检索结果-内蒙古大学图书馆

激光与红外 2021年第3期51卷 274-278页

作者：李乾坤刘学青成荣清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 清华大学机械工程系北京100084

硅基三维微纳结构在红外成像与探测方面具有重要的应用价值。然而,受加工技术的限制,硅基复杂面型三维微纳结构的制备仍然是一个难题。本文提出了利用刻蚀辅助激光灰度改性技术制备硅基三维微纳结构。利用激光改性制备的硅的氧化层作为... 详细信息

硅基三维微纳结构在红外成像与探测方面具有重要的应用价值。然而,受加工技术的限制,硅基复杂面型三维微纳结构的制备仍然是一个难题。本文提出了利用刻蚀辅助激光灰度改性技术制备硅基三维微纳结构。利用激光改性制备的硅的氧化层作为刻蚀掩膜,经过刻蚀实现灰度图形向衬底的转移。研究发现,氧化层的抗刻蚀能力可以通过激光加工参数进行调控,例如,激光功率和扫描间距。通过编程化设计的局部调控的抗刻蚀氧化层图形,刻蚀后实现了台阶状、斜面及曲面复杂三维微结构的可控制备。另外,验证了该技术在特殊面型硅基微光学器件制备中的可行性。

关键词：激光技术刻蚀灰度改性硅基微纳结构微光学元件

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保罗离子阱中离子二阶多普勒频移评估

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宇航计测技术 2024年第5期44卷 68-73页

作者：苗胜楠郑莹张升康陈海军张建伟王力军时空信息精密感知技术全国重点实验室精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 清华大学精密仪器系北京100084 清华大学物理系北京100084 北京无线电计量测试研究所北京100039 中国电子科技集团公司第十二研究所北京100015

主要研究了保罗离子阱中被囚禁离子二阶多普勒频移(The Second-order Doppler Frequency Shift,SODFS)的评估。保罗阱中离子的运动由宏运动、微运动和额外微运动三部分组成。目前,关于离子额外微运动的研究较少,文中对此进行了详细研究... 详细信息

主要研究了保罗离子阱中被囚禁离子二阶多普勒频移(The Second-order Doppler Frequency Shift,SODFS)的评估。保罗阱中离子的运动由宏运动、微运动和额外微运动三部分组成。目前,关于离子额外微运动的研究较少,文中对此进行了详细研究。基于离子密度在径向均匀分布的假设,文中提出了一种用于评估阱中温度低于100 mK离子系综的二阶多普勒频移的模型。该模型考虑了离子三种运动对二阶多普勒频移的贡献。通过实验以及分子动力学仿真,验证了模型的有效性。文中提出的模型能用于评估保罗阱中被囚禁离子的二阶多普勒频移,适用于离子光钟、离子微波钟,尤其适用于基于大离子云的激光冷却离子微波钟。

关键词：多普勒频移分子动力学离子阱

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基于数字全息的血红细胞显微成像技术

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物理学报 2020年第16期69卷 77-92页

作者：张益溢吴佳琛郝然金尚忠曹良才中国计量大学光学与电子科技学院杭州310018 浙江省现代计量测试技术及仪器重点实验室杭州310018 精密测试技术及仪器国家重点实验室清华大学精密仪器系北京100084

数字全息显微成像有别于传统光学显微成像,可根据重建全息图获取细胞的生物学参数与形貌信息,是一种有效的非接触无损三维成像技术.随着像感器的发展与硬件计算能力的提升,数字全息显微成像技术在活体生物细胞检测尤其在血红细胞检测领... 详细信息

数字全息显微成像有别于传统光学显微成像,可根据重建全息图获取细胞的生物学参数与形貌信息,是一种有效的非接触无损三维成像技术.随着像感器的发展与硬件计算能力的提升,数字全息显微成像技术在活体生物细胞检测尤其在血红细胞检测领域取得了显著进展和突破.本文介绍了同轴、离轴以及光镊辅助离轴的数字全息显微技术,这些技术利用瑞利索末菲反向传播算法、清晰度量化算法、分水岭分割算法、数字重聚焦方法与热涨落方法等来实现血红细胞的形变、空间分布、三维体积信息的高精度提取,有助于糖尿病、心血管疾病、帕金森氏疾病等病理研究.数字全息显微成像技术实现了传统三维显微成像技术难以达到的实时性和定量化检测,由于独有的非接触、无损性特点,在细胞成像领域应用前景广阔.

