基于CT成像和数字体图像相关法的岩石内部变形场量测方法的研究进展

在采矿工程、边坡工程、隧道工程、水利水电工程及新兴的岩体工程如深埋油气储库、地下核废料处置库、地热开发等生产开发过程中,岩石是主要工程对象.直观观测与定量表征应力场、渗流场和温度场等多物理场耦合作用下岩石内部非连续结构演化始终是岩石力学重要和具有挑战性的研究内容.高精度微CT能够在微细观甚至纳米尺度上观测岩石内部结构,通过与数字体图像相关法结合,可实现岩石内部变形场的透明可视化与定量解析,为岩石的非连续结构与多物理场效应的透明解析和推演提供了新的有效途径.本文回顾了近年来微焦点CT在岩石内部结构检测、数字岩心和内部变形场量测方面的应用,详细阐述了CT原位扫描实验与数字体图像相关法的原理及主要进展,分析了岩石微细观结构对应变场测量精度的影响及数字体图像相关法在岩石内部变形测量中的典型应用,探讨了数字体图像相关法测量岩石内部变形场面临的挑战.     

用全息相衬干涉显微术定量研究晶-液界面的溶质边界层

一、引言 溶液生长晶体,在晶-液界面附近,有关质量输运的真实行为,至今还是一个有待研究的课题。近几年有不少文献报道,采用全息干涉术研究晶体周围的浓度场分布或测量浓度边界层的厚度。然而这些研究均是在自然对流的状态下,进行总体分析。而对输运的重要地带——边界层内的溶质分布,或在强迫对流状态下,层内的变化规律未见报道。另外对检测方法的准确度也未见讨论。     

用脉冲He-Ne激光的分幅高速干涉摄影装置

用于诊断在透明介质环境中发生的快速、短暂现象的分幅高速干涉摄影装置,已在中国科学院力学研究所研制成功.它是由脉冲He-Ne激光光源、抗强振动的干涉仪及高速摄影机三部分组成.由于装置简单、抗振性好、获得的干涉图片结果直观、使     

人体内电磁驻波和经络的关系

长久以来,人们从解剖学角度来研究针灸的机理,但是一直未能得到令人满意的明确的统一结论。本文从众所周知的腧穴(即穴位)和经络上电导测量开始,讨论了电导测量数据的统计分布规律,发现这种统计分布中有令人惊讶的启相似性,即所谓的全息现象,由此发现人们用电针所测定的皮肤电阻其实主要来源于人体内内电场的分布。这种内电场的非均匀来源于电磁驻波的叠加。换言之,中国古人所发现的经络系统原来与一个电磁驻波所形成的肉眼不可见的三维干涉图的主体部分有关系。     

电子全息及其在材料科学中的一些应用

Gabor在20世纪40年代就提出了电子全息干涉成像的基本原理, 随着相干场发射电子枪的发展, 到现在为止, 电子全息技术已经获得了长足的发展和广泛的应用. 本文评述了电子全息的发展、基本原理以及在磁性、超导和异质结等材料学领域中的一些应用, 对这一研究技术的未来发展进行了简单论述.     

Ar离子激光泵浦的掺Nd光纤激光特性

用514.5nm的Ar离子激光泵浦掺Nd的石英光纤获得激光输出已有报道,最近我们进一步的工作结果表明,Ar离子激光中除了514.5nm波长外,用476.5nm、488.0am和496.5nm波长分别泵浦Nd掺杂光纤也都可获得1060nm的激光输出,实验测量了各种泵浦条件下的阈值、效率,并用高分辨率双光栅单色仪系统测量了光纤激光谱的精细结构,同时还对泵浦光和光纤激光在光纤中的场分布进行了研究。     

数字体图像相关方法研究进展

数字体图像相关方法是可测量物体内部三维全场变形的先进实验力学方法.通过匹配由数字体成像设备获取的被测物体变形前后的两组数字体图像,该方法能够获得物体内部亚体素精度的三维位移场和全场应变.得益于新型体成像设备的不断涌现、图像配准算法的持续改进以及高性能并行计算技术的快速发展,数字体图像相关方法已在生物医学、固体力学、岩土力学、材料科学等领域获得许多令人瞩目的重要应用.本文对过去20多年数字体图像相关方法中出现的各种位移和应变测量算法进行了系统回顾和评述,分析了该方法当前的局限和所面临的挑战.可以预期,数字体图像方法在实验力学领域中将扮演更为重要的角色,并有望在更多科研和工程领域中获得应用.     

