采用激光重熔工艺对等离子喷涂预置Ni基WC复合涂层进行处理, 研究了激光工艺参数对涂层微观组织和性能的影响。用扫描电镜(SEM)、显微硬度计和球-盘式摩擦磨损机分析了涂层微观结构、显微硬度和高温摩擦磨损特性。结果表明, 激光重熔消除了等离子喷涂层的片层状结构、孔隙等缺陷, 涂层致密性提高; 随着激光功率的增加, WC颗粒烧损和溶解增多, 同时涂层稀释率变大; 激光重熔处理后涂层的显微硬度和磨损性能显著高于原等离子喷涂层, 但激光功率对其有较大的影响, 工艺参数的合理选择有利于WC颗粒适当熔化, 从而在涂层中保留较高比例的硬质相, 同时使WC颗粒与Ni基体的结合较强, 达到较高的显微硬度和耐磨性能。

通过铸造WC和Co包WC与Ni45粉末的复合添加, 运用激光合金化技术在中碳钢表面制备以WC颗粒为增强相的Ni基复合层, 对复合层的微观组织、硬度及耐磨性进行了测试与分析。结果表明: 激光合金化技术可在中碳钢表面制备均匀的WC颗粒增强合金化层, 合金层的硬度及耐磨性得到显著提高。从表面磨损形貌可知, 合金层在室温干摩擦过程中, 均发生不同程度的磨料磨损和粘着磨损, 强化机理主要为第二相强化, WC＋Ni45制备的合金层耐磨性最佳。

为了提高激光诱导击穿光谱的质量, 采用高能量铷玻璃脉冲激光烧蚀土壤样品, 由组合式多功能光栅光谱仪和CCD探测器等组成的光谱分析系统记录光谱信息, 研究了有或无CsCl样品添加剂时多个激光脉冲作用于土壤样品同一位置条件下, 每个激光诱导等离子体辐射强度的变化情况, 并通过Boltzmann图方法测量了等离子体的电子温度。实验结果表明, 随着激光脉冲序数的增大, 等离子体辐射逐渐增强。计算可知, 对于含有15%CsCl的样品, 第6个激光脉冲等离子体中元素Fe、Mn、K和Ti的谱线强度比第2个激光脉冲的分别提高了3.59、2.46、2.82和1.62倍; 光谱信噪比分别提高了3.03、1.97、2.28和1.40倍; 而第6个激光脉冲等离子体的温度比第2个的升高了5 360 K。

以ABAQUS和MSC.fatigue软件为平台, 建立了激光喷丸强化前后试样疲劳寿命及薄弱位置预测的有限元分析模型。为研究材料强度对激光喷丸强化效果的影响, 以AZ31B和ZK60两种不同强度变形镁合金为对象, 对激光喷丸强化后的残余应力和塑性变形进行了分析, 并预测了喷丸前后的疲劳寿命, 两种材料的疲劳寿命增益分别为112.04%和181.2%。结果表明, 高强度材料激光喷丸强化效果优于低强度材料。

为了减少激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热裂纹, 提高涂层与基材的结合强度, 设计了一种梯度稀土生物陶瓷涂层, 采用宽带激光熔覆技术,在TC4钛合金表面制备了含HA＋β－TCP活性相的稀土活性梯度生物陶瓷复合涂层。利用SEM 、XRD分析手段对涂层形貌、相组成进行了研究; 通过模拟体液(SBF)浸泡实验(浸泡7 、14 d)考察了生物陶瓷涂层的生物活性; 利用电化学分析仪测试了生物活性陶瓷涂层的耐腐蚀性。结果表明, 当稀土氧化物Nd2O3添加量为w(Nd2O3)＝0.6%时, 宽带激光熔覆过程中催化合成HA＋β－TCP活性相的数量最多, 具有优异的表面形貌; 当稀土氧化物Nd2O3添加量为w(Nd2O3)＝0.6%时, 梯度稀土生物陶瓷涂层在SBF中浸泡不同时间点后表面沉积的类骨磷灰石相数量均较未加入Nd2O3的梯度生物陶瓷涂层多, 具有最好的生物活性, 且耐腐蚀性最佳。

