光学窗口作为半导体光电器件封装中的关键外壳构件之一，为光电器件提供了必不可少的光学信号透过路径，该结构的封接质量会对器件的长期寿命产生重要影响。真空钎焊技术是以钎料作为填充材料，并在真空环境下将窗座与光窗片钎焊获得永久气密性连接的过程，是实现光学窗口封接的主要技术之一，其具有封接温度低、气密性高、平面度好以及可靠性高等优点，被广泛应用于光学器件真空气密性封装及光学设备制造等领域。文中从钎料类型、金属化结构设计、钎焊设备、焊接空洞率、气密性以及力学性能测试等方面对光学窗口真空钎焊技术的研究现状进行了介绍，并指出在此领域内未来技术的发展趋势。
光学窗口 封接 真空钎焊 optical window, sealing, vacuum brazing
沈阳航空航天大学航空发动机学院, 辽宁 沈阳 110136
为了解Ar添加对空气滑动弧等离子体的影响, 在放电频率f=10 kHz、 空气流量qAir=15 L·min-1、 1 atm下进行了Ar体积流量qAr对空气-Ar滑动弧放电的影响试验研究, 重点分析了不同qAr及调压器电压U调下空气等离子体的活性粒子种类、 电子密度及振动温度。 结果表明, 滑动弧等离子体区的主要活性粒子为OH、 N2的第二正带系、 Hα、 O原子、 ArⅠ及ArⅡ原子, 其中O原子及ArⅠ、 ArⅡ原子的相对光谱强度明显较强; 随着qAr的增大, O(777.4 nm)的相对光谱强度先缓慢增长、 再快速增大到极大值、 随后缓慢减小并趋于稳定, O(777.4 nm)的相对光谱强度在1 580~6 650 a.u.之间变化; 随U调增大, O(777.4 nm)的相对光谱强度增大, 且电压对其影响受qAr的影响: 在高qAr(4~6 L·min-1)工况下, O(777.4 nm)的相对光谱强度变化趋势较大; Ar的加入使OH(313.4 nm)相对光谱强度有明显增加, OH(313.4 nm)相对光谱强度在235~311 a.u.之间变化; 随着qAr的增大, OH(313.4 nm)相对光谱强度先增大再减小并趋于稳定。 在较低U调(100 V)工况下, OH(313.4 nm)的相对光谱强度随qAr变化不明显; 而随着U调增大, OH(313.4 nm)的相对光谱强度随qAr变化明显: 在低qAr(0~4 L·min-1)工况下, OH(313.4 nm)的相对光谱强度随qAr增大而明显增大。 利用Hα谱线做高斯拟合进行电子密度分析计算, 得到电子密度在1.15~2.04×1017 cm-3之间。 空气流量一定, Ar的加入能显著增加电子密度: 在qAr为0~4 L·min-1工况下, 电子密度增长趋势明显, 随着qAr的继续增大, 在较低U调(100~120 V)工况下, 电子密度先增大再减小并趋于稳定; 在较高U调(140~160 V)工况下, 电子密度先增大再缓慢增大并趋于稳定。 U调变化也会对电子密度造成影响, 电子密度随U调增大而增大, 且随U调增大, 电子密度增长趋势变快。
滑动弧放电 发射光谱法 振动温度 电子密度 Gliding arc plasma Emission spectrometry Vibration temperature Electron density OH O OH O 光谱学与光谱分析
2022, 42(10): 3006
1 沈阳航空航天大学航空发动机学院, 辽宁 沈阳 110136
2 大连民族大学机电工程学院, 辽宁 大连 116605
对未燃烧的可燃混合气体进行DBD放电, 放电后会产生大量的活性粒子, 这些活性粒子可以辅助气体燃烧, 达到提高燃料燃烧利用率等目的。 以DBD激励氩气、 甲烷、 空气产生的自由基(CH基和OH基)等强化燃烧的关键活性粒子为探索对象, 研究DBD放电激励甲烷对滑动弧火焰的影响。 为此, 采用自主设计的DBD-滑动弧双模式等离子体激励器, 利用同轴介质阻挡放电结构对氩气、 甲烷、 空气混合气进行放电激励, 将激励后的氩气、 甲烷、 空气混合气通入滑动弧端进行点火。 固定氩气流量不变, 调整空气流量为4.76 L·min-1, 并加入甲烷0.5 L·min-1, 保证进气通道内氩气与空气-甲烷的气体体积流量比达到Ar∶(CH4+Air)=1∶30, 其中空气、 甲烷这两种气体达到了化学燃烧当量比φ=1, 氩气、 甲烷、 甲烷混合气体能实现均匀而稳定的放电并燃烧。 DBD段放电电压在15~20 kV范围变化, 放电频率在6~10 kHz范围变化, 滑动弧段的电压和频率分别保持4 kV与10 kHz恒定, 通过改变DBD段放电电压和放电频率, 用高速光纤光谱仪检测滑动弧火焰中自由基种类及其光谱强度, 分析放电参数激励甲烷对火焰中自由基(CH基和OH基)的影响。 结果表明, DBD段放电电压及放电频率的增加可以促进火焰内部的偶联反应发生, 可有效提升甲烷滑动弧火焰内部的活性粒子含量, 其中OH基团、 CH基团在燃烧链式化学反应进程中发挥着较为重要的作用。 甲烷经过DBD激励后, 随放电电压和频率的增加, 火焰中OH基、 CH基等主要活性粒子都随之增加。 DBD放电后, 活性粒子的光谱强度增大, 特征谱线比单模式更加明显; 甲烷经过DBD激励后, 火焰组成发生了变化, 滑动弧段出口处甲烷燃烧反应更加充分, 火焰温度越高越容易产生OH基。 与单模式滑动弧相比, 双模式放电可有效促进火焰内部的链式化学反应进程, 促进燃料燃烧。
