鉴于透视投影模型在长焦相机标定过程中存在过参数化的问题，采用仿射近似投影模型对长焦相机成像过程进行建模，并提出了基于仿射近似投影模型的长焦相机标定方法。首先，深入分析了仿射投影位姿模糊的形成机制，在此基础上详细推导了仿射近似投影下基于平面模板的长焦相机内外参数解算方法；然后，基于透视投影模型，以重投影像点残差平方和最小为目标函数，对内外参数初值进行优化求精；最后，针对仿射投影模型的位姿模糊，在平面标定模板基础上附加微凸圆柱标志。仿真和实际实验结果显示，所提出的长焦相机标定方法有效可行，在实验室环境下重建平面目标的离面中误差优于0.02 mm。

为了改善透明电子灌封胶的力学性能, 采用加成反应制备了补强型室温固化透明电子灌封胶。首先, 通过开环聚合制备乙烯基封端的聚硅氧烷; 以硅氢基封端的聚硅氧烷为交联剂, 在铂配合物的催化作用下, 制备得到可室温固化的透明型灌封基胶。采用MQ硅树脂对基胶进行补强, 研究了MQ硅树脂的含量对灌封胶透光性、力学和绝缘性能的影响。结果表明, MQ硅树脂在含量15份时, 补强型灌封胶的可见光透过率、电阻率、拉伸强度分别达到84%、 2.77×1014 Ω·cm、5.2 MPa; MQ硅树脂的适量加入有效提高了灌封胶的力学性能; 试样在热老化和湿热老化之后仍保持优良的光学、力学和绝缘性能。

探针结构参数的合理选取将直接决定扫描图像及其盲探针修正图像的失真程度。基于此,以一维矩形模拟光栅为典型案例,对该模拟光栅的原子力显微镜(AFM)扫描成像过程与盲探针修正过程进行了仿真,阐明了探针结构参数对扫描成像过程与盲探针修正过程的影响规律。通过建立线宽变化度与半高宽相结合的图像重建误差评价指标,确定了针对该模拟光栅的AFM探针建议结构参数,并取得了良好的光栅图像重建效果。研究表明,应用线宽变化度结合半高宽来综合评价光栅的AFM测量和图像重建过程,有利于提升实际光栅AFM图像盲探针重建的准确度。

采用分散聚合法制备了标称粒径为3 μm的单分散交联型聚苯乙烯(PS)微球。相对于线型μm级聚苯乙烯而言, 交联型μm级聚苯乙烯的耐热性和耐溶剂性明显提高, 其玻璃化温度提高了28.6 ℃, 在常用溶剂中保持不溶解状态。采用扫描电子显微镜(SEM)绝对测量法对交联型μm级聚苯乙烯粒度标准物质进行定值, 用美国国家标准技术研究院(NIST)的粒度标准物质校正其放大倍数。定值结果为2.84 μm, 扩展不确定度为0.08 μm。采用F检验法和t检验法检验了样品的均匀性和稳定性。定值过程和均匀性、稳定性都符合国家二级粒度标准物质的要求。μm级交联型聚苯乙烯微球粒度标准物质, 可用于高温和腐蚀等极端环境下的粒度分析。

采用分散聚合反应制备了纳米SiO2/PS包覆粒子, 并对其结构进行了表征。首先在超声波场中用表面活性剂对纳米SiO2粒子进行亲油化处理, 然后在氮气保护下利用超声波的分散、粉碎、活化、引发等多重作用, 在实现纳米SiO2粒子在反应介质中纳米分散的同时, 引发苯乙烯单体在纳米SiO2粒子表面发生分散聚合反应, 制备出纳米SiO2/PS包覆粒子。最后, 采用SEM, TEM, FTIR, XPS等测试手段对纳米SiO2/PS包覆粒子进行了表征, 测试结果表明, PS实现了对纳米SiO2的包覆, 形成了核壳包覆结构。

由于利用快速傅里叶变换(FFT)法定量测量标准样板的平均节距时会因为频谱分辨率Δf有限而在数据分析过程中丢失信息, 故本文对常用的FFT法进行了改进。首先在FFT的频谱中得到最大振幅值对应的频率分量fmax, 使用二分法缩小fmax附近的频率范围;然后利用连续傅里叶变换法寻找更大的振幅值与更精确的f′max以求得更接近真实值的线节距。为了验证该方法的可行性, 利用Matlab软件仿真被测标准样板(TGD1)的轮廓图, 比较了FFT与改进后的FFT对不同扫描长度下数据的评估结果, 并展示了改进FFT法评估时部分数据的运算过程。同时, 通过计量型原子力显微镜实测20 μm×2 μm内的TGD1形貌。两种评估法下的数据比对结果显示: 改进FFT评估后的线节距为(277.84±039) nm, 符合标称值(278±1) nm, 验证了改进后FFT方法对线节距求解的准确性与合理性。

为了研究原子光刻实验中基片对汇聚激光场的影响, 基于标量光学理论, 采用数值计算对直边衍射情况下高斯激光驻波场特性进行了仿真。结果表明, 高斯激光的直边衍射效应会呈现与平面光波相似的强度振荡现象, 两者直边衍射后的第1个强度突变分别为中轴线强度的1.18倍和1.37倍; 随着束腰的增大, 高斯激光的衍射越接近平面波; 中轴线和基片表面距离会影响高斯激光截面进入直边几何阴影之外的大小; 直边衍射后入射波和其经过反射镜作用的反射波相遇叠加在光轴方向上会形成稳定的驻波; 这种驻波的强度在垂直光轴截面上呈现一定的衍射特性。该研究有利于理解直边衍射时高斯驻波场形成的实质; 并可通过适当的激光参量来调整实验激光驻波场结构。

针对激光会聚铬原子沉积实验，运用标量衍射理论，通过数值模拟研究了基片衍射对会聚激光驻波场中原子波包几率密度演化的影响。结果显示基片衍射的影响会随激光中轴线与基片沉积表面距离b0的变化而变化。相对于非衍射情况，衍射效应会提高激光驻波场中会聚平面内原子波包几率密度分布的中心值，同时减小其半峰全宽。当参量b0=－0.2w0(w0为高斯光束的束腰半径)时，原子波包几率密度的会聚平面和基片沉积表面完全重合。此处，衍射时原子波包几率密度分布的中心值为1.26，其半峰全宽为5.62 nm，两者分别为非衍射时的1.1倍和0.94倍。

为了研究52Cr原子以外其它同位素对铬原子束横向位置分布的影响，采用蒙特卡罗方法对3孔预准直狭缝条件下的1维激光冷却进行了理论分析。由分析可知，在区分52Cr原子和其它同位素条件下，原子束横向位置分布的基底会有所增加，每一部分原子束的特征值也有明显的变化,中心部分原子束中心最大值有9.5%的降低，半峰全宽有2.9%的增加；两侧每一部分原子束的中心最大值有25%的增加，半峰全宽略有增宽。结果表明，其它同位素的区分与否对中心部分原子束的中心最大值和半峰全宽影响很小。