长的脉冲激光分别辐照位于污染的熔石英和洁净的熔石英前后表面的损伤点,并用显微镜在线采集损伤增长图样,测试损伤点面积。实验表明:熔石英前表面的金属Al膜污染物导致基片损伤阈值的下降约30%,后表面的污染物导致基片下降约15%,位于熔石英样片后表面损伤点面积随激光辐照次数呈指数增长,而位于前表面的损伤点面积与激光脉冲辐照次数呈线性增长关系;带有污染的熔石英样片的增长因子比洁净的熔石英样片的增长因子高30%。     

真空环境下光学薄膜的激光损伤

利用1-on-1损伤测试方法,比较研究了电子束沉积制备的几种薄膜在真空、大气环境下的损伤特性,并对真空环境与大气环境损伤的差异进行了分析。研究结果显示:真空环境下的损伤阈值明显低于大气环境下的损伤阈值,真空环境下的破斑形貌也与大气环境下的破斑形貌有显著差异。气体热传导差异不是真空环境与空气环境下损伤差异的原因。由水的解吸而引起膜层在真空环境中张应力的增大及真空环境中激光辐照过程中产生的非化学计量比缺陷是导致电子束沉积的薄膜真空与大气环境中损伤差异的原因。     

CO2激光对熔石英表面小尺寸损伤的修复

利用10.6 μm的CO2激光对不同直径的点状损伤和不同宽度的划痕进行了修复。经过波长351 nm的紫外激光考核发现,对于直径小于80 μm的点状损伤和对于宽度小于40 μm的划痕,随着损伤点尺寸和划痕宽度的增加,修复后阈值提高程度逐渐降低。划痕的宽度在达到40 μm以后修复效果非常微弱。修复过程中,由于作用时间较短及温度分布不均产生了热应力导致样片损伤以后产生径向裂痕,后续的紫外激光会使裂痕明显扩展。当样品被置于高温退火炉内退火3 h以后,应力导致开裂的现象得到了解决。     

激光照射血细胞的衰变规律和损伤机制研究

采用FLS900型稳态荧光光谱仪对红色激光持续照射的正常离体血液和酒精中毒离体血液进行了荧光检测,得到了血液物质成分变化及荧光光谱特征随时间衰变的规律.研究结果表明:随着血液离体时间的延长,当407nm的紫光激励时,在605nm处的荧光峰峰位保持不变只是强度缓慢减弱,但两者均在离体后的14h和10h出现了谱形突变,并在474nm处产生了一个强荧光峰.比较分析发现激光对正常离体血液的衰变有明显的延缓作用,对酒精作用破坏的红细胞也有部分修复功能,但当激光持续照射一定时间后却导致了细胞的形态改变进而加速了细胞的溶血进程,产生了大量的内源性荧光物质还原烟碱腺嘌呤二核苷酸.本文的研究结果能为血细胞活性衰变规律以及功能结构研究提供有意义的参考.     

水下强声频率对巴马小型猪肺脏病理损伤效应的观察

为探索大功率水声信号对入水哺乳动物肺脏的生物效应,以佩戴专用水下呼吸装置的巴马小型猪为实验对象,采用大功率连续声波为暴露手段,对水下正常体征状态的小型猪进行强声辐射,通过大体解剖、HE染色显微病理图像观察等方法,分析水下强声对哺乳动物肺脏器官的损伤效应。在300 Hz^10 kHz的正弦频段中,当声压级大于190 dB时,出现了不同程度的肺脏损伤。大功率水声信号对入水哺乳动物肺脏的生物效应显著,在相同声压级条件下,3 kHz水下连续波对实验动物肺脏病理损伤效应最大。      

基于3D-DIC对爆炸作用下碳纤维层合板的变形研究

针对3种不同铺层的碳纤维复合材料层合板,设计了开放式爆炸加载实验,研究不同的炸药质量和爆炸距离下层合板的动态力学行为。基于两台高速相机,搭建了高速三维变形场的实验测量系统,记录层合板在爆炸作用下动态变形过程。通过三维数字图像相关方法(3D-DIC)软件计算得到层合板在冲击波作用下的动态位移场和应变场。研究发现:层合板在弱冲击波作用下只发生弹性变形,正交铺层和准均质铺层均表现出良好的抗冲击能力;在强冲击波作用下层合板会产生分层、基体开裂、纤维断裂等形式的损伤,铺层顺序对损伤形式有很大影响。