1 电子科技大学 资源与环境学院，成都 611731
2 上海空间推进研究所上海空间发动机工程技术研究中心，上海 201112
为了在高超声速飞行器减阻中达到更好的减阻效果，设计了一种电弧射流等离子体激励器。采用有限元法求解非线性多物理方程，对此电弧射流等离子体激励器的工作特性进行了数值模拟，得到了激励器内部的电势、压力、温度和速度分布，综合分析了进气口气体速度、放电电流、激励器管道半径对电势、压力、温度和速度分布的影响。获得了全面的影响规律，通过仿真结果还得到：电弧射流等离子体激励器可产生最高温度为8638 K、最高速度为655 m/s的等离子体射流。当电流20 A，进气速度0.5 m/s，管道半径2.5 mm时，所需功率最小；当电流20 A，入口气体流速5 m/s，管道半径2.5 mm时，出口处平均温度最高；当电流20 A，进口气体速度10 m/s，管道半径2.5 mm时，出口处平均速度最大。并对仿真得到的放电电压进行了实验验证，在等离子体参数相似的情况下，实验结果与仿真结果吻合较好。
减阻激励器 等离子体 电弧放电 数值模拟 等离子体炬 drag reduction actuator plasma arc discharge numerical simulation plasma torch 强激光与粒子束
2022, 34(6): 065003
Author Affiliations
Abstract
1 School of Resources and Environment, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
2 Shanghai Institute of Space Propulsion, Shanghai Engineering Research Center of Space Engine, Shanghai 201112, China
In this paper, a new optical analysis method for plasma characterization is proposed. Plasma characteristics are obtained directly by measuring the plasma luminous color, rather than the complex spectral diagnosis method, which is difficult to obtain at high speed. By using the light transmittance curve of the human cornea, the RGB coordinates are calculated from the measured plasma spectrum data. Plasma characteristics are diagnosed using the Boltzmann plot method and the Stark broadening method. The corresponding relationship of the electron temperature, electron density data points, and luminous color is established and analyzed. Our research results indicate that this optical analysis method is feasible and promising for fast plasma characterization.
optical analysis method plasma characteristics spectral diagnosis high-speed miniaturized actuator Chinese Optics Letters
2022, 20(7): 073001
1 中国科学院合肥智能机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学信息科学与技术学院, 安徽 合肥 230026
3 中国科学院大学电子电气与通信工程学院, 北京 100049
设计了一种简洁的角度扫描棱镜SPR传感系统, 反射式平行光路设计简化了系统结构。 其主要包括光源及光强感知、 平行光路结构、 电机与温度控制模块构成。 通过单电机扫描入射角与温度控制, 实现了对葡萄糖的折射率浓度特性有效测量。 理论分析存在交叉灵敏度矩阵可同时度量温度及葡萄糖质量浓度共振角度的变化规律, 且实验得其灵敏矩阵。 为区分温度和质量浓度对共振角度的影响以及校正SPR温度漂移提供参考。
温度 折射率 矩阵测量 平行光路 表面等离子共振 Temperature RI Matrix measurement Parallel light path Surface Plasmon Resonance 光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1982
电子科技大学物理电子学院, 四川 成都 610054