以5.0 mm厚高强钢板为实验材料, 采用高速摄像拍摄及汉诺威分析仪, 对比研究了CO2激光-MAG电弧旁轴复合焊接与Nd∶YAG-MAG激光电弧旁轴复合焊接在不同的激光功率下的焊缝形貌、熔滴过渡形态、工艺稳定性及电信号差异。结果表明, 在焊接电流I＝180 A, 电流电压U＝26 V, 焊接速度v＝1.2 m/min时改变激光功率发现, 相同激光功率比较Nd∶YAG-MAG激光电弧复合焊的焊缝面积与热影响区面积明显更大且表面飞溅较少; Nd∶YAG-MAG激光电弧复合焊熔滴过渡频率更高, 过渡形式基本为射滴过渡; 采集的电信号也显示Nd∶YAG-MAG激光电弧复合焊更加稳定。

为了拓展微结构聚合物光纤(MPOF)在化学传感领域内的应用研究以及对MPOF孔道内壁功能化修饰技术的深入研究, 首先对36孔的MPOF孔道内壁进行酸催化水解处理, 随后采用化学键合的方式将荧光探针曙红通过偶联剂负载于MPOF孔道内壁, 从而制成用于pH值测定的传感探头。该传感探头被修饰后的多个孔道可以容纳微量的待测溶液, 待测物与孔道内壁的荧光探针作用后, 光信号将可以沿光纤传输, 并被检测。整个化学反应的传感过程是在孔道内进行的, 传导的光束能够和敏感材料相重叠, 利于微量分析同时避免了对敏感膜的损坏。实验结果显示pH值在2.0～4.4范围内与荧光强度呈线性关系, 该传感探头的重现性良好, 并且采用此修饰方法制备的MPOF传感探头对于荧光探针的固定性比较好, 无明显泄漏。

通过改变激光功率、扫描速度、光斑直径、扫描次数及板料宽度对2 mm厚度的AISI304不锈钢板料进行激光热应力弯曲试验, 分析了各工艺参数对弯曲角度的影响规律, 对工件表面烧蚀情况进行评价, 并对板料金相组织进行观察分析。试验结果表明: 在试验参数范围内激光扫描次数、光斑直径、扫描速度和板料宽度对弯曲角度呈近似线性规律, 而激光功率对弯曲角度的影响不呈线性规律; 较大的面能量密度产生较大的弯曲角度。可通过工艺参数的合理组合在保证板料表面质量的前提下采用较大的面能量密度进行扫描以提高弯曲变形的效率。以上研究为精确控制板料激光弯曲成形奠定基础。

激光在加工微米级小孔径领域中有着明显优势, 尤其是在对于特殊孔形的小孔加工中, 激光可以实现高精度高速度的轮廓描绘。探讨了双光楔旋转打孔激光加工系统在不锈钢、单晶硅等材料上异形孔加工成型的工艺参数, 结果表明更多的重复次数在小孔加工中起着比激光能量更重要的作用。同时实验也利用旋转双光楔扫描器在不同材料表面进行了异形微孔加工, 验证了双光楔系统在实际工业打孔加工应用中的可能性。

以单晶硅(111)为衬底, 以等离子体增强化学气相沉积技术制备的非晶硅薄膜为前驱物, 采用YAG激光晶化技术实现从非晶硅薄膜到纳米晶硅薄膜的相变过程。采用X射线衍射仪和原子力显微镜对YAG激光晶化薄膜进行了表征与分析。结果表明: 薄膜的晶粒尺寸在纳米级; 随着激光脉冲频率的增加, 晶粒尺寸先变大后变小, 其最佳结晶频率区间为10～12 Hz。

介绍了制孔用百纳秒级脉宽Nd∶YAG激光器的研制, 具体分析了激光器的设计方案、激光光路布置及其主要特点, 并对激光器技术指标进行了测试, 主要技术参数为激光能量≥5.6 J, 频率10 Hz, 脉宽200～500 ns, 脉冲列宽0.3～2.0 ms, 达到了预期的设计效果。

