波带片在扫描软X射线显微镜中的应用

本文介绍波带片在合肥同步辐射实验室扫描软Ｘ射线显微镜中的应用，并对波带片离焦量进行了简单讨论     

激光熔覆成形薄壁件离焦量和Z轴提升量选择方法

离焦量和Z轴提升量影响激光熔覆成形薄壁件的精度和效率,得到高精度薄壁件的关键是使Z轴提升量等于初始离焦量下的熔覆高度.为了解决高精度、高效率激光熔覆成形薄壁件问题,基于概率学构建了同轴送粉式激光熔覆系统的粉末分布密度模型,得到了不同负离焦量下熔覆高度计算公式并进行实验验证.提出了任意负离焦量和Z轴提升量下多层熔覆成形薄壁件高度的计算方法并进行实验验证.结果表明多层熔覆成形薄壁件高度的计算结果与实验结果基本一致,选择尽可能大并且能够形成自愈合作用的负离焦量,并使Z轴提升量等于该离焦量对应的熔覆高度计算值,可以得到成形效率高、精度高的薄壁件.     

自愈合效应对光内送粉激光变斑熔覆成形薄壁件的影响

为提高激光熔覆成形不等宽构件的成形效率及成形精度,设计了相应的实验:基于光内送粉方式,在单道工艺中采用实时变激光光斑方法,一次扫描而非多道搭接直接熔覆出不等宽熔覆层,逐层堆积制造薄壁零件。分析了变斑过程中激光离焦量连续变化及"拼接"后分段连续变化对薄壁件成形质量的影响规律,结果表明:激光离焦量在-3~-5mm段时薄壁墙顶部平整,表面成形质量良好,熔覆层顶端形貌存在"自愈合"效应,而激光离焦量在0~-2mm段时薄壁墙顶部不平整,成形质量很差;在负离焦范围内,随激光离焦量增大,熔覆层高度先增加后降低,在-2.5mm处取得最大值;在正离焦范围内,熔覆层高度随激光离焦量增大也是先增加后降低,在2.5mm处取得最大值。为实现变斑过程中熔覆层尺寸的连续变化,且充分利用自愈合效应,提出了激光离焦量区间的拼接方法,获得了变斑过程中的自愈合区间,在此区间内逐层堆积出了熔覆层宽度从1到3mm连续变化的薄壁件。此项研究可望为光内送粉激光熔覆成形薄壁变壁厚类零件提供新的方法和工艺。     

Z轴离焦量对激光熔覆成形的影响

为了深入探究Z轴离焦量对激光熔覆成形的影响,综合考虑Z轴离焦量导致的熔池粉末利用率、激光能量密度等因素对熔覆成形的影响,通过改变激光功率、扫描速度、气流量、离焦量4个因素进行L_(16)(4~4)正交试验,以及Z轴离焦量变化的单因素试验,揭示激光功率、扫描速度、气流量、离焦量4个因素对熔覆成形的耦合作用规律.正交试验结果表明,离焦量、激光功率、扫描速度、气流量在激光熔覆成形中都扮演着重要角色,对熔覆效率的因素影响主次为:激光功率气流量离焦量扫描速度.Z轴离焦量单因素试验结果表明:激光熔覆过程需要一定的离焦量才能获得最佳熔覆质量;当离焦量为5mm时,熔覆层的高度最高;当离焦量小于或大于5mm时,熔覆层高度降低;当Z轴离焦量逐渐增加时,粉末利用率先逐渐增加再逐渐减少.     

太阳模拟器光源离焦对光斑的影响分析

针对聚焦型太阳模拟器光源离焦量与光斑辐照度的关系开展了研究,以聚焦型太阳模拟器光学系统为研究对象,根据某型号的短弧氙灯及其椭球聚光镜进行模拟计算,依据氙灯能量分布图及其配光曲线,将发光体简化为两端不发射光线、侧面发射光线的柱形发光体。在光学模拟软件TracePro中将简化的发光体及其椭球聚光镜进行建模,主要模拟光源轴向及其径向离焦对光斑的影响。结果表明,光源离焦对光斑辐照度平均值影响不大,但是对光斑辐照度的最大值、光斑辐照度分布形式、光斑面积有很大的影响。依据以上分析结果可以为太阳模拟器调焦系统方面的设计提供理论上的数据参考,对该类型的太阳模拟器装调也具有指导意义。     

低阶模CO2激光熔覆层形貌和质量的控制

通过在316L不锈钢基材上进行激光熔覆,研究了低阶模CO2激光熔覆功率和离焦量对熔覆层形貌和质量影响.研究表明,随着离焦量增加,激光熔覆层宽度和熔化宽度增加,熔化深度降低.随着激光功率增加,激光熔覆层宽度、熔化宽度和熔化深度增加.熔化区的形状和熔合界面质量主要与离焦量的大小有关,随着离焦量增加,熔化区形状从类似于“蘑菇”形,过渡到熔合良好的平底状.因此,通过调节离焦量,低阶模CO2激光熔覆可以得到界面平整、熔合良好的熔覆层,采用低阶模CO2激光进行熔覆是可行的.     

