Theoretical analysis of thermal-stress effect of HgCdTe infrared focal plane device induced by 10.6 μm laser

建立了HgCdTe红外焦平面器件的多膜层理论模型,利用有限元分析的方法,对10.6 μm激光辐照下HgCdTe红外焦平面器件的升温情况与热应力分布情况进行模拟,并通过参考已有文献的实验结果,验证了理论模型的合理性.理论分析结果表明:激光作用时探测器的温度场变化剧烈,200 W/cm2连续激光作用1 s后,HgCdTe感光层所受热应力为-986 MPa;脉宽100 ns,功率密度15 MW/cm2脉冲激光作用后,HgCdTe感光层所受热应力为-1300 MPa,都比器件制造过程中由于热失配而产生的热应力大;应力损伤发生的概率增大,可能比热损伤先发生,是HgCdTe红外焦平面器件激光损伤中的重要原因.     

10.6 μm激光对HgCdTe焦平面器件热应力的分析

建立了HgCdTe红外焦平面器件的多膜层理论模型,利用有限元分析的方法,对10.6μm激光辐照下HgCdTe红外焦平面器件的升温情况与热应力分布情况进行模拟,并通过参考已有文献的实验结果,验证了理论模型的合理性。理论分析结果表明:激光作用时探测器的温度场变化剧烈,200 W/cm2连续激光作用1 s后,HgCdTe感光层所受热应力为-986 MPa;脉宽100 ns,功率密度15 MW/cm2脉冲激光作用后,HgCdTe感光层所受热应力为-1300 MPa,都比器件制造过程中由于热失配而产生的热应力大;应力损伤发生的概率增大,可能比热损伤先发生,是HgCdTe红外焦平面器件激光损伤中的重要原因。     

硅基HgCdTe面阵焦平面器件结构热应力分析

红外焦平面器件是一个多层结构,包含外延衬底、HgCdTe芯片、Si读出电路、互连In柱、粘结胶以及引线基板等,由于各层材料之间的热膨胀系数不同导致焦平面器件在工作中承受很大的热应力,热应力是导致红外焦平面器件失效的重要因素之一。本文运用一维模型以及有限元分析方法对硅基HgCdTe320×240焦平面器件结构进行热应力分析,结果表明,改变Si衬底厚度、粘结胶的杨氏模量以及基板的热膨胀系数,都会不同程度地影响HgCdTe薄膜上的受力,其中基板的热膨胀系数对HgCdTe薄膜所受的应力影响最大。通过选用合适的基板可以有效降低HgCdTe薄膜所受的应力,从而降低器件失效率。     

高重复频率CO_2激光重复频率大小对HgCdTe晶体温升及损伤特性影响分析

为深入分析高重复频率CO2激光对HgCdTe晶体的损伤机理,开展了高重复频率CO2激光对HgCdTe晶体的温升实验,测得了不同激光重复频率(1、5、10kHz)下HgCdTe晶体的温升过程,建立了高重复频率CO2激光辐照HgCdTe晶体的理论模型,分析了激光重复频率对晶体温升特性的影响;利用ANSYS有限元软件计算了热损伤时HgCdTe晶体的温升值和热应力大小,并结合损伤形貌分析了激光热应力对HgCdTe晶体损伤的影响。研究结果表明,高重复频率CO2激光长时间辐照下,晶体表面温度随着辐照时间的增加而升高,辐照10s时,Hg0.826Cd0.174Te晶体基本达到热平衡,热平衡温度为77℃;重复频率大于1kHz时,激光重复频率的大小对HgCdTe晶体温升特性的影响较小,晶体表面温度主要由激光平均功率密度来决定;激光热应力对HgCdTe晶体的损伤特性影响较小,Hg0.826Cd0.174Te晶体熔化时的最大热应力为5×107Pa,该值远小于晶体的极限应力。该研究将对高重复频率CO2激光在激光防护等方面具有一定的参考价值。     

