1 河北半导体研究所，河北 石家庄 050051
2 上海市计量测试技术研究院，上海 201203
3 南京理工大学 电子工程与光电子技术学院，江苏 南京 210094
硅基MEMS器件中存在大量高深宽比结构，对这些结构进行线宽和深度的无损检测，是当前的热点问题。为了实现对这些高深宽比结构无损测量系统的准确校准，采用半导体工艺研制了一系列高深宽比沟槽标准样板，宽度范围2~30 μm、深度范围10~300 μm，其深宽比最大达到30∶1。为了满足样板的校准功能，设计了多种特征结构，包括辅助定值结构、测量定位结构和定位角结构等，还设计了样板量值的表征与考核方法。考核量值包括线宽尺寸、沟槽深度尺寸和均匀性。使用扫描电镜对标准样板进行了测试，结果表明该标准样板可以用于校准近红外宽光谱干涉显微测量系统。
高深宽比 线宽 沟槽深度 复合型标准样板 high-aspect-ratio line width trench depth trench standard template 红外与激光工程
2023, 52(4): 20220646
1 南京理工大学 电子工程与光电技术学院，南京 210094
2 上海市计量测试技术研究院，上海 201203
3 中国电子科技集团公司第十三研究所，石家庄 050051
从显微成像测量线宽的理论模型出发，分析了限制测量精度的边缘定位误差因素，基于阶跃边缘衍射光强微分的灵敏探测原理，提出一种平移差分的微结构线宽显微测量方法，即使用压电陶瓷微位移平台微量移动待测微结构沟槽，两步平移并采集三幅对沟槽清晰成像的显微图像，显微图像依次相减得到两幅差分图，将线宽测量转为差分脉冲距离测量，利用差分脉冲在阶跃边缘附近梯度变化灵敏度高的特点，突破衍射极限，提高线宽测量精度；再用纳米精度压电陶瓷位移台标定与显微成像系统有关的倍率测量常数，以压电陶瓷位移台的高精度保证测量结果的准确性。以可溯源计量部门、线宽为30.00 μm的标准沟槽样板作为待测样品，10次测量得到线宽测量平均值30.03 μm，标准差0.005 μm，并对本方法进行了不确定度分析，最终得到合成不确定度为0.37%（）。
线宽测量 光学显微 平移差分 测量精度 衍射极限 Linewidth measurement Optical microscopy Translation difference Precision Diffraction limit
1 钢铁研究总院焊接研究所，北京 100081
2 辽宁工业大学材料科学与工程学院，辽宁 锦州 121001
开展了440 MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接试验，研究了焊接速度对焊缝成形和低温冲击韧性的影响规律。结果表明，焊接速度对焊缝成形具有较大影响：焊接速度较小时，焊接热输入较大，熔池易塌陷；焊接速度较大时，由于激光能量密度不足，激光小孔熔透不稳定，焊缝底部易形成驼峰。随着焊接速度增大，440 MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接焊缝的低温冲击韧性呈先增加后降低的趋势：当焊接速度低于1.0 m/min时，焊缝的－40 ℃冲击吸收功较低，小孔型气孔是主要影响因素；当焊接速度为1.2 m/min时，气孔倾向小，焊缝的冲击吸收功达到了175 J；当焊接速度增加到1.5 m/min以上时，贝氏体含量较大，焊缝的低温冲击吸收功下降。
激光技术 激光-电弧复合焊接 低合金高强钢 焊缝成形 底部驼峰 冲击韧性
1 钢铁研究总院焊接研究所，北京 100081
2 北华航天工业学院材料工程学院，河北 廊坊 065000
先进第三代中锰汽车钢具有强塑积高、成本低廉等优点，应用前景广阔，但其焊缝区的淬硬性大，影响后续加工和使用。采用光纤激光器对6 mm厚中锰汽车钢进行焊接，研究了焊接热输入对焊缝成形、组织、冲击韧性和断裂行为的影响。结果表明，当热输入为150～500 J/mm时，激光焊接属于深熔焊，焊缝成形较好；焊缝区的硬度随着热输入的增大呈减小趋势。当热输入较小时，焊缝组织为马氏体，随着热输入的增加，焊缝中有少量的贝氏体组织生成；焊缝在－40 ℃温度下的冲击韧性随着热输入的增加先增加后降低，当热输入为300 J/mm时，冲击韧性最高，断口呈韧性断裂；中锰钢焊缝组织中原奥氏体晶界、马氏体板条束界和板条块界均对裂纹的扩展起阻碍作用，裂纹扩展功与平均有效晶粒尺寸呈反比关系，与大角度晶界密度呈正比关系。
激光技术 中锰钢 显微组织 硬度 韧性 大角度晶界
沈阳飞机设计研究所扬州协同创新研究院有限公司,江苏 扬州 225000
传统单服务器的分布式存储系统很难满足航空电子系统对实时性的要求,使用云存储技术可以有效提高数据的访问速度。设计了一种适合航空电子系统数据访问特征的云存储方案,用于提高数据访问的实时性。将数据分散地存储在多个服务器上,将任务依据数据存储的特征分解成多个子任务,由子任务并发访问多个服务器,从而提高数据访问的实时性。测试结果表明,多机协同的云存储系统比传统单机工作的存储系统具有更高的访问速度。
航空电子系统 云存储 任务分解 协同工作 avionic system cloud storage task decomposition collaborative work
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Optoelectronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China
2 Xi’an Key Laboratory of Computational Imaging, Xi’an 710071, China
3 Academy of Advanced Interdisciplinary Research, Xidian University, Xi’an 710071, China
4 State Key Laboratory of Optical Engineering, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
Polarization underwater imaging is of great potential to target detection in turbid water. Typical methods are challenged by the requirement on degrees of polarization (DoPs) of both target light and backscattering. A polarization descattering imaging method was developed using the Mueller matrix, which in turn derived a depolarization (Dep) index from the Mueller matrix to characterize scattering media by estimating the transmittance map by combining a developed optimal function. By quantifying light attenuation with the transmittance map, a clear vision of targets can be recovered. Only using the information of scattering media, the underwater vision under diverse water turbidity was enhanced by the results of experimental data.
