氢燃料电池热特性测试平台设计和应用

国内氢燃料电池大功率、全负载的发展面临温度一致性与余热利用的热管理挑战.为了获得大功率氢燃料电池的能量转化与温度分布等热特性规律,搭建了模块化的氢燃料电池热特性测试平台,并进行应用研究,验证了该平台的功能性和实用性.该测试平台包括冷却散热模块、热特性测试模块、数据采集模块与控制模块等,能够在对热管理关键温度进行监测并对氢燃料电池产热特性进行实时测量分析的基础上,利用红外热成像与热电偶阵列对燃料电池各单元间的温度一致性进行测试与评价,旨在为余热利用、提升温度均匀性等先进热管理技术的研究提供测试手段与数据基础,对推进氢燃料电池汽车的节能化、高效化具有重要意义.     

高精度光学元件控时磨削方法研究

高精度、大口径光学元件的需求量与日俱增,传统铣磨-研抛-修形工艺路线因其较低的加工效率面临挑战.为提高光学元件制造效率,使其能快速达到最终修形工序的入口条件,本文将柔性砂带磨削工具引入光学确定性加工.通过研究光学元件控时磨削材料去除机理,提出一种新的材料去除方法,通过控制关键加工参数,成功获得了高效可控的去除函数.根据理论分析搭建了光学元件控时磨削样机,在一块200 mm×200 mm的平面微晶玻璃上进行控时磨削实验.结果表明面形误差由2.31μm PV、0.38μm RMS收敛至1.76μm PV、0.27μm RMS,过程用时仅53 min,效率为同尺寸磁流变抛光轮的10倍以上.控时磨削在修形同时可将微晶玻璃的毛面迅速抛亮,满足波面干涉测量要求.结果验证了光学元件高效控时磨削方法误差收敛的可行性,有望大幅缩短最终修形工艺前的研磨抛光加工周期.     

脉冲射线束成像关键技术

脉冲射线束成像是研究惯性约束聚变等核反应装置性能的核心测量技术之一,测量对象为MeV中子、伽马射线束,时间尺度从ns到μs,空间尺度从亚mm到10 cm.本文介绍了西北核技术研究所近年来在发展脉冲射线束成像技术、研制成像系统所取得的主要进展.设计了非对顶双截锥大视场厚针孔和高探测效率编码孔,发展了大面积图像转换屏和阵列式中子图像转换屏,研究了MeV中子、伽马射线束图像转换屏的基本性能,提出了选通型像增强器基本设计要求,系统研究了快响应像增强器的时间选通特性和空间分辨特性,基于一种特殊的全局快门驱动时序设计,研发了百ns曝光双帧CMOS相机,研制了一种针对百ns时间尺度射线源的触发与时间关联系统,包括触发探测器、定时探测器、同步机和快门发生器等,与射线源特征时间关联精度一般为3–5 ns.对超快时间分辨、超高空间分辨、高维成像等脉冲射线束成像技术发展方向进行了讨论.     

液体和固体中的空间自相位调制

本文简要介绍了非线性光学的起源与发展,重点关注非线性折射中的空间自相位调制.强激光照射非线性介质时,在远场可以观察到明显的明暗相间的条纹,称为相干环.本文从液体(以水为例)、液晶、低维材料悬浊液依次展开,阐述了不同物质形成相干环的机制.对于大部分液体,形成相干环的主要原因是热透镜效应.由于激光光强呈高斯分布,不同位置的液体被不同程度地加热,因此局部液体的折射率不再相同,从而产生了光程差(热透镜效应).相干环中蕴含了材料丰富的物理特性,但同时热效应会影响光学仪器的性能.深入了解空间自相位调制机制将有助于更好地利用或消除热透镜效应.     

新型复合功能晶体Nd:YCOB的非线性光学研究

系统地计算了Nd:YCOB晶体对于1 064 nm的倍频(SHG)、1 061 nm的自倍频(SFD)和808 nm与1 061 nm的自和频(SSFM)时的最佳相位匹配方向和相关非线性系数,结果显示YCOB对1 064 nm的SHG、THGⅠ类相位匹配下的最佳方向不在主平面而是分别位于(θ=66.5°,Φ=143.5°)、(θ=108°,Φ=76.18°)或等价方向(θ=72°,Φ=103.9°),deff分别为0.561 pm/V、deff=0.431 7 pm/V,Ⅱ类条件下的SHG最佳匹配方向为(θ=86°,Φ=73.6°),deff为0.217 pm/V;对Nd:YCOB的1 061 nm的SFD和SSFMⅠ类条件下的相位匹配方向分别位于(θ=66,°Φ=143.3°)和(θ=64,°Φ=133.9°),相应的有效非线性光学系数deff分别为1.004 pm/V和0.894 8 pm/V.     