关键词：数字全息显微成像细胞成像数字重聚焦

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基于深度学习的粒子场数字全息成像研究进展

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应用光学 2020年第4期41卷 662-674页

作者：吴羽峰吴佳琛郝然金尚忠曹良才中国计量大学光学与电子科技学院浙江杭州310018 浙江省现代计量测试技术及仪器重点实验室浙江杭州310018 精密测试技术及仪器国家重点实验室清华大学精密仪器系北京100084

粒子场的数字全息成像中,由一幅粒子场全息图重建出高精度的三维粒子场分布,是数字全息技术领域的经典问题之一。相比于传统反向重建算法,深度学习算法可以从单个全息图直接重建出三维粒子场来简化算法复杂度,提高计算效率和准确率。介... 详细信息

粒子场的数字全息成像中,由一幅粒子场全息图重建出高精度的三维粒子场分布,是数字全息技术领域的经典问题之一。相比于传统反向重建算法,深度学习算法可以从单个全息图直接重建出三维粒子场来简化算法复杂度,提高计算效率和准确率。介绍国内外研究团队将深度学习算法结合数字全息技术实现粒子场数字全息成像的研究进展,从不同粒子表征方法入手,叙述了支持向量机、全连接神经网络、全卷积网络、U-Net网络、深度神经网络在粒子场数字全息成像中粒子表征及粒子场反向重建过程中的应用原理、实现途径和准确率。最后指出了深度学习算法在这一研究领域的优势及目前基于深度学习算法的不足,并对如何进一步提高该方法的准确率进行了展望。

关键词：粒子场数字全息深度学习神经网络

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激光回馈半钢化玻璃应力双折射测量技术

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激光技术 2020年第3期44卷 371-376页

作者：马响邓勇张书练南通大学机械工程学院南通226019 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

为了快速准确地测量半钢化玻璃的应力双折射大小,实时监测产品质量,结合半经典理论与三镜腔理论模型,研究了基于激光回馈效应的半钢化玻璃应力双折射自动测量技术。测量装置由精密光学元件及运动平台组合搭建,由偏振光低电平的占空比自... 详细信息

为了快速准确地测量半钢化玻璃的应力双折射大小,实时监测产品质量,结合半经典理论与三镜腔理论模型,研究了基于激光回馈效应的半钢化玻璃应力双折射自动测量技术。测量装置由精密光学元件及运动平台组合搭建,由偏振光低电平的占空比自动判断样品主应力方向,测量效率较高;采用降低输入电压变化梯度的方法,将输出电压控制在较小的范围内波动,提高了压电陶瓷位移稳定性。结果表明,样品应力双折射的大小由调谐曲线上一个偏振跳变周期内偏振跳变点的位置决定,多次测量的最大偏差为6.1nm/cm,标准差低于2.0nm/cm。该技术具有测量周期短、精度高且重复性好等特点,适用于实际生产中。

关键词：激光技术正交偏振半钢化玻璃应力双折射

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迭代最小二乘法气体光谱自动水汽差减算法

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光谱学与光谱分析 2019年第1期39卷 20-25页

作者：王昕吕世龙陈夏北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 北京工业大学环境与能源工程学院北京100124

傅里叶红外光谱法具有测量速度快、信噪比高、检测范围广等优势,在针对污染源废气排放的快速检测及长时间在线监测中具有巨大的发展潜力。水汽是红外光谱污染气体检测中的主要干扰物,影响NOX,SO_2等重要污染物的检测,差减水汽背景谱消... 详细信息

