1 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200241
2 华东师范大学重庆研究院精密光学重庆市重点实验室,重庆 401121
超短强激光脉冲与物质相互作用产生的高次谐波辐射是一种相干的极紫外或软X射线光源,并且在时间上还是阿秒脉冲串。在不同介质中探寻更有效的高次谐波产生方案一直是研究热点。利用飞秒激光烧蚀低密度等离子体羽可将高次谐波扩展到几乎任何固体材料,极大地丰富了媒介的选择性。由于某些材料的等离子体内低电离态离子共振跃迁频率与谐波波长存在匹配,使得在极紫外波段特定阶次谐波表现出明显的共振增强效应,从而能够获得强单色的高次谐波辐射。结合纳米颗粒的近场增强效应和较大的电子回撞截面,极紫外波段的高次谐波转换效率可以进一步得到提高。激光等离子体高次谐波有望产生高脉冲能量、增强阶次可调和高重复频率的相干极紫外辐射。综述单阶谐波共振增强效应的产生原理和研究进展,分析各种优化方法和光场调控手段,并对未来的发展趋势进行展望。
非线性光学 高次谐波 低密度等离子体 共振增强 极紫外波段
1 中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站,吉林 长春 130117
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国人民解放军93175部队,吉林 长春 130117
4 中国人民解放军95975部队,甘肃 酒泉 732750
卫星激光测距(SLR)平均回波光子数是表征系统探测能力的重要参数之一,与激光大气传输特性紧密联系。基于Mie散射理论,结合气溶胶粒子的实际分布情况,提出并利用激光雷达大气修正(LAC)模型计算SLR系统平均回波光子数,以长春站60 cm SLR系统为例,分析气候条件对SLR系统平均回波光子数的影响。结果表明,SLR系统平均回波光子数随地表附近能见度增大而增加,随相对湿度增大而减少。当望远镜俯仰角大于15°时,能见度对平均回波光子数的影响将超过相对湿度,并且在俯仰角为60°左右时达到峰值。阐述了气候条件影响SLR探测性能的内在机制,并为SLR系统选址与性能评估提供了新的理论方案和技术支持。
卫星激光测距 平均回波光子数 大气透过率 激光雷达方程 光学学报
2024, 44(12): 1201007
1 上海交通大学材料科学与工程学院,上海 200240
2 上海航天动力技术研究所,上海 201100
为优化制造工艺和提高生产效率,针对航天固体火箭发动机壳体用30Cr3超高强度钢进行激光焊接特性研究。在焊接过程中通过对匙孔和熔池的高速摄影进行实时观察,发现在所选激光功率范围内存在三种不同的焊接熔透模式,包括匙孔未穿透型熔透模式、匙孔临界穿透型熔透模式和匙孔稳定穿透型熔透模式。采用激光测振仪对熔池表面的波动幅度进行了定量测量,并讨论了不同熔透模式下焊接过程的动态稳定性。基于熔透模式的划分,分析了匙孔动态行为与焊接接头组织和力学性能之间的关系。结果表明,在匙孔临界穿透型熔透模式下焊缝组织晶粒大小不均且接头塑、韧性较差。比较三种焊接熔透模式,发现匙孔稳定穿透型熔透模式有助于获得致密、均匀且杂质少的焊缝组织,焊接接头具备最高的断后伸长率(22.8%)和最大的冲击吸收功(14.36 J)。
激光技术 焊接熔透模式 超高强度钢 激光焊接 焊接过程稳定性 晶粒结构 力学性能 中国激光
2023, 50(12): 1202104
Author Affiliations
Abstract
1 Centre for Precision Manufacturing, DMEM, University of Strathclyde, Glasgow G1 1XJ, United Kingdom
2 State Key Laboratory of Precision Measuring Technology & Instruments, Laboratory of Micro/Nano Manufacturing Technology (MNMT), Tianjin University, Tianjin 300072, People’s Republic of China
3 Centre of Micro/Nano Manufacturing Technology (MNMT-Dublin), University College Dublin, Dublin 4, Ireland
4 School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, People’s Republic of China
Atomic and close-to-atomic scale manufacturing (ACSM) represents techniques for manufacturing high-end products in various fields, including future-generation computing, communication, energy, and medical devices and materials. In this paper, the theoretical boundary between ACSM and classical manufacturing is identified after a thorough discussion of quantum mechanics and their effects on manufacturing. The physical origins of atomic interactions and energy beams-matter interactions are revealed from the point view of quantum mechanics. The mechanisms that dominate several key ACSM processes are introduced, and a current numerical study on these processes is reviewed. A comparison of current ACSM processes is performed in terms of dominant interactions, representative processes, resolution and modelling methods. Future fundamental research is proposed for establishing new approaches for modelling ACSM, material selection or preparation and control of manufacturing tools and environments. This paper is by no means comprehensive but provides a starting point for further systematic investigation of ACSM fundamentals to support and accelerate its industrial scale implementation in the near future.