生物全息律与全息胚?

“全息”概念源于激光照像。这种照像技术的最重要的特点是:全息照片的每一点,无论大小,都保留有被摄物体的全部信息。通过全息照片的任一碎片,都可以重现被摄物体的整体形象。在这里,对保留被摄物体的信息来说,局部与整体的差别消失了,任何局部都有整体效果。生物体也有这种“全息”特点吗? 张颖清同志于1981年《自然杂志》第4期上提出了“生物全息律”,又于1988年《大自然探     

从幻想走向现实的全息技术

从经典的《星球大战》到《钢铁侠》,立体全息影像在很多科幻电影中以特效的形式呈现给观众.影片中的人物可以跟在空气中形成的三维影像进行交流互动,不仅带来了震撼的视觉效果,也引发了人们对未来技术的憧憬.那么电影当中的这种技术距离我们的现实生活到底有多远呢? 全息摄影的奥秘 全息,顾名思义指自然界的人或物的散射或发射光的全部信息(包括光波的振幅和相位信息).全息摄影则是一种真正意义上的三维成像技术,普通摄影只能记录光某个方向的强度(或振幅)信息,而全息摄影利用了光的干涉和衍射原理,不仅能够记录光的强度,还能记录光从哪里发出,朝哪个方向发射的信息(即相位信息).     

软X射线激光用分束镜研制

软X射线干涉测量是通过软X射线激光经过Mach-zehnder干涉仪完成的, 是测量临界面附近等离子体状态的重要方法. 基于软X射线多层膜的性能特点, 指出软X射线干涉测量的干涉仪各光学元件的入射角越接近正入射越好, 分束镜的设计应以其反射率和透过率的乘积为衡量标准. 用离子束溅射法制作了类镍银13.9 nm软X射线激光干涉测量所需的分束镜, 实测表明其面形精度达到纳米量级, 反射率和透过率乘积大于1.6%.     

X射线激光器

1984年10月29日,美国利弗莫尔实验室宣布,在实验室内首次制成了X射线激光器.这是激光技术的一个重大突破,为在材料科学、生物学、大规模集成电路等方面的应用开辟了广阔的前景。尤为重要的是,X射线激光全息将可能拍摄出晶体、生物大分子的三维照片,这种全息照相是超高速的、非破坏性的,可用于研究生物体的高速运动过程。     

赋存深度对岩石力学参数影响的实验研究

研究赋存深度对岩石物理力学参数的影响,对于认识深部岩体变形破坏规律,以及分析深部工程灾害事故机理具有十分重要的意义.通过在北京门头沟矿区大台井同一岩层进行现场取样,获得了赋存深度处于410~1010m的7个深度水平上的同一层玄武岩,将其加工成77个标准试件(其中单压21个、三轴35个、劈裂21个),借助MTS815和RMTS150岩石力学实验系统,分别进行了单轴压缩、三轴压缩和巴西劈裂实验,获得了玄武岩密度、单轴抗压强度、单轴抗拉强度、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角等基本岩石物理力学参数随赋存深度的变化规律.研究发现,统计意义上玄武岩密度、弹模、单拉强度、单压强度、黏聚力、内摩擦角随赋存深度的增大而线性增加,仅泊松比随深度增加而线性减小.另外,还简要分析了造成不同深度同一岩层物理力学参数差异的原因.     

硬X射线自由电子激光：揭示微观世界的奥秘

<正>自从1960年美国物理学家西奥多·梅曼（Theodore H.Maiman）发明世界上第一台红宝石激光器以来,激光被广泛应用在材料、物理、生物以及化学等领域的研究,并且已经深入到了生活的方方面面。例如,我们现在的互联网就是使用特定波段的激光在光纤中以光速传递信息。此外,自动驾驶中的激光雷达、手机显示屏中的量子点激光、虚拟现实（VR）中的全息投影以及美国正在进行的“星链”系统都依赖激光。目前激光器通过使用不同的激光材料以及光学非线性效应覆盖了紫、红外甚至太赫兹波段,但对于物质内部结构的探测以及微纳加工层面来说则需要使用更短的波长。     