傅里叶红外光谱法具有测量速度快、信噪比高、检测范围广等优势,在针对污染源废气排放的快速检测及长时间在线监测中具有巨大的发展潜力。水汽是红外光谱污染气体检测中的主要干扰物,影响NOX,SO_2等重要污染物的检测,差减水汽背景谱消除光谱中水汽干扰可提高这些污染物的检测精度,具有重要意义。气体光谱中水汽吸收峰由于受到水分子团簇、仪器线型函数等影响,通过数值方法对其计算的误差较大;为此,水汽背景谱一般需采用同一台光谱仪实测获得。主要有两种方法:第一种是通过反复调节水汽/氮气混合气中的水汽浓度,使水汽背景谱中的水汽吸收峰与污染气体光谱中水汽吸收峰相同,此方法耗时较长,且受环境条件制约很难在现场检测中使用;第二种方法是预先测量不同浓度的水汽光谱,在检测污染气体时选取两幅与污染气体光谱中水汽吸收峰最为接近且将其夹在中间的水汽光谱作为参考谱,使用这两幅参考谱线性拟合与污染气体光谱中水汽吸收峰相同的水汽背景谱,此方法可获得高度近似的水汽背景谱,但当前缺乏相关自动算法妨碍了其在快速自动消除水汽干扰方面的应用。为此,提出一种选取水汽参考谱及拟合水汽背景谱的自动算法,用于自动差减消除水汽干扰。在参考谱选取中,使用污染气体光谱依次减去浓度由低至高的水汽光谱,依据差减后光谱中水汽吸收峰所在波数的吸光度正负性来选取参考谱。在水汽背景谱计算中,基于迭代最小二乘法逐步剔除光谱中受污染物吸收峰干扰的波数,采用剩余波数上的数据拟合水汽背景谱,使其与污染气体光谱中水汽吸收峰相一致。使用水汽背景谱对污染气体光谱进行差减即可消除污染气体光谱中的水汽干扰。对含有NO_2的污染气体光谱进行了差减消除水汽干扰实验,结果表明所提出的自动算法可快速准确消除水汽干扰;NO_2在消除水汽干扰后可由其位于1 629cm^(-1)的强吸收峰检测,相比消除水汽干扰前使用不受水汽干扰的位于2 917cm^(-1)的弱吸收峰检测,其检出限得到了大幅提高。

关键词：污染气体检测水汽干扰傅里叶红外光谱最小二乘法

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光频链接的双光梳气体吸收光谱测量

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物理学报 2018年第9期67卷 59-67页

作者：张伟鹏杨宏雷陈馨怡尉昊赟李岩清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 北京无线电计量测试研究所计量与校准技术重点实验室北京100854

双光梳光谱技术以其无运动部件快速采样、高分辨率探测等优势成为宽带激光光谱测量中的热点技术.但受限于常用微波锁定双光梳光源间的噪声特性,双光梳光谱技术仍难以发挥其探测潜能.本文报道一种光频域互相链接的双光梳光谱探测方案.通... 详细信息

双光梳光谱技术以其无运动部件快速采样、高分辨率探测等优势成为宽带激光光谱测量中的热点技术.但受限于常用微波锁定双光梳光源间的噪声特性,双光梳光谱技术仍难以发挥其探测潜能.本文报道一种光频域互相链接的双光梳光谱探测方案.通过将两台激光器的偏置频率同时锁定到一个窄线宽激光器上,既免去了结构复杂且成本高昂的非线性自参考系统,又将双光梳间的共同参考点设置到了光频范围,抑制了双光梳光谱采样抖动,实现光谱探测性能的提升.^(13)C_2H_2的ν_1+ν_3 P支光谱数据测量数据分析结果表明:谱线位置与文献结果符合良好,光谱分辨率为0.086 cm^(-1),信噪比>200:1(62.5 ms,100幅平均),相应的秒均噪声等效吸收系数达6.0×10^(-6)cm^(-1)·Hz^(-1/2).该工作为双光梳光谱测量的实际应用提供了一种高精度、低成本、易于实现的解决方案.

