为解决铀矿地浸溶液中离子快速定量分析难题，设计一套带自动进样排废装置的腔增强拉曼光谱仪，分别检测${\text{SO}}_{\text{4}}^{\text{2-}}、{\text{NO}}_{\text{3}}^{\text{-}}、{\text{CO}}_{\text{3}}^{\text{2-}}、{\text{HCO}}_{\text{3}}^{\text{-}}$的标准溶液，建立${\text{SO}}_{\text{4}}^{\text{2-}}、{\text{NO}}_{\text{3}}^{\text{-}}、{\text{CO}}_{\text{3}}^{\text{2-}}、{\text{HCO}}_{\text{3}}^{\text{-}}$的标准定量分析模型，实现对我国某铀矿地浸溶液中的${\text{SO}}_{\text{4}}^{\text{2-}}、{\text{NO}}_{\text{3}}^{\text{-}}、{\text{CO}}_{\text{3}}^{\text{2-}}、{\text{HCO}}_{\text{3}}^{\text{-}}$进行快速定量分析。相对于其他类型的增强腔，近共心腔有更好的性价比和结构简洁性；近共心腔通过增加入射激光的反射次数以达到增强拉曼散射信号的目的。实验所用近共心腔增强拉曼散射信号的光谱仪能将单光束入射激光的拉曼散射信号增强23.77倍。为避免人工操作的繁琐性和带入实验误差，为腔增强拉曼光谱仪专门设计了一套自动进样排废装置，该装置能够实现选择进样、进样液位监测、空气清洗及自动排废等功能；自动进样排废装置的配备有助于腔增强拉曼光谱仪在在线检测领域的功能拓展。相比于传统定量分析方法（滴定法），腔增强拉曼光谱法具有高灵敏度、操作简便、无需试剂前处理、无损检测、快速检测、可同时检测多种分子和离子等优势，为化学分析等领域提供了一种新颖且高效的分析手段。实验结果表明，该技术对${\text{SO}}_{\text{4}}^{\text{2-}}、{\text{NO}}_{\text{3}}^{\text{-}}、{\text{CO}}_{\text{3}}^{\text{2-}}、{\text{HCO}}_{\text{3}}^{\text{-}}$的检测限分别为50、50、17、30 mg·L^-1，建立的标准定量分析模型的相关系数（R²）均超过0.999，有优异的分析性能和线性响应能力。用模型对两个矿区的实际地浸样品溶液分别进行五组检测，得出酸法地浸溶液中包含$${\text{SO}}_{\text{4}}^{\text{2-}}$$和${\text{NO}}_{\text{3}}^{\text{-}}$，五组检测离子浓度平均值分别为10 743.10和1 253.52 mg·L^-1，RSD分别为0.39%和1.39%；中性地浸溶液中包含$${\text{SO}}_{\text{4}}^{\text{2-}}$$、${\text{CO}}_{\text{3}}^{\text{2-}}$和${\text{HCO}}_{\text{3}}^{\text{-}}$，五组检测离子浓度平均值分别为1 400.87、98.31和550.04 mg·L^-1，RSD分别为1.42%、2.13%、1.69%。腔增强拉曼光谱法的比对实验结果误差远比滴定法的小，进一步表明腔增强拉曼光谱法在准确、高效的定量分析溶液中离子方面有着极大的应用价值。

为了实时监控我国地浸铀矿山井场群井水位，设计了一种基于法布里-珀罗腔（F-P）腔的地浸采铀水位实时监测传感器。该传感器的腔长由电动精密位移平台和定制夹具进行控制，传感头由硅片、基座、陶瓷插芯经胶粘耦合工艺加工而成，并在内蒙古某地浸采铀矿山进行了实地验证实验。实验结果表明，该传感器的压力测量范围为0~1.5 MPa，压力灵敏度为1.68μm/MPa，线性度为0.998，实现了地浸生产井水位参数在线监测。