亚赫兹线宽稳频激光技术

激光已广泛应用于精密光谱与精密测量中,激光的频率稳定度与光谱纯度决定了测量的精度与光谱的分辨率,因此不断提高激光频率的稳定度和减小激光线宽是精密光谱和精密测量研究领域永远追求的目标。文章介绍了亚赫兹线宽稳频激光的原理与一些关键技术,并展望了未来发展趋势。     

三值光学计算机

三值光学计算机是2017年3月问世的通用型光电混合计算机系统。它用无光态和偏振方向正交的两个偏振光态表示信息,用旋光器和偏振片来改变这三个光态,进而完成三值逻辑运算和MSD(modified signed-digit representations)冗余表达数值的二进制并行加法运算。这种新型计算机具有处理器位数众多、处理器位可以分组独立使用、处理器位的计算功能可重构等优势;还以非易失随机存储器件为基础,构建了与处理器频繁交换大量数据的双空间存储器系统;为便于编制发挥这些特色的应用程序,采用SZG文件为程序员遮蔽三值光学处理器与传统电子处理器的差别,构成了保持传统编程技术的新编程平台。目前,针对快速傅里叶变换、元胞自动机等典型算法,验证了这种新型计算机的加速能力。     

中国东海“桑吉”轮溢油污染类型的光学遥感识别

溢油是海洋环境监测的重要对象之一.在海洋环境动力作用下,溢油会形成复杂多样的污染类型.准确识别、分类并定量估算不同类型的溢油污染,有助于溢油事件应用处理策略的制定与灾损评估.微波雷达与光学是海洋溢油遥感监测的主要手段,具有不同的技术优势与应用特点.近年来,海洋溢油光学遥感的理论与应用研究发展迅速,其对不同海面溢油污染类型的识别、分类与定量估算能力得到认可.针对2018年1月中国东海"桑吉"轮溢油事件,利用中国GF-3合成孔径雷达数据,实现"桑吉"轮疑似溢油的圈定.优选欧洲空间局Sentinel-2卫星的多光谱数据,开展无云覆盖区域"桑吉"溢油的光学遥感探测.基于溢油模拟实验的光谱响应特征分析,阐明了典型溢油污染的Sentinel-2卫星多光谱特征,进一步开展"桑吉"轮溢油污染类型的光学遥感识别与分类.结果表明,"桑吉"轮溢油在其扩散与风化过程中,形成了3种显著差异的溢油污染类型,即海面油膜、油包水状、水包油状乳化物.不仅与GF-3合成孔径雷达的疑似溢油监测结果互为验证,更实现了不同溢油污染类型的光学遥感识别与分类.最后,初步讨论了光学遥感与微波雷达的集成应用策略,通过优势互补,能有效提高海洋溢油的遥感监测水平,并为中国海洋水色业务卫星的应用提供借鉴.     

基于结构补偿的非线性全局场磁化率反演方法

定量磁化率成像是近年来磁共振成像领域中一项热门研究技术.定量磁化率成像技术通过逆向求解磁化率与相位的关系表达式,可定量地计算生物组织内部的信息变化,为相关的疾病诊断提供有效的辅助手段.定量磁化率成像需经过背景场去除、反演等多步计算,由此可导致误差的逐级传导并累加,从而降低定量磁化率重建精度.本文提出一种基于结构补偿的非...     

N掺杂荧光碳点对姜黄素的免标记检测及细胞成像

利用生物质碳源麦秸秆和氮源乙二胺,通过一步水热法制备出氮掺杂的荧光碳点(carbon dots,CDs).利用TEM、FTIR、XPS、紫外可见吸收光谱和荧光光谱等对其进行了结构、光学性能表征.所制备CDs的平均粒径为4.97 nm,具有激发波长依赖性,最佳激发和发射波长分别为378 nm和478 nm,量子产率为0....