manufacturing ACSM quantum mechanics first-principles atomic interaction energy-matter interaction mechanisms International Journal of Extreme Manufacturing
2022, 4(1): 012001
1 中国环境科学研究院大气环境研究所, 北京 100012
2 长安大学环境科学与工程学院, 陕西 西安 710054
3 渭南市临渭区环境监测站, 陕西 渭南 714000
4 南开大学环境科学与工程学院, 城市交通污染防治研究中心, 天津 300071
5 北京化工大学环境科学与工程系, 北京 100029
6 渭南市环境科学研究中心, 陕西 渭南 714000
7 中科弘清 (北京) 科技有限公司广州分公司, 广东 广州 510310
为掌握渭南市道路积尘分布特征及影响因素, 获取道路积尘本地化参数和道路扬尘的管控依据, 基于光散射法利用道路积尘负荷车载式快速监测系统对渭南市城市道路积尘负荷进行了测定, 分析了不同类型道路的积尘负荷特征, 并研究了车流量、车重及道路抑尘方式等与积尘负荷的关系。研究结果表明, 渭南市道路积尘负荷平均值为 1.13 g·m-2, 不同类型道路积尘负荷大小呈支路 (1.79 g·m-2) > 次干道 (1.22 g·m-2) > 省道 (1.08 g·m-2) > 主干道 (0.94 g·m-2) > 国道 (0.71 g·m-2) 的特征; 车流量和车速变化与道路积尘负荷值均呈负相关, 即车流量和车速越大, 积尘负荷值越小; 此外, 洒水能有效降低道路积尘负荷值, 但保持时间较短, 因此建议改变重洒水弱清扫的作业模式, 重点关注清扫除尘。
快速检测法 积尘负荷 车流量 车速 抑尘方式 fast detection silt loading traffic flow speed dust suppression method 大气与环境光学学报
2022, 17(3): 336
1 钒钛资源综合利用国家重点实验室, 攀枝花 617000
2 攀钢集团研究院有限公司, 攀枝花 617000
3 四川攀研检测技术有限公司, 攀枝花 617000
作为钒渣体系的重要组成部分, 查明硅酸盐矿物在焙烧阶段的变化特征有助于更好掌握钒渣体系在焙烧过程的演变规律, 对指导焙烧工艺的改进具有重要意义。文章综合应用X射线衍射分析仪、矿物分析仪、扫描电镜以及能谱仪等技术手段对高钙钒渣焙烧阶段主要硅酸盐矿物的变化特征进行分析, 结果表明: 铁橄榄石的氧化分解温度区间为334~850 ℃, 分解初期颗粒内外形成非晶态石英, 随温度上升, 铁橄榄石颗粒外缘出现逐渐加厚的氧化铁边直至颗粒完全分解, 其分解产物为石英和氧化铁; 钙铁辉石的氧化分解温度区间为334~850 ℃, 分解初期同样以颗粒内外形成非晶态石英为标志, 随温度上升, 钙铁辉石颗粒外缘出现钒酸钙环带和氧化铁直至颗粒完全分解, 其分解产物主要为石英、钒酸钙和氧化铁; 硅酸二钙的反应温度区间为640~850 ℃, 反应初期以颗粒外缘出现钒酸钙环带为标志, 随温度升高, 硅酸二钙逐渐分解, 其分解产物主要为钒酸钙、石英和氧化铁。
高钙钒渣 硅酸盐矿物 铁橄榄石 钙铁辉石 硅酸二钙 焙烧过程 high calcium vanadium slag silicate mineral fayalite hedenbergite dicalcium silicate roasting process
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Electronic Manufacturing Technology and Equipment, School of Electromechnical Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, People’s Republic of China
2 School of Engineering, The Chinese University of Hong Kong, Shatin, Hong Kong
3 Guangdong ADA Intelligent Equipment Ltd, Foshan 510006, People’s Republic of China
4 Institute of Business Analysis and Supply Chain Management, College of Management, Shenzhen University, Shenzhen, People’s Republic of China
5 School of Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA 30332, United States of America
Solid-state nanopores with controllable pore size and morphology have huge application potential. However, it has been very challenging to process sub-10 nm silicon nanopore arrays with high efficiency and high quality at low cost. In this study, a method combining metal-assisted chemical etching and machine learning is proposed to fabricate sub-10 nm nanopore arrays on silicon wafers with various dopant types and concentrations. Through a SVM algorithm, the relationship between the nanopore structures and the fabrication conditions, including the etching solution, etching time, dopant type, and concentration, was modeled and experimentally verified. Based on this, a processing parameter window for generating regular nanopore arrays on silicon wafers with variable doping types and concentrations was obtained. The proposed machine-learning-assisted etching method will provide a feasible and economical way to process high-quality silicon nanopores, nanostructures, and devices. Supplementary material for this article is available online
sub-10 nm silicon nanopore array metal-assisted chemical etching silica-coated gold nanoparticles self-assembly machine learning International Journal of Extreme Manufacturing
2021, 3(3): 035104
光子学报
2021, 50(11): 1110003
红外与激光工程
2021, 50(8): 20200408