表面增强拉曼(SERS)作为一种分析手段, 具有高灵敏度、 高选择性、 高重复性、 非破坏性等优点, 在过去的几十年中, 被广泛应用在成分检测、 环境科学、 生物医药及传感器等领域。 其中以金、 银等贵金属纳米颗粒薄膜在表面增强拉曼(SERS)活性基底方面得到了更为广泛的应用。 SERS技术一个关键的因素是如何制设计并备具有大面积、 高增强能力及高重复性、 可循环使用的SERS基底。 通常, 贵金属纳米颗粒规则阵列结构的单元颗粒电磁增强特性及其颗粒间的电磁耦合增强特性的综合作用可大力提升SERS基底的探测性能。 然而, 利用传统微纳米加工方法如光刻、 电子束光刻等方法制备得到的贵金属纳米阵列结构的表面粗糙度不够理想。 结合光刻与化学置换方法制备金纳米颗粒四方点阵列孔洞结构, 并研究其作为SERS基底的电磁增强特性。 具体研究利用光刻法在硅衬底上制备了规则排列的四方点阵列孔洞结构, 用磁控溅射在其表面镀上金属铁膜; 接着在衬底上旋涂浓度为1.893 8 mol·L-1的氯金酸液膜, 在孔洞内铁和氯金酸发生置换反应, 进而孔洞生成金纳米颗粒, 最终得到金纳米颗粒四方点阵SERS活性基底。 采用罗丹明6G(R6G)分子作为探测分子测试不同金纳米颗粒阵列结构基底的SERS谱。 实验结果表明, 随着化学置换反应时间的延长, 金纳米颗粒排列更加紧凑有序, SERS谱增强性能更好。
金纳米颗粒阵列 化学置换 表面增强拉曼散射 Gold nanoparticles array Chemical Replacement Surface-enhanced Raman scattering 光谱学与光谱分析
2017, 37(12): 3725
半导体激光器在生物技术、信息存储、光子医学诊疗等方面得到了广泛应用。随着纳米技术和纳米光子学的发展，紧凑微型化激光器应用前景引人关注。当激光器谐振腔尺寸减小到发射波长时，电磁谐振腔中将产生更为有趣的物理效应。因此，在发展低维、低泵浦阈值的超快相干光源，以及纳米光电集成和等离激元光路时，减小半导体激光器的三维尺寸至关重要。在本综述中，首先介绍了纳米等离子体激光器中的谐振腔模式增益和限制因子的总体理论，并综述了金属-绝缘材料-半导体纳米(MIS)结构或其它相关金属覆盖半导体结构的纳米等离子体激光器各方面的总体研究进展。特别地，对基于MIS结构的等离子体谐振腔实现纳米等离子体激光器三维衍射极限的突破，进行了详细的介绍。本文也介绍并展望了纳米等离子体激光器的技术挑战和发展趋势，为纳米激光器进一步研究提供参考。
等离子体激光器 表面等离子体激元 微纳加工 plasmonic nanolaser surface plasmon micro/nanofabrication
1 中国科学院, 南海海洋研究所, 热带海洋环境国家重点实验室, 热带海洋生物资源与生态重点实验室, 广东 广州 510301
2 中国科学院大学, 北京 100049
利用荧光激发-发射矩阵光谱(EEMs)技术研究了海南省陵水县新村湾海草生态系中溶解有机物(DOM)的三维荧光光谱特征。EEMs谱图表明, 海草生态系中的DOM存在3个类腐殖质荧光A(230/430 nm), C(350/440 nm), M(300/380～400 nm)和2个类蛋白质荧光R(230/355～375 nm), N(280～300/365～380 nm)。各荧光信号平均荧光强度的变化规律为R(0.304 RU)>A(0.194 RU)>M(0.147 RU)>N(0.125 RU)>C(0.051 RU)。类腐殖质荧光和类蛋白质荧光均表现为离岸近含量高;2个明显的低值区, 分别出现在该湾海草茂密的西南部和东南部。各荧光信号在该湾的分布特征表明, 控制类腐殖质荧光和类蛋白质荧光的动力学因素相同。荧光N与M和R之间以及荧光C与A之间具有较好的正相关关系, 表明这些荧光具有相同的来源属性及地化行为。较高的荧光指数FI(均值为1.81)、较高的自生源指标BIX(均值为1.44)和较低的腐殖化指标HIX(HIXa和HIXb的均值分别为4.2和0.81)均表明海草生态系中DOM的强自生来源贡献和弱腐殖化程度。研究结果表明, 海草生态系中DOM具有非常独特的荧光特征, 不同于其他水生生态系。
溶解有机物 三维荧光光谱 海草 海南 Dissolved organic matter Fluorescence excitation-emission matrix spectrosco Seagrass Hainan
通用电气(中国)研究开发中心有限公司， 上海 201203
研究了金属零件的激光净成形过程的稳定性，利用闭环控制系统对成形过程进行实时监测和闭环控制，并通过该系统研究了工艺参数对成形过程的影响，发现当实际堆积厚度大于预设的堆积厚度时，成形过程能够自动维持在稳定的状态;而当实际堆积厚度小于预设的堆积厚度时，实际堆积厚度将逐渐减小，因而成形过程逐渐偏离稳定状态，最终导致成形过程无法继续进行。通过实验设计系统研究了工艺参数对成形特性的影响规律，并在实验过程中进行闭环控制，实时调整预设堆积厚度与实际堆积厚度相等，得到了最大堆积厚度的传递函数。参考传递函数合理选择工艺参数，成功制造出了具有很好宏观外形和表面质量的镍基高温合金零件。
激光技术 激光净成形 金属零件 镍基高温合金
通用电气(中国)研究开发中心有限公司， 上海 201203
对Ti-6Al-4V合金的激光净成形制造进行了研究。实验过程在大气开放环境下进行，仅通过喷嘴吹氩气保护。结果表明，功率质量比对钛合金激光净成形件表面质量以及微观结构有着重要的影响。当功率质量比足够高时可以得到表面光洁度较好的成形件，微观分析显示，激光净成形钛合金的显微组织由细小的针状马氏体α和原始β组成，各层之间为致密的冶金结合。在功率质量比较高的情况下，可以得到柱状晶，反之则生成等轴晶。通过优化工艺参数得到表面质量较好的成形件，而且所制得的样品引入氮氧杂质元素含量较低，可见利用激光净成形技术可以在大气环境下制造出质量满意的钛合金零件。
激光技术 激光净成形 钛合金 微观组织 柱状晶
利用快速傅里叶分析手段对激光焊接稳定过程及出现未焊透缺陷时等离子体的光声信号进行频域分析, 发现在焊接过程稳定时, 信号的频谱中存在明显线谱, 以300 Hz处为最强。在出现未焊透缺陷时, 光声信号的频谱为连续谱, 无明显线谱。这为提高缺陷监测精度提供了一条新途径。
激光焊接 等离子体 光声信号 频域分析