宏观螺旋全息律探索

螺旋运动是自然界的最基本运动形式之一,螺旋结构也是物质存在的基本结构之一。自然界总是以统一方式从宏观和微观上体现出螺旋运动和螺旋结构之特征,并且是具有螺旋全息律。全息律是指系统的每个子系统都是整体的缩小,体现着整体的特征,激光全息摄影就具有这种性质。螺旋全息律是指子系统体现着大系统的螺旋运动和螺旋结构性质。     

一种新型双电流探针研究激光等离子体自发电流

激光辐照固体靶产生的激光等离子体自发电流研究是高温、高密度等离子体物理研究的一项重要内容。传统的研究方法是采用带耦合线圈的单电流探针。我们首次研制了一种新型的双电流探针研究激光等离子体自发电流。优点是在一次激光辐照靶中,不仅可以测量到激光等离子体自发电流随时间的变化,而且可同时得到电流空间分布两个点的数据。这种新方法测量精度较以往的单电流探针法高。在实验方法上,传统的实验均采用较长脉冲宽     

岩体水力学中的概念耦合问题及其建模方式

岩体水力学(rock hydraulics)是介于岩石力学和渗流力学之间的一门新兴的边缘学科,主要研究水与岩体相互作用下,地下水的渗流规律及工程岩体的变形破坏规律.多相介质的耦合相互作用是岩体水力学研究的核心,本文将介绍岩体水力学的耦合特性及其系统动力学的建模方法.     

激光梯度场中荧光关联谱

荧光关联谱是一种适用于生物体系动态过程测量的实验方法,通过观测微区内发光粒子Brown运动产生的荧光涨落,获得溶液中发光粒子的微观浓度、所处的微观环境和构形等信息。讨论了激光场中Rayleigh粒子所受到的辐射力,并分析了激光梯度场对荧光关联谱测量的影响。     

关于《张北震区附近形变的成因》的意见

《张北震区附近形变的成因》一文（简称“成因”）针对2000年12月《科学通报》王超等人《张北-尚义地震同震形变场雷达差分干涉测量》（简称“形变”）和2001年11月《科学通报》张红等人《基于SAR差分干涉测量的张北-尚义地震震形参数反演》（简称“反演”）两篇报道，对1998年1月10日张北地震的雷达差分干涉测量（INSAR）形变场的成因提出了不同的看法，认为基于SAR差分干涉测量得到的形变不是震源断层剪切错动在地面的表现，提出了形变区下方的热物质上涌并导致火山活化的假设。     

全息胚学说与全息生物学

一、全息胚学说的理论意义细胞的发现(Hooke,1665)和细胞学说的提出(Schwann,1847),对生物学产生了深远的影响.如果有一种学说可以使细胞学说成为特例,那就会象在物理学中爱因斯坦的相对论力学使牛顿力学成为特例的情况一样了.事实上,本文作者的全息胚学说(ECIWO Theory)已经使细胞学说成为了全息胚学说的特例. C.Darwin(1859)研究过生物体某些部位之间在某些性状上的相关变异,但却没有找到相关变异的原因和相关部位在生物体上分布的一般规律,也没有发现相关性是在广泛的一般     

力学在地震预报中的作用

地震预报是当代自然科学中的几大难题之一。研究预报是我国杜会主义建设的需要和人民群众的迫切愿望。解决地震预报将涉及多种学科、多方面的相互关联与渗透。本文从研究地壳力学状态入手。把整个地球的地壳看成是一个薄壳弹性体来处理,研究其应力应变及应力场的变化。论证了在地壳岩石与土层中,地应力引起的位移位属于同一数量级,求解出位移位随地壳深度的变化规律;认为地壳力学状态及其应力应变场的变化,是地震预报中最直接的前兆因素。通过研制的电阻式地应力观测系统,进行连续七年观测实验,获取了大量观测资料。经计算分析证明,可测得地壳力学状态及构造应力场的参数。从而证明:地震的孕育和发生与构造应力场参数变化密切相关。通过观测实验还发现,中强地震临震前在近场观测到有低频率应力应变波动群出现,进而探讨这一特征及其机理,将有助于寻找临震预报的一种可靠途径。