关键词：光谱测量傅里叶变换光谱光学频率梳

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基于单壁碳纳米管的压阻式柔性传感器

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传感技术学报 2019年第7期32卷 1009-1015页

作者：郑富中吴英张杰杨兴四川轻化工大学机械工程学院四川自贡643000 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 重庆科技学院智能技术与工程学院重庆401331

一维纳米材料与微结构结合的纳器件制造过程,实现了微纳加工工艺上的创新升级,有可能突破微米级器件的性能极限。首先利用传统的硅微加工技术,在综合性能优异的聚酰亚胺PI(Polyimide)薄膜上制作金(Au)微电极,形成排列有序的平行电极对;... 详细信息

一维纳米材料与微结构结合的纳器件制造过程,实现了微纳加工工艺上的创新升级,有可能突破微米级器件的性能极限。首先利用传统的硅微加工技术,在综合性能优异的聚酰亚胺PI(Polyimide)薄膜上制作金(Au)微电极,形成排列有序的平行电极对;然后通过交流介电电泳的方法在微电极对间实现单壁碳纳米管SWNTs(Single-Walled Carbon Nanotubes)一维定向排布;接着采用区域选择性电沉积技术定域沉积Au压覆SWNTs,改善SWNTs与电极的接触特性。最后,针对基于SWNTs的柔性微纳传感器进行了力电特性测试。结果表明:在环境温度为(23±5)℃,湿度为65±15%RH,0.1 V工作电压下,压阻因子约为443,精度约为5.16%。上述研究结果在柔性微纳器件的制作方面显示了一定的应用前景,为实现超微型化和高功能密度化的柔性器件铺平道路。

关键词：柔性传感器单壁碳纳米管介电电泳区域选择性电沉积Au

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基于基线漂移模型的气体光谱自动基线校正

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光谱学与光谱分析 2018年第12期38卷 3946-3951页

作者：王昕吕世龙李岩尉昊赟陈夏北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 北京工业大学环境与能源工程学院北京100124

傅里叶红外光谱是监测污染源废气排放的一种重要手段。发展针对气体光谱的自动基线校正方法对于污染气体快速检测及长时间在线监测具有重要意义。目前自动基线校正中的一个难点是如何准确校正存在宽峰的光谱:宽峰在频域中具有一定低频成... 详细信息

傅里叶红外光谱是监测污染源废气排放的一种重要手段。发展针对气体光谱的自动基线校正方法对于污染气体快速检测及长时间在线监测具有重要意义。目前自动基线校正中的一个难点是如何准确校正存在宽峰的光谱:宽峰在频域中具有一定低频成分,基于频域滤波提取光谱中低频基线信息的方法因难以选择合适的分离条件容易产生基线扭曲。采取自动识别基线点,基于预先设定的基线模型拟合光谱基线的方法可以规避频域方法中分离条件选取的环节,但其校正效果对所采用的基线模型非常敏感。当基线模型中的自由度过小时,拟合基线无法准确逼近光谱基线漂移,基线校正的误差较大;而当基线模型中的自由度过大时,尤其是含有实际基线漂移中不存在的虚假自由度时,容易产生基线扭曲。目前常用的基线模型有线性、多项式、样条插值、指数模型等,在基线模型的选择上缺乏较为统一的标准。本研究着眼于避免基线模型缺乏必要自由度或含有虚假自由度,提出基于实际基线漂移的自由度建立基线模型。研究发现,气体光谱中主要的基线漂移在光谱中可被近似表示为波数的特定阶次(0次、1次、2次和4次项)的形式。以此作为基线模型提出了一种自动基线校正新方法。新方法以传统迭代多项式拟合自动基线校正方法作为基础,将其中仅设定多项式最高阶次的基线模型改进为上述由具有物理意义支撑的特定阶次构成的基线模型;此外,增加了对吸收峰尾部的判定,用于避免在采用阈值分辨吸收峰与基线时,吸收峰尾部因吸光度较低被误识别为基线的问题。以实测获得的含有水汽宽峰的空气光谱作为样本,对所提方法的基线校正效果进行了验证,并与迭代多项式拟合方法中两种较有代表性的Lieber和Mahadeven-Jansen(LMJ)方法以及Liu和Koenig(LK)方法的基线校正效果进行了对比。实验结果表明,所提方法与采用不同最高多项式阶次的LMJ及LK方法相比,可更好的避免基线扭曲,同时其校正后的光谱基线与吸光度0线间具有最低的方差平均值。研究表明,采用实际基线漂移的自由度建立光谱基线模型可获得良好的基线校正效果。