高斯激光辐照焦平面探测器温度场分析与仿真

为了研究激光辐照焦平面探测器的温度效应,采用ANSYS有限元软件建立高斯脉冲激光辐照锑化铟红外焦平面探测器的3维结构分析模型,并对该探测器3维温度场效应进行了研究。结果表明,激光辐照下,探测器最大温度出现在最上层的锑化铟芯片上,探测器最大温度达到锑化铟芯片熔点温度798K时,将会引起探测器的热熔融损伤,且熔融损伤阈值受到脉宽、光斑半径等激光参量的影响;高斯脉冲激光辐照下,探测器中各层材料的温度场分布呈现出非连续的高温极值区域,其主要原因是位于锑化铟红外焦平面探测器中间层相间分布的铟柱和底充胶具有迥异的热学性质,并且造成探测器温度场云图中锑化铟芯片、底充胶与硅读出电路高温极值区域形成类似于互补的高温分布。这为进一步研究温升效应引起的应力场分布、提高探测器激光防护性能提供了重要的理论分析依据。     

红外焦平面器件温度循环可靠性研究

红外焦平面器件的可靠性是目前制约焦平面工程化应用的主要因素,而器件在温度循环条件下导致的衬底断裂、In柱脱开等问题又是影响器件可靠性的主要因素.温度循环下的可靠性问题是由器件组成材料的热膨胀系数不同而产生的热应力造成的,为保证器件在温度循环或温度冲击条件下的可靠性,就必须使器件衬底内部和互联In柱所承受的应力在其断裂强度之内,对器件结构进行优化设计是适用于中等规模器件提高温度循环可靠性的主要方法,本文针对这一问题提出了结构设计优化的主要思路,结合某红外焦平面器件,采用有限元软件仿真方法进行了结构优化设计,并通过实验证明了结构设计的正确性和可行性.     

CO2激光对长波红外HgCdTe探测器干扰的分析

激光干扰是对抗精确制导武器、保卫己方目标的重要方式.针对高功率CO2激光对某光导型长波红外HgCdTe探测器的干扰损伤进行了理论分析与实验研究.根据实验结果,利用激光辐照探测器的温升理论模型,计算了温升随辐照时间和功率的关系,并和CO2激光器辐照光导型长波红外HgCdTe探测器的实验结果进行了对比.理论和实验结果表明,此探测器的干扰阈值为16.5W/cm2,损伤阈值为126W/cm2.实验结论对研究激光干扰星载探测器技术具有一定的参考价值.     

激光辐照对长波HgCdTe光导探测器电学参数的影响

对长波HgCdTe光导探测器进行了低于其永久损伤阈值的变功率激光辐照,测量辐照前后器件的电阻-温度特性,用电阻-温度特性研究材料参数的方法对实验结果进行拟合,结果表明辐照后HgCdTe探测器件的组分变大,并由此计算得到探测器性能突变后,器件的电子迁移率与电子浓度均有一定程度减小.认为这可能是由于激光辐照的热效应使N型HgCdTe光导器件的表面及体内均产生的一定的变化所致.     

激光辐照对长波HgCdTe光导探测器电学参数的影响

对长波HgCdTe光导探测器进行了低于其永久损伤阈值的变功率激光辐照 ,测量辐照前后器件的电阻 温度特性 ,用电阻 温度特性研究材料参数的方法对实验结果进行拟合 ,结果表明辐照后HgCdTe探测器件的组分变大 ,并由此计算得到探测器性能突变后 ,器件的电子迁移率与电子浓度均有一定程度减小。认为这可能是由于激光辐照的热效应使N型HgCdTe光导器件的表面及体内均产生的一定的变化所致     

高功率激光对光电器件的热-力破坏效应

热-力破坏效应是导致光电器件激光损伤的重要因素.以激光与材料相互作用机理为基础,建立了激光辐照光学材料、光电器件的热-力学模型,并对其温度场分布和热应力场分布进行了解析求解.在此基础之上,对激光对K9玻璃、类金刚石薄膜、胶合透镜和HgCdTe探测器的热-力破坏效应进行了数值分析和实验研究.     

近红外光谱技术在水果品质无损检测中应用的研究与现状

简单概述了我国水果产业的发展现状,着重阐述了国内外利用近红外光谱技术进行水果品质无损检测的最新研究进展,分析了当今研究中存在的问题,并对利用近红外光谱技术进行水果检测的前景进行了展望,提出了一些建议。     

星载差分吸收光谱仪转动部件测试系统设计

基于星载差分吸收光谱仪转动部件控制需求,设计了星载光谱仪转动部件的测试系统。采用微动开关复位加定步的电机运动方式实现电机的精确定位。采用脉冲调制（PWM）的方式实现驱动电流的精细调节。并搭建平台对系统进行重复性测试,实验结果表明,测试系统具有较高的可靠性和稳定性,能够满足光谱仪的精确定位要求,使电机在工作寿命内按计划完成定标工作。     