Mueller matrix scattering depolarization underwater imaging Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 022601
1 西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 西安市计算成像重点实验室, 陕西 西安 710071
3 西安电子科技大学前沿交叉研究院, 陕西 西安 710071
为了克服光电成像系统中广域和高分辨率相互制约的问题,想要在获得更大成像视场范围的同时获取更多的细节信息,广域高分辨率计算光学成像技术应运而生。截至目前,计算光学成像系统已有大量研究成果,且在多个领域中被广泛应用。对国内外相关的广域高分辨率计算光学成像系统中的单镜扫描系统、多探测器拼接系统、多尺度成像系统及多镜头拼接系统进行了系统阐述,分析总结了优缺点,并对广域高分辨率计算光学成像系统的未来发展做了展望。
激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811001
1 钢铁研究总院焊接所, 北京 100081
2 钢研纳克检测技术股份有限公司, 北京 100081
采用MTS疲劳试验机对DP980钢激光焊接接头进行了低周疲劳试验,分析了应变-疲劳寿命数据,并利用金相显微镜和扫描电镜进行了组织分析和断裂分析。结果表明,母材表现出最好的抗疲劳性能。当应变幅Δεt/2≤0.4%时,线能量为80 J/mm的试样表现出较好的抗疲劳性能;当Δεt/2=0.5%时,三个激光焊接接头的疲劳寿命接近。当Δεt/2≥0.3%时,母材和DP980钢激光焊接接头经历循环软化阶段、循环饱和阶段和循环软化阶段;当Δεt/2=0.25%时,母材和DP980钢激光焊接接头依次经历了循环硬化阶段、循环软化阶段、循环饱和阶段和循环软化阶段。DP980钢激光焊接接头的亚临界热影响区是裂纹萌生的主要区域,不同应变幅下的疲劳裂纹扩展区均有疲劳条带,疲劳断裂的方式是穿晶断裂。
激光技术 回火马氏体 线能量 低周疲劳 疲劳寿命 疲劳条带 中国激光
2021, 48(18): 1802003
1 清华大学机械工程系, 北京 100084
2 中冶建筑研究总院有限公司, 北京 100088
3 钢铁研究总院焊接所, 北京 100081
对高质量、高效率、高柔性和绿色环保连接技术的需求,以及不断涌现的各种新材料的连接需求,促进了激光焊接技术的研究和进步。得益于激光器及其配套设备的快速发展,以及对激光与材料相互作用机理认识的深入,激光焊接技术在过去30年实现了由实验室研究走向规模化工业应用的转变。激光能量能够在时空尺度上进行精确调控,高能量密度和小热输入为激光焊接精确控制接头熔化形状和抑制焊接热循环对母材的不良影响提供了可能。然而,高的激光能量密度导致金属蒸发形成匙孔,匙孔坍塌引起的气孔是激光焊接中的常见缺陷。此外,小的热输入导致了较快的冷却速度,影响了焊缝和热影响区的微观组织。熔深、气孔和微观组织的调控均与激光能量密切相关。本文依托钢铁材料、镁合金、钛合金和异种材料连接方面的典型案例,介绍了激光能量对焊接熔深、气孔及微观组织的影响及调控,指出了激光焊接技术的特点和优势,对利用激光焊接技术解决新材料和新结构的焊接难题提供了有益借鉴。
激光技术 激光焊接 熔深 气孔 微观组织 能量密度 热输入 中国激光
2021, 48(15): 1502005
中国电子科技集团公司第十三研究所, 河北 石家庄 050051
关键尺寸扫描电镜(CD-SEM)是对微纳尺寸线距标准样片定标的标准器具。为提高标准样片的定标准确度,研究一种基于图像处理技术的测量算法。首先,对研制样片的特征进行分析;其次,研究线性近似算法和线距测量算法,并分别对100 nm~10 μm的线距标准样片进行测量;最后,利用纳米测量机进行对比实验研究。实验结果表明,线性近似算法的相对误差可以控制在0.45%以内,相比之下,线距测量算法的相对误差可控制在0.35%以内。因此,线距测量算法提高了线距的测量精度,为提高线距测量类仪器量值的可靠性、保证半导体器件制造精度提供了一种测量方案。
测量 关键尺寸扫描电镜 线距标准样片 微纳尺寸 线性近似算法 图像处理 激光与光电子学进展
2020, 57(1): 011201