双模式放电 滑动弧放电 介质阻挡放电 火焰光谱 等离子体 Dual mode discharge Gliding arc discharge Dielectric barrier discharge Flame spectrum Plasma 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2007
1 遵义师范学院物理与电子科学学院,遵义 563006
2 贵州师范大学物理与电子科学学院,贵阳 550025
本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了完全Heusler合金Cr2ZrSb/Sc2FeSn(100)异质结中六种界面CrCr-ScFe-T、ZrSb-ScSn-T、CrCr-ScSn-B、ZrSb-ScFe-B、CrCr-ScFe-V和 ZrSb-ScSn-V的电磁特性及电子性质。结果表明,界面原子间的相互作用造成了界面间原子层的不均匀,导致界面层的力学失配率加大。与块体中的高自旋极化率相比,异质结的自旋极化率遭到不同程度的破坏。但是,ZrSb-ScFe-B界面保留了较高的自旋极化率值,通过Julliere模型预测该异质结在低温下隧道磁电阻值约为429.29%,在自旋电子学器件中具有潜在的应用前景。
第一性原理 Heusler合金 电磁特性 电子性质 自旋极化 异质结 磁性器件 first-principle Heusler alloy electromagnetic property electronic property spin polarization heterojunction magnetic device
1 遵义师范学院物理与电子科学学院，遵义 563006
2 贵州师范大学物理与电子科学学院，贵阳 550025
二维材料MXene纳米片由于具有较大的比表面积和较高的电子迁移率而受到广泛的关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，对单层MXene纳米片Ti2N电磁特性的过渡金属(Sc、V、Zr)掺杂效应进行了系统研究。结果表明，所有过渡金属掺杂体系结合能均为负值，结构均稳定；其中Ti2N-Sc体系的形成能为-2.242 eV，结构更易形成，且保持稳定；掺杂后Ti2N-Sc、Ti2N-Zr体系磁矩增大；此外，Ti2N-Sc体系中保留了较高的自旋极化率，达到84.9%，可预测该体系在自旋电子学中具有潜在的应用价值。
MXene纳米片 第一性原理 电磁特性 过渡金属 掺杂 自旋极化率 MXene nanosheet first-principle Ti2N Ti2N electromagnetic property transition metal doping spin polarization rate Ti2N-Sc Ti2N-Sc
1 沈阳航空航天大学航空发动机学院, 辽宁 沈阳 110136
2 大连理工大学能源与动力学院, 辽宁 大连 116024
为了更加深入地了解氩气/空气等离子体射流内的电子输运过程及化学反应过程, 通过针-环式介质阻挡等离子体发生器在放电频率10 kHz, 一个大气压条件下对氩气/空气混合气进行电离并产生了稳定的等离子体射流。 通过发射光谱法对不同峰值电压下氩气/空气等离子体射流的活性粒子种类、 电子激发温度及振动温度进行了诊断。 结果表明, 射流中的主要活性粒子为N2的第二正带系、 Ar Ⅰ原子以及少量的氧原子, 其中N2的第二正带系的相对光谱强度最强、 最清晰, 在本试验的发射光谱中没有发现$N^{+}_{2}$的第一负带系谱线, 这说明在氩气/空气等离子体射流中几乎没有电子能量高于18.76 eV的自由电子。 利用Ar Ⅰ原子激发能差较大的5条谱线做最小二乘线性拟合对等离子体射流的电子激发温度进行了计算, 得到大气压氩气/空气等离子体射流的电子激发温度在7 000~11 000 K之间。 随峰值电压的增大, 电子激发温度表现出先增大后减小的变化趋势, 这说明电子激发温度并不总是随峰值电压的增长单调变化的。 通过N2的第二正带系对等离子体振动温度进行了诊断, 发现大气压氩气/空气等离子体射流振动温度在3 000~4 500 K之间, 其随峰值电压的增大而减小, 这意味着虽然峰值电压的提高可有效提高自由电子的动能, 但当电子动能较大时自由电子与氮分子之间的相互作用时间将会缩短, 进而二者之间的碰撞能量转移截面将会减小, 从而导致等离子体振动温度的降低。