电子技术基础实验课程混合式教学设计

近年来,在线学习掀起了一场席卷全球的教育革命,MOOC/SPOC、翻转课堂、混合式教学对高等教育带来了前所未有的冲击。电子技术基础实验课程地位特殊,传统教学方式已无法满足创新性人才培养的需要,文章从其教学特点出发,提出了“线上教学+自主实验+翻转课堂”的混合式教学模式,同时还阐述了与此密切相关的集约化线上教学资源平台、智能化翻转教学环境以及多元化过程性考核评价机制三个重要环节。经研究发现,学生的课堂主动参与度、自主学习能力、创新思维能力、动手实践能力以及教师的教学创造力得到全面提升。教学环境支持课堂互动和全周期教学行为数据采集,体现了教学过程的信息化、教学实施的精准化和教学评价的客观化,实现了信息技术与实验教学的深度融合。     

杂质吸收对光子晶体滤波器设计的影响

为了研究杂质的吸收对光子晶体滤波器设计的影响,引入复折射率并利用特征矩阵法,计算了滤波透射峰的峰值和半峰全宽。滤波透射峰的峰值随杂质的消光系数增加而迅速减小,滤波通道透射峰的半峰全宽随消光系数增加而增大,滤波透射峰的峰值和半峰全宽都随吸收杂质的光学厚度的增加而减小。结果表明,设计光子晶体滤波器时,必须考虑杂质吸收这一重要因素,应选择消光系数小于0.002的掺杂材料,并且杂质的光学厚度应设计在2(λ0/4)左右。     

Sn-Zn-Ag系无铅钎料焊接性能研究

讨论了电子软钎料的钎焊性能及其影响因素，并采用铺张面积法对Sn-Zn-Ag系钎料钎焊性能进行评估。钎料的钎焊性能很大程度上取决于钎料对基板的润湿性能，而润湿性能与液态钎料在基板上的液、固、气三相界面的界面张力有关。对润湿角(θ)与铺展面积(S)之间的关系进行了探讨。     

非同相口径场瞬态辐射的计算

利用电磁脉冲的口径瞬态辐射场计算公式,针对圆形口径的线性相移、平方律相移等非同相口径场情况,计算了辐射高斯脉冲时的能量方向图、半能量波瓣宽度、面积利用系数等参数.计算表明,对于圆形口径非同相口径场,最大辐射场的方向为口径面法线方向,同时能量方向图关于口径面法线方向对称;随着口径的增大,波瓣变窄,无副瓣;随着平方律相移的滞后参数的增加,波瓣变宽,主瓣不分裂.     

浅析信息化时代下上市公司规模经济的发展

上市公司为了增强市场竞争力,不断扩大生产规模,追求规模经济,但是由于我国较低生产力水平、政府干预、体制等原因,上市公司的规模经济效果并不明显。同时,20世纪90年代以来,科学技术的日益发展,改变了企业发展的外部环境和条件,使得规模经济的实现方式发生了新的变化。在信息化时代下,规模经济理论需要进一步创新和拓展,企业按照新形势来选择合适的经济规模。     

两种自适应杂波抑制技术的比较：AMTI及ADPCA技术性能的分析和比较

本文在讨论机载雷达地面杂波回波的基础上，分析了ＡＭＴＩ和ＡＤＰＣＡ系统的性能。对这两个系统从原理上，并利用计算机模拟结果及实验结果进行了比较。本文将有助于工程实现。     

Ne原子2P_j能级寿命的测定

提出了一种测量原子高激发态能级寿命的简单方法，该方法采用与能级寿命同数量级的光脉冲二步激励样品，测量光电流信号与探针脉冲延时的关系，在四能级模型基础上，通过计算机模拟，求得结果，与其他方法所得结果一致。     

压电双晶片动态机电耦合特性分析

基于压电双晶片本构方程，采用机电耦合系数的一种新的“更为合理的定义方法，分析了动态情况下悬臂梁式双晶片执行器或换能器的机电耦合特性，仿真了分析了机电耦合特性与器件材料，几何尺寸以及信号频率之间的关系，结果表明，机电耦合系数随双晶片几何尺寸及信号频率起伏变化，起伏幅度随信号频率的增大而减小，随双晶片长度厚度比的增大而减小。