基于离焦图像模糊分析的微装配力测量

提出了一种基于机器视觉的微装配力测量新方法.拍摄微夹持器受力变形时的离焦模糊图像,通过建立微夹持器变形力和离焦量之间的关系模型,把求取变形力的问题转化为求取离焦模糊图像的离焦量问题.采用粗精两步计算来求取模糊图像的离焦量,并利用微夹持器的变形曲线来拟合,拟合得到的曲线的参数即为变形力的函数,从而求得变形力.仿真实验证明了所提出的方法的有效性.     

基于图像处理的快速调焦算法

针对采用清晰度评价函数调焦慢的缺点,本文提出一种基于图像处理的快速调焦算法,在仅仅改变物距条件下,该算法应用光学成像系统离焦模型,推导了以模糊差异为参考量目标物离焦量的函数表达式,由离焦量的表达式调解Z轴上的电机,实现快速调焦。实验结果表明,仅需要2幅不同程度离焦的图像,能够以较高精度估计出目标物的实际离焦量,从而实现快速有效的调焦。     

离焦量对Q235/316薄板激光焊接的影响

为了深入探究离焦量对Q235/316异种薄板金属激光焊接的影响,通过改变电流、脉宽、频率、离焦量、扫描速度等进行五因素四水平的多因素正交试验,以及针对离焦量改变的单因素试验,揭示各因素对抗拉强度的影响。结果表明,各因素对抗拉强度的影响程度是不同的,其影响主次顺序为:离焦量>脉宽>频率>扫描速度>电流。离焦量单因素试验结果表明,Q235/316薄板激光焊接要以适合的离焦量才能得到较优焊接质量;当离焦量为-14 mm时,拉伸载荷最大,拉伸强度为396.72 MPa;当离焦量大于或小于-14 mm时,拉伸载荷都有所降低,可得出最优工艺参数为电流150 A、脉宽2.6 ms、频率20 Hz、离焦量-14 mm、扫描速度250 mm/min。     

离焦量对激光拼板焊缝显微形貌的影响

本文通过对DC04钢板激光拼焊工艺参数进行优化,研究了拼焊参数中离焦量对焊接接头成形质量、显微组织影响的情况。研究表明,离焦量的数值对于焊缝整体形貌有着不同程度的影响,离焦量的值为板厚的1/4左右,焊后可获得理想的形貌;同时离焦量的正负会影响激光照射位置,照射位置不同,焊缝的熔融位置、金属熔化量以及结晶过程均不同,因此也会影响到焊缝的整体形貌。     

圆柱形光电探测器透镜聚光特性研究

运用透镜聚光原理,以光线追迹法建立平行光偏转角α与透镜焦距、光强分布的光学仿真模型,模拟仿真得到随偏转角α的变化焦平面聚焦光斑位置与光强分布图,进一步研究分析光焦斑位置大小变化、焦距长度和光强分布特性.结果表明:平行主光轴的入射光线经透镜后光斑区域集中、光强分布均匀,并且随α的增大,焦斑中心位置偏离主光轴越大,且焦斑区域的光强分布越不均匀.结论为光电探测器设计需要确定圆柱的高度和半径等参数提供了理论参考依据.     

Cassegrain激光扩束系统光轴误差分析

分析了Cassegrain激光扩束系统扩束镜和望远镜光轴不重合对发射光的影响。主要分析了光轴平行但不重合和光轴有夹角两种调试误差对发射光斑的形状和能量的影响,并用Zemax软件对两种误差引起的光斑形状和能量透过率进行模拟研究。结果显示,光轴平移0.05 mm,或夹角0.4°将引起光斑较大变形,能量损失15%以上。研究表明:实际光学系统设计和调试过程中,扩束镜调节装置的精度一般要达到0.02 mm和0.2°。     

圆形阶跃光斑激发的光纤模式的功率特性

给出了轴对称光斑形状因子的一般计算公式和圆形阶跃光斑的形状因子，进而研究了由圆形阶跃光斑在光纤中激发的传导模式的功率－波长特性和辐射模功能率角分布的频率特性。     

非相干LED光源产生高阶Bessel光束

首次采用单色LED绿光光源得到较理想的高阶Bessel光束,提出由交叉谱密度和多波长叠加理论计算出绿光LED发出的光经过螺旋相位板和轴棱锥后的光强分布,模拟出沿轴向不同距离处的截面光强分布图,设计一套实验装置进行实验验证,结果表明:通过光阑提高光场的空间相干性可以用绿光LED得到近似高阶Bessel光束,所得光束的截面光强分布,中心暗斑大小及最大无衍射距离均与理论计算相符.研究结果对非相干光实现粒子微操作提供理论和实验依据.     