在常压空气环境下, 利用脉冲激光作用于硅基铝酸镧薄膜, 实验发现激光器能量为20 mJ, 脉冲频率3 Hz, 薄膜损伤小且能获得较好品质的光谱; 并依据两分析元素光谱强度比与原子数比之间成一定的线性关系, 对分析线的选择进行了实验研究, 发现线性拟合度不仅与分析线对的选择有关, 而且与分析样品元素比率大小有关。 测量结果表明, 当分析线对为La II 394.91 nm/ Al I 394.40 nm时, 其测量相对误差为0.59 %; 分析线对为La II 394.91 nm/Al I 396.15 nm时, 相对误差是8.32%。可见合理选择分析线对有利于提高薄膜组份比率检测精确度。

根据半导体激光器的工作原理, 使用两片AVR单片机ATMEGA16作为核心控制部件, 并配合触摸屏式人机控制界面和外部硬件电路, 实现了半导体激光器功率稳定输出的自动控制系统。该系统包括恒流源、光功率采样反馈、保护电路、温度控制等部分, 能为半导体激光器提供稳定、准确的驱动电流, 自动光功率控制和恒温控制。

光镊已经成为研究单分子生物物理特性的一个基本工具, 因而光镊设计是一个极为重要的课题。光镊捕获光路一般由激光器、扩束系统、光束调控系统、共焦系统、光束耦合系统和大数值孔径的物镜组成, 通过保持物镜后瞳充满度来实现光镊稳定性。本文根据几何光学, 利用矩阵光学进行光镊捕获光路计算, 得到了各个透镜间距、透镜和光束调控系统距离、物镜后瞳处光斑大小与光束调控系统处光斑大小的关系、光束调控系统处光斑大小和入射激光光斑大小的关系。本文计算结果表明光镊横向位置和物镜高度无关, 并指出了物镜后瞳位于成像透镜后焦面、光束调控系统位于共焦系统后透镜像方焦面处, 才能在光镊阱位纵向操控时保持物镜后瞳充满度不变。本文工作为光镊设计和调整提供了非常简洁而有效的理论指导。

基于图像处理技术, 采用嵌入式机器视觉处理系统, 设计了一种用于继电器触点间距的智能检测装置和方法。在硬件方面, 以Cortex-A8处理器为中心, 将控制、处理与测量于一体, 并采用红外光源作为照明系统, 抑制金属触点的光发射; 在算法方面, 以继电器触头静触片的接触点图像区域为特征图像, 并采用多分辨率金字塔分层匹配技术, 实现对检测对象的准确识别和定位, 同时根据继电器内部组件位置的对应关系, 确定继电器触点边缘检测区; 在检测区内, 先采用像素级的边缘检测算法确定两接触点边缘后, 再利用亚像素边缘检测技术, 实现边缘的精确定位, 并检测出继电器触点间的最短距离。本文所提出的方法对继电器质量检测和性能评估具有重要的意义。

基于异源图像的信息互补关系, 提出了基于目标特征区域的小波变换融合方法。首先采用基于模糊C-均值聚类(FCM)的方法, 提取红外图像的目标特征区域, 用于异源图像目标特征区域的局部信息融合, 达到在可见光图像中加入红外目标信息的效果。其次以第一步融合的图像替换原有的可见光图像, 并采用小波变换的方法实现与红外图像的融合, 获得最终的融合图像。采用图像质量评价标准对本文算法和其他融合算法的实验结果进行分析对比, 证明所提出方法的有效性。

