增强光电图像传感器紫外探测薄膜的制备

传统的CCD、COMS等光电成像器件并不响应紫外光,在CCD、CMOS传感器光敏面镀上"紫外-可见"变频薄膜是增强其紫外响应的一种非常有效的方法.Zn2SiO4: Mn由于粒子直径小,稳定性好,荧光量子效率高等优点,在增强光电器件紫外响应领域有着很广泛的应用前景.实验用"旋涂法"在石英基底上生成Zn2SiO4: Mn紫外增强薄膜,并对其透射光谱、吸收光谱、激发光谱与发射光谱等光学性质进行测量分析.实验测得薄膜在300 nm以下透过率极低,在300 nm以上透过率很高且平稳;对300 nm以下的光具有很强的吸收,对300 nm以上的光吸收很弱且很平稳;激发峰在265 nm,发射峰在525 nm,即能将紫外光转化为可见光.实验结果表明Zn2SiO4: Mn薄膜是一种适用于增强CCD等图像传感器紫外响应的紫外增强薄膜.     

基于Zn_2SiO_4:Mn的成像器件紫外增强薄膜制备及表征

在CCD、CMOS等硅基光电成像器件的光敏面镀下变频薄膜将紫外波段的光变为可见波段的光,可实现CCD、CMOS等硅基光电成像器件的紫外响应.考虑Zn2SiO4∶Mn粒子直径小,稳定性好,荧光量子效率高等优点,本文用"旋涂法"在石英基底上生成Zn2SiO4∶Mn紫外增强薄膜,并对其透射光谱、吸收光谱、激发光谱与发射光谱等光学性质进行分析.实验测得薄膜在300 nm以下透过率极低并具有很强的吸收,在300 nm以上透过率很高且吸收很弱;激发峰在260 nm,发射峰在525 nm,可以实现将紫外光转化为可见光.分析了Zn2SiO4∶Mn薄膜的均匀性、厚度、稳定性等物理性质对其变频性能的影响.实验结果表明,利用Zn2SiO4∶Mn薄膜可以有效增强CCD等光电器件的紫外响应,实现光电器件的紫外探测.     

真空紫外辐照对Lumogen薄膜损伤及光学性能的影响

为研究Lumogen(C₂₂H₁₆N₂O₆)薄膜在真空紫外波段的光致发光特性及辐照损伤,采用热阻蒸发法,以氟化镁为基底制备Lumogen薄膜。使用真空紫外荧光光谱仪、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外?可见分光光度计等仪器分别对薄膜的光致发光特性、荧光强度衰减变化、表面形貌、透过率等进行测试与表征。实验结果表明,真空紫外波段的最佳激发波长为160 nm;发射峰宽为500~620 nm,峰值位置是在528 nm处;在160 nm激发波长持续辐照20 h后,发射峰位置的荧光强度由快及慢地从8.76衰减为0.83,整体下降了90.5%;薄膜表面的均方根粗糙度从10.96 nm增加到14.96 nm;160 nm真空紫外光的高光子能量使Lumogen分子中的荧光助色团-OH断裂,薄膜表面受损,造成不可逆的破坏;被真空紫外光持续辐照后的Lumogen薄膜在250~450 nm波段内的透过率下降了约50%。研究结果表明,Lumogen薄膜在持续高能真空紫外光辐照下,薄膜表面会造成损伤,光学性能会下降,为其在紫外探测器件及航空航天领域的应用研究提供一定参考。     

微光ICCD电视摄像技术的发展与性能评价

利用微光像增强器的图像增强功能，将微光像增强管耦合到电荷耦合器件（CCD）上即构成微光图像增强CCD（简称ICCD），可获得两个重要的特性：一是通过选择适当的像管输入窗及光电阴极，使ICCD光谱响应范围由可见光扩展到X射线、紫外、近红外区域，从而使该器件能适用于各种用途；二是使ICCD的灵敏度达到10^-4Lx以下，实现了ICCD摄像器件在黎明或黄昏的照度下从（10^2Lx）、1／4月光下（10^-2Lx）到星光下（10^-4Lx）都能有效工作。微光ICCD电视摄像系统可应用在天文、医疗，军用的火控、制导、飞机的紫外预警等方面。本文旨在重点阐述微光ICCD电视摄像技术的发展与性能评价。     

高精度紫外探测器辐射定标系统

摘要：为了适应紫外遥感信息定量化发展的要求。构建了一套高精度紫外探测器辐射定标系统。以NIST（以美国国家标准技术研究院）紫外标准探测器为基准,在200－400nm波段上,对响应度未知的紫外硅探测器,紫外增强型光电倍增管和日盲型紫外光电倍增管进行了绝对标准的传递。并在350nm上对紫外硅探测器的空间均匀行进行了标定。按照国际通用不确定度评估规范,对测量结果进行不确定度分析和评估,总的传递不确定度小于2％。     