在提拉法晶体生长过程中，界面翻转是一种频发且隐蔽的破坏性现象，会导致界面失稳和缺陷富集，损害晶体品质。现有的探测技术难以实时获取生长界面状态，界面翻转现象的观测和解析更无从入手。如何在极端高温且敏感的晶体生长环境中捕捉界面翻转过程，是解读生长界面状态、掌握工艺优化策略、提高晶体品质的关键。本文通过界面相本征电动势（GEMF）的时间序列分析，在提拉法晶体炉中成功原位观测到铌酸锂晶体生长的界面翻转过程；并进一步揭示GEMF轨迹的偏移机制，准确解析翻转导致的热质输运起伏。本文提出的GEMF实验方法适用于普遍使用的熔体法晶体生产设备，不仅为规避界面翻转提供了实时判定依据，还归纳了生长界面的稳定控制准则，为生长界面的闭环调控技术提供实时反馈。

目前高熵陶瓷的研究主要集中在通过元素的改变或增加获得高性能陶瓷上，忽视了由于成分的复杂性而造成的高熵陶瓷晶体结构的变化及其对性能的影响。本研究基于原位XRD技术，系统研究了高熵（Mg，Co，Ni，Zn）Ti₂O₅形成过程、高熵化后晶体结构及热膨胀系数的变化。研究发现，随温度上升，反应物首先生成高熵中间相，最终在1 400 ℃生成高熵（Mg，Co，Ni，Zn）Ti₂O₅陶瓷。与其单相相比，高熵（Mg，Co，Ni，Zn）Ti₂O₅晶格常数及热膨胀各向异性均发生变化。以上研究表明原位XRD技术可用于阐明高熵假板钛矿陶瓷形成过程中晶体结构演化及性能变化过程，并在高熵陶瓷晶体结构解析方面具有很大的应用前景。

Tailoring thermal history during additive manufacturing (AM) offers a feasible approach to customise the microstructure and properties of materials without changing alloy compositions or post-heat treatment, which is generally overlooked as it is hard to achieve in commercial materials. Herein, a customised Fe–Ni–Ti–Al maraging steel with rapid precipitation kinetics offers the opportunity to leverage thermal history during AM for achieving large-range tunable strength-ductility combinations. The Fe–Ni–Ti–Al steel was processed by laser-directed energy deposition (LDED) with different deposition strategies to tailor the thermal history. As the phase transformation and in-situ formation of multi-scale secondary phases of the Fe–Ni–Ti–Al steel are sensitive to the thermal histories, the deposited steel achieved a large range of tuneable mechanical properties. Specifically, the interlayer paused deposited sample exhibits superior tensile strength (~1.54 GPa) and moderate elongation (~8.1%), which is attributed to the formation of unique hierarchical structures and the in-situ precipitation of high-density η-Ni₃(Ti, Al) during LDED. In contrast, the substrate heating deposited sample has an excellent elongation of 19.3% together with a high tensile strength of 1.24 GPa. The achievable mechanical property range via tailoring thermal history in the LDED-built Fe–Ni–Ti–Al steel is significantly larger than most commercial materials. The findings highlight the material customisation along with AM's unique thermal history to achieve versatile mechanical performances of deposited materials, which could inspire more property or function manipulations of materials by AM process control or innovation.

基于前向散射显微成像原理，设计了一款轻量型成像式云粒子探测器（LCPI）。该探测器使用环形LED光源照亮采样空间来实现云雾粒子的暗视野成像，采用轻量型结构设计，可同时满足地基和球载观测的需要。通过定标实验确定探测器的放大倍率、测量精度和采样空间等性能参数，并与FM-120雾滴谱仪开展外场观测对比实验，验证探测器的实际测量性能。结果表明：探测器的实际放大倍率为2.5，测量误差在±10%以内，采样空间与粒子直径存在近似线性关系；LCPI和FM-120观测得到的粒子数密度、体积含水量和平均直径的一致性分别达到0.93、0.82和0.86，表明LCPI能够准确测量云雾的微观特征。