目的: 通过对鼠G422脑胶质瘤脑及腋部皮下移植瘤模型HPPH光动力学治疗, 从肉眼、肿瘤生长曲线、病理、观察各剂量组疗效, 并与对照组及HpD作对比, 寻找HPPH-PDT治疗鼠G422脑胶质瘤合适的HPPH剂量。方法: 建立鼠G422脑胶质瘤脑及腋部皮下移植瘤模型, 设立空白对照组、单注射HPPH 0.45 mg/kg组、单注射HpD组、单665 nm激光照射组、单630 nm激光照射组、HPPH-PDT各组(0.15 mg/kg、0.3 mg/kg、0.45 mg/kg组)、HpD-PDT 5 mg/kg组。单注射HPPH组、HPPH-PDT组和单注射HpD组、HpD-PDT组自尾静脉推注入光敏剂, 24小时后以波长665 nm的半导体激光照射HPPH-PDT组和单665 nm激光照射组肿瘤, 功率密度200 mW/cm2, 每光斑照射17 min, 能量密度为204 J/cm2; 功率密度100 mW/cm2, 每光斑照射34min, 能量密度为204 J/cm2; 以波长630 nm的半导体激光照射HpD-PDT组及单630 nm激光照射组肿瘤, 功率密度200 mW/cm2, 每光斑照射20 min, 能量密度为240 J/cm2。肉眼观察肿瘤外形变化, 测量(治疗前、3、5、7、9 d)肿瘤体积, 于PDT后9 d处死鼠, 取肿瘤、肿瘤边缘、正常脑组织, 作病理检查。结果: 可见未经光动力治疗对照组肿瘤迅速生长,第9天体积平均长至治疗前的4.86～5.97倍, HPPH-PDT 0.3 mg/kg、0.45 mg/kg组与治疗前体积平均比是0.94及0.97倍,HPPH-PDT 0.15 mg/kg组是1.09倍、HpD-PDT组是1.6倍, 光动力学组肿瘤的生长速度明显低于对照组, P值＜0.05,有统计学差别, HPPH-PDT 各组优于HpD-PDT组。HPPH-PDT 0.3 mg/kg、0.45 mg/kg组抑瘤效果优于HPPH-PDT 0.15 mg/kg组、HpD-PDT组(P值＜0.05,有统计学差别)。HPPH-PDT 0.3 mg/kg、0.45 mg/kg组抑瘤效果相似。在同样能量密度时高功率密度组第9天疗效较低能量密度稍好,但无统计学差别。故由抑瘤效果层面分析HPPH-PDT对鼠G422脑胶质瘤有抑制作用, 并与HPPH剂量相关, 适宜的剂量为0.3 mg/kg; HPPH-PDT对鼠G422脑胶质瘤的抑瘤作用较HpD-PDT强。从病理观察鼠G422脑胶质瘤脑及皮下移植瘤各剂量HPPH-PDT组及HpD-PDT治疗组, 治疗9 d后仅个别标本肿瘤组织及细胞已消失, 大部分肿瘤组织明显变性坏死, 但深部仍有带活性肿瘤细胞, 与对照组成巢状生长大片活性肿瘤细胞有明显差别。且坏死程度, HPPH-PDT组明显优于HpD-PDT组, 0.3 mg/kg、0.45 mg/kgHPPH-PDT组优于0.15 mg/kg HPPH-PDT组, 0.3 mg/kg、0.45 mg/kg HPPH-PDT组两组程度相似, 故0.3mg/kg是较合适的HPPH-PDT光敏剂剂量。结论: 从抑瘤效果、病理分析, HPPH-PDT对鼠G422脑胶质瘤生长有抑制作用, 抑瘤效果与HPPH剂量有关, 适宜的剂量为0.3 mg/kg; HPPH-PDT对鼠G422脑胶质瘤抑瘤效果较HpD-PDT强。

目的:观察CO2激光治疗耳廓良性肿物的治疗效果。方法: 耳廓良性肿物151例165个病灶, 麻醉成功后对疣状凸出于皮肤的病灶行活检, 再用功率3～5 W的CO2激光非接触式照射汽化剩余病灶至完全清除; 对位于皮下的结节则选取适当的切口, 用功率4～6 W的CO2激光非接触式照射切开皮肤, 暴露病灶, 用止血钳将内容物及内壁包膜取出送病检, 再用功率2～4 W的CO2激光非接触式照射修整病灶基底部。在烧灼的过程中应特别注意根据病灶所在位置的耳廓自然形状对病灶基底部进行塑型, 使之与耳廓形状相呼应。结果:本组151例病例165个病灶随访1年。其中优142例, 占86.1%; 良 20例, 占12.1%, 差3例, 占1.8%。复发18例, 占10.9%, 瘢痕5例, 占3.0%。结论: CO2激光治疗耳廓良性肿物, 手术操作简单, 可完整祛除病灶, 并可根据耳廓自然形态对病灶基底部其进行精雕细琢而对病灶以外的正常组织损伤少, 使术后耳廓外观形态良好, 美容效果佳。