椭偏光度法研究钛掺杂对二氧化硅介孔薄膜的光学性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺,以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB为模板剂,在常温常压下制备出介孔SiO2薄膜和钛掺杂介孔SiO2薄膜。用反射式椭圆偏振光谱仪测试出两种薄膜样品的椭偏参数,选用Cauchy模型对椭偏参数进行了较好的数据拟合,获得了在250~700nm波段光学常数的色散关系。紫外-可见-近红外分光光度计测量结果表明小比例钛下薄膜的吸收增强,透过性降低,光学性能发生较大变化。     

一种120～300 nm紫外-真空紫外激发/荧光光谱测量装置

介绍了一种可用于120～300 nm激发的荧光粉发射光谱,激发光谱和相对亮度测量的紫外-真空紫外单色仪/荧光光谱仪装置.发射光谱的测量范围为380～780 nm.该仪器由真空紫外光源、真空紫外光谱仪、样品室、真空泵、平像场荧光光谱仪、光电倍增管等部分组成.真空紫外光源采用Cathodeon公司的30 W氘灯,真空紫外光谱仪为美国ActonResearch公司的VM-502 0.2 m单色仪,CCD探测器采用日本滨松公司的S3921型自扫描二极管阵列.测试结果表明该仪器的光谱重复性和准确性好于1%,样品色坐标的重复性和准确性均好于0.001.     

柔性衬底直流磁控溅射ZnO基高性能透明导电薄膜的制备及性能研究

采用直流磁控溅射法,以柔性PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)为基底,通过参数优化以求在室温下制备高性能ZnO/Ag/ZnO多层薄膜。实验中,使用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见分光光度计、四探针电阻测试仪等仪器分别对ZnO/Ag/ZnO多层薄膜的微观结构、表面形貌、透过率及方块电阻进行测试及表征。结果表明,随着Ag层厚度增加,薄膜方块电阻急剧下降,通过改变ZnO层厚度,可有效调节薄膜光学性能,随着ZnO层厚度增加,可见光区平均透过率先增大后减小。引入品质因子FTC作为评价指标可知,当依次沉积ZnO、Ag、ZnO厚度为50nm、8nm、50nm时,薄膜光电性能最佳,其在可见光平均透过率为82.3%、方块电阻为2.8Ω/、禁带宽度为3.332eV。     

锑掺杂纳米SnO2透明导电薄膜的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法在Si片、已镀SiO2的钠钙硅玻璃和普通钠钙硅玻璃上镀Sb掺杂摩尔分数为8%的SnO2薄膜(ATO),在450℃热处理温度下对薄膜结构,电学、光学性能进行表征。结果表明:薄膜以四方金红石结构存在,结晶完全;方阻值随镀膜层数的增加而明显降低,12层时薄膜最低方阻值为129Ω/□,可见光平均透过率在75%以上。随着波长的增大,红外波段的反射率逐渐增大,从15%增加到55%左右。     

应用于紫外检测技术的ICA图像融合算法

针对高压电气设备电晕放电故障点定位问题,对ICA图像融合算法、紫外检测技术和紫外成像系统等方面进行了研究。将ICA图像融合算法运用到高压设备电晕放电检测中,根据高压设备局部放电会发出紫外光的原理和紫外光波长在日盲200 nm~400 nm波段的特点,对高压设备局部放电区域采集紫外光图像和可见光图像进行图像融合,在融合图像中准确定位局放故障点。研究针对紫外图像和可见光图像灰度直方图差别大的特点,对传统Fast ICA算法进行优化,以优化后的权值对融合系数进行加权处理,建立融合规则使局放故障点表达更加清晰,并将算法运用于紫外成像系统。研究结果表明,改进后的Fast ICA算法对比于紫外成像仪的其他算法所得图像信息更加丰富、定位更加精准,融合图像可以有效地定位高压设备电晕放电故障点。     

化爆材料瞬态切削温度的NiCr/NiSi薄膜热电偶温度传感器的研制

针对化爆材料的切削特点,研制出一种集切削和测温功能于一体的NiCr／NiSi薄膜热电偶快速响应温度传感器。用多弧离子镀将NiCr/NiSi热电偶薄膜直接镀于高速钢刀头内。薄膜热电偶电极与高速钢之间采用最先进的多层镀膜法绝缘,即用微波ECR等离子体源增强射频反应非平衡磁控溅射技术首次成功在W18Cr4V高速钢基底上沉积绝缘性能良好的SiO2膜。对研制的薄膜热电偶温度传感器进行了静态和动态标定,结果表明传感器在0- 600℃测温范围内具有很好的线性和热稳定性,而且响应快,时间常数小于0．8 ms。热电偶薄膜与绝缘膜、绝缘膜与基体之间有足够的附着强度。该温度传感器已安装在现场使用,为国防工业部门的高效、安全生产提供了有力的保障。     