Seismic identification of along-axis hydrothermal flow on the East Pacific Rise

Hydrothermal circulation at the axis of mid-ocean ridges affects the chemistry of the lithosphere and overlying ocean, supports chemosynthetic biological communities and is responsible for significant heat transfer from the lithosphere to the ocean. It is commonly thought that flow in these systems is oriented across the ridge axis, with recharge occurring along off-axis faults, but the structure and scale of hydrothermal systems are usually inferred from thermal and geochemical models constrained by the geophysical setting, rather than direct observations. The presence of microearthquakes may shed light on hydrothermal pathways by revealing zones of thermal cracking where cold sea water extracts heat from hot crustal rocks, as well as regions where magmatic and tectonic stresses create fractures that increase porosity and permeability. Here we show that hypocentres beneath a well-studied hydrothermal vent field on the East Pacific Rise cluster in a vertical pipe-like zone near a small axial discontinuity, and in a band that lies directly above the axial magma chamber. The location of the shallow pipe-like cluster relative to the distribution and temperature of hydrothermal vents along this section of the ridge suggests that hydrothermal recharge may be concentrated there as a consequence of the permeability generated by tectonic fracturing. Furthermore, we interpret the band of seismicity above the magma chamber as a zone of hydrothermal cracking, which suggests that hydrothermal circulation may be strongly aligned along the ridge axis. We conclude that models that suggest that hydrothermal cells are oriented across-axis, with diffuse off-axis recharge zones, may not apply to the fast-spreading East Pacific Rise.     

三维光场的计算全息设计与再现研究

三维全息成像是利用全息术在空间形成立体图像的技术。一个三维物体,可以沿光轴方向分为一系列二维断层图像的组合。利用高效、快速的三维Gerchberg-Saxton算法,生成位相型傅里叶计算全息图,并加载在液晶空间光调制器上,理想地重构出高质量的三维光场,实验结果表明,图像清晰连贯,对比度高,噪声小。该技术在医学、军事、三维显示、微加工以及显微技术等领域有重要应用价值。     

Fresnel圆孔衍射研究

Frosnel圆孔衍射是光学中的重要内容之一，目前大多讨论的是单色发散点光源经小孔后衍射会聚波在轴线上的光强分布规律，较多使用半波法和矢量图解法．本文从惠更斯-菲涅尔原理出发，并对单色发散球面波和单色会聚球面波入射经小孔后会聚衍射光波和发散衍射光波的衍射规律作了研究，得出了一些有意义的结论.     

Reykjanes "V"-shaped ridges originating from a pulsing and dehydrating mantle plume

Prominent crustal lineations straddle the Reykjanes ridge, south of Iceland (Fig. 1). These giant V-shaped features are thought to record temporal variations in magma production at the Reykjanes ridge axis, associated with along-axis flow of Icelandic plume material. It has been proposed that this flow is channelled preferentially along the ridge axis, and that temporal variability is induced by fluctuations of the Iceland plume itself or, alternatively, by relocations of the ridge axis on Iceland. Here I present a geodynamic model that predicts the formation of crustal V-shaped ridges from a pulsing and radially flowing mantle plume. In this model, plume pulses produce mantle temperature perturbations that expand away from the plume in all directions beneath the zone of partial melting. The melting zone has a high viscosity owing to mantle dehydration at the onset of partial melting. This high-viscosity region allows for reasonable variations in crustal thickness, produces crustal Vs that extend hundreds of kilometres along the axis, and prevents the plume material from being preferentially channelled along the ridge axis. The angle of the crustal V-shaped features relative to the ridge axis reflects the rate of lateral plume flow, which remains several times greater than the ridge half-spreading rate over the length of a crustal V. Consequently, this radially expanding plume produces lineations in crustal thickness and free-air gravity anomalies that appear to be nearly straight.     

高倍聚光光伏模组中菲涅尔透镜沿光轴方向的光照非均匀性变化及影响

对于菲涅尔透镜作为主要聚光器件的高倍聚光光伏模组,应用中通常把多结电池放置于透镜焦平面处,然而光学系统非理想性造成焦平面处的光照非均匀性,会影响三结电池及模组整体的输出特性。本文通过光线追踪模拟和三维三结电池网络模型,分析沿光轴方向不同位置,菲涅尔透镜聚光光照非均匀性的变化,以及对高倍聚光光伏模组的影响机理和优化。结果表明沿光轴填充因子与光照非均匀性有密切关系,沿光轴不同程度的光照非均匀性导致不同程度的横向电流,填充因子随之发生变化,在远离焦平面的位置存在更优的填充因子,提升最大输出功率。实验结果也很好地验证了模拟的结果,本文结论对实际应用中高倍聚光光伏模组的结构优化有参考意义。     

辽河东部凹陷小龙湾地区含煤地层沉积体系特征

小龙湾地区位于盆缘断层驾东断层和驾掌寺断层之间相对低洼地带,根据单井岩性、沉积构造等分析,沉积相类型主要为陡坡-洼陷带的扇三角洲-湖泊沉积体系。研究区沙三上亚段煤层主要分布于三角洲平原和滨湖相的泥炭沼泽中,平面上沿盆地陡坡和洼陷带呈长轴条带状排列。研究区沙三晚期处于盆地强烈断陷的回返阶段,在经历了沙三中湖泊相沉积之后,迅速过渡为浅水或水上环境,沉积相类型以三角洲平原相和河流泛滥平原相为主,形成了广泛的平原沼泽相煤层,为下一步有利勘探区。