关键词：自动基线校正基线漂移基线模型多项式

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FTIR固定污染源VOCs在线监测系统

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光谱学与光谱分析 2018年第10期38卷 3106-3111页

作者：吕世龙赵会杰任利兵王昕尉昊赟李岩清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 武汉天虹环保产业股份有限公司湖北武汉430223 北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124

挥发性有机物(VOCs)造成了全球环境污染,给人们日常生活工作带来不利影响。对挥发性有机物进行高效准确监测成为我国大气环境治理的热点。与其他污染物气体相比,VOCs更易挥发并可以和其他污染物发生反应,其物理化学性质的复杂性对已有... 详细信息

挥发性有机物(VOCs)造成了全球环境污染,给人们日常生活工作带来不利影响。对挥发性有机物进行高效准确监测成为我国大气环境治理的热点。与其他污染物气体相比,VOCs更易挥发并可以和其他污染物发生反应,其物理化学性质的复杂性对已有的检测方法提出了很高的要求。在众多的气体检测方法中,光谱检测技术以其方便快捷、检测准确等优点得到了广泛应用。傅里叶变换红外光谱(FTIR)作为光谱检测技术中重要的一员,不仅可以多通道快速检测,还可以分析上百种污染物种类并实时计算污染物浓度,解决了VOCs气体性质复杂带来的困扰。开展了固定污染源VOCs在线监测系统的研制,整套系统基于傅里叶变换红外光谱,干涉仪出射的红外干涉信号被10m光程的气体池中的目标气体吸收后进行傅里叶变换,得到含有气体特征吸收峰的红外光谱;将红外光谱与标准谱库的数据进行对比分析即可实现对目标气体的种类鉴定和浓度测量。系统覆盖650~4 000cm^(-1)光谱范围,由于大多数VOCs在中红外指纹区具有相对独立的吸收峰,因此可实现对多种气体的分析检测。光谱分辨率为1cm^(-1),浓度检测范围为1.6~319.47mg·m-3(以苯为例)。系统对甲苯、丙酮、乙酸乙酯等十几种VOCs进行分析测试,得到不同气体的红外光谱图,与标准数据库吻合得很好,并且可以根据不同气体的吸收峰对其进行区分。为了得到气体的准确浓度,需要对仪器进行标定。为降低气体在气体池内腔和反射镜上的吸附并控制水蒸气含量,加入温控系统对气体池温度进行实时监测。实验中通入不同浓度的二甲苯标准气体,利用五点标定法得到分析浓度与标准浓度之间的关系,分析浓度的相对偏差小于0.06%。为验证系统在实际工作场景下的性能,选取某喷涂车间,对喷漆过程中溶剂和稀释剂挥发形成的VOCs污染进行一周的监测,得到苯、甲基乙基酮、异丙醇以及乙酸乙酯四种主要污染气体的浓度变化。设定浓度安全阈值为安全作业提供参考。从长时间测试数据分析,系统平均无故障时间(MTBF)长达1 000h,可长时间稳定可靠地实时监测。

关键词：傅里叶变换红外光谱技术挥发性有机化合物气体分析在线监测

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