介质阻挡放电 发射光谱法 电子激发温度 振动温度 Dielectric barrier discharge Emission spectrometry Electronic excitation temperature Vibration temperature 光谱学与光谱分析
2021, 41(10): 3307
1 遵义师范学院物理与电子科学学院, 遵义 563006
2 贵州师范大学物理与电子科学学院, 贵阳 550001
采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法, 探究了未掺杂Mg2Si以及Nd掺杂Mg2Si的能带结构、态密度和光学性质。计算结果表明: Nd掺杂Mg2Si后, Mg2Si禁带宽度从0.290 eV降低到0 eV, 导电性能提升;未掺杂的Mg2Si, 当光子能量大于0.9 eV时, 才开始慢慢具备吸收能力, 掺杂Nd之后的Mg2Si对能量为0.2 eV的光子就开始吸收, 大大改善了Mg2Si对红外光电子的吸收。掺杂后的光吸收系数和反射率都变小, 表明掺杂后的Mg2Si对光的穿透率增大。计算结果为Mg2Si材料在光电器件方面的应用提供了理论依据。
第一性原理 掺杂 电子结构 光学性质 Mg2Si Mg2Si first-principle doping electronic structure optical property
1 中国科学院云南天文台，云南 昆明 650216
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院天文大科学研究中心，北京 100012
4 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
提出了基于大气辐射传输方程的红外大气透过率测量方法，使用中波红外辐射亮度测量装置在青海德令哈和北京怀柔对红外大气透过率进行了实测验证；并与模型计算结果进行了对比。只需在短时间内精确测量不同天顶角处的大气辐射亮度，采用大气辐射传输方程对测量数据进行拟合，即可得到测试波段整层大气透过率。实测结果：德令哈大气透过率0.730，相对不确定度2.4%；怀柔大气透过率0.625，相对不确定度0.8%。此测量方法不需使用大口径望远镜，简便易行；更重要的是测量不基于大气外的标准星，透过率测量精度不受标准星亮度精度的影响。
中波红外 整层大气透过率 辐射测量 天顶角扫描 medium wave infrared total atmospheric transmittance radiometric measurement zenith angle scanning
1 云南师范大学 信息学院, 昆明 650500
2 西部资源环境地理信息技术教育部工程研究中心, 昆明 650500
针对彩色遥感图像中薄云带来的降质问题, 提出了一种基于低秩矩阵分解的去云方法。将彩色遥感图像分成三个单通道图像, 对每一个通道进行低秩矩阵分解, 得到单通道薄云信息; 根据薄云在三个通道中均匀分布的特点, 选取合适的阈值对薄云信息进行自动判定, 提取代表三个通道的薄云图像; 用三个通道的图像分别减去对应通道的薄云图像, 并融合三个通道的结果得到去云后的彩色遥感图像。实验结果表明, 该方法不仅能够保留无云区域信息的完整性, 而且对有云区域的处理在主观视觉效果和客观评价指标上都具有较好的效果。
彩色遥感图像 薄云去除 低秩矩阵分解 color remote sensing image thin cloud removal low-rank matrix decomposition
广西大学化学化工学院 广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室, 广西 南宁 530004
以CdCl2和Na2TeO3为反应物, 抗坏血酸为还原剂, 通过湿化学法合成CdTe量子点/膨润土复合材料。采用X射线衍射、荧光光谱及紫外-可见光谱等分析技术对其结构及光学性能进行表征。以汞灯为光源, 甲基橙为目标污染物, 研究了CdTe/膨润土复合材料的光催化活性。实验表明: 在甲基橙溶液初始浓度为10 mg/L 时, 经汞灯光照反应60 min后, CdTe/膨润土因光催化反应对甲基橙的降解率为66.23%, 优于CdTe量子点光催化剂。
膨润土 光催化 降解 CdTe CdTe bentonite photocatalysis degradation