基于S11639的紫外-可见光谱仪的设计

目前微型紫外光谱仪多采用背向减薄式或镀膜CCD作为感光元件,针对其价格昂贵的问题,提出了将高性价比的CMOS传感器芯片S11639应用于紫外-可见光谱仪中的设计方案,系统采用非对称性的切尔尼-特纳光学系统进行分光处理,利用STM32微处理器芯片配合复杂可编程逻辑器件CPLD来设计电路将数据上传到上位机,进行光谱图像显示。通过实验对比,验证了用该方案设计的微型紫外-可见光纤光谱仪,具有良好的紫外敏感性,频谱范围为200~900nm,分辨率可达1.5nm。     

多波长激发高分辨率微型拉曼光谱仪设计

针对不同激光波长激发测试样品所需拉曼光谱范围的差异性问题,同时为了保证拉曼光谱仪的小型化及高分辨率需求,提出一种以Czerny-Turner光路结构为基础的微型拉曼光谱仪,通过Zemax光学设计软件对光谱仪的准直镜、聚焦镜、柱面镜、光栅以及CCD的倾角及距离进行了优化。该仪器激光波长为633 nm,光谱范围为640～800 nm。进一步优化光栅旋转角度并配合聚焦镜,可使此光学系统同时适用于激光波长532 nm、光谱范围540～650 nm和激光波长785 nm、光谱范围790～1 000 nm两个波段。拉曼光谱仪分辨率为0.1 nm,该光谱仪在保证高分辨率的情况下解决了不同波段范围光学结构差异性大而导致光机设计很难整合在一起的问题。     

PDP荧光粉相对亮度与VUV激发光谱的测量

摘要：发射光谱、相对亮度和激发光谱特性是大屏幕显示用荧光粉研究中重要的参考指标，发射光谱测量方法相对单一，测量精度和重复性容易保证在1％以内，但相对亮度和激发光谱受测量方法的影响，测量精度和重复精度难以达到1％的要求。本文在自行研制的测试仪器基础上，通过荧光粉表面漫反射光检测的方法改善荧光粉在120nm-300nm紫外-真空波段的相对量子效率测量精度，将相对量子效率测量误差减小到1%以内，同时利用该方法获得较为精细的激发光谱曲线，光谱分辨率达到1nm，对BaMgAl10O17：Eu蓝色荧光粉，LaPO4:Tb、LaPO4:CeTb以及YPO4：Tb绿色荧光粉激发光谱进行了测量。     

X-ray analysis and mapping by wavelength dispersive X-ray spectroscopy in an electron microscope

A compact and easy-to-use wavelength dispersive X-ray spectrometer using a multi-capillary X-ray lens attached to a scanning (transmission) electron microscope has been tested for thin-film analysis. B-K spectra from thin-film boron compounds (B4C, h-BN, and B2O3) samples showed prominent peak shifts and detailed structural differences. Mapping images of a thin W/Si double-layer sample resolved each element clearly. Additionally, a thin SiO2 film grown on a Si substrate was imaged with O-K X-rays. Energy and spatial resolution of the system is also discussed.     

CMOS图像传感器成像系统

介绍 CMOS图像传感器的历史背景、发展现状、像素单元的结构、工作原理以及CMOS图像传感器芯片的整体结构 ,比较了 CMOS图像传感器和 CCD图像传感器的性能 ,详细阐述了整个 CMOS图像传感器成像系统     

介质多层膜热处理分析

由薄膜压缩应力产生模型和薄膜总应力的组成出发,分析了要改变薄膜的本征应力热处理必须有足够的能量即激活能。当热处理能量低于激活能时,只能改变薄膜热应力,与处理时间无关。热应力与处理温度有线性关系,建立了波长变化量与温度变化量间的关系模型。当热处理能量高于激活能时,本征应力改变,进而波长的改变与时间有关。实验结果表明,从200~300℃的各1,2,5 h保温处理下,波长从1.4 nm线性地增大到4.15 nm,波长变化与处理时间无关。在350℃分别进行1,2,5 h的处理情况下,波长的改变量分别为4.75 nm,5.07 nm,5.7 nm。保温时间短的,波长增量也小。400℃各种处理时,波长的改变基本上与350℃的处理结果类似。充分说明了在较低温度处理时,薄膜应力只有热应力的改变;较高温度处理时,本征应力才会改变。     

Stimulated emission on microscopic scale: Light quenching of Pyridine 2 using a Ti:sapphire laser

We report the realization of stimulated emission on a microscopic scale. An experiment is presented describing significant depopulation of the excited state of the fluorophore Pyridine 2 with a mode-locked Ti: Sapphire laser. Stimulated emission is performed at 750 nm and excitation at the frequency doubled wavelength of 375 nm. The pulses are synchronized so that the stimulating pulse follows the excitation pulse after 5 ps. The set-up is a modified 4Pi-confocal microscope employing one of the objective lenses for excitation and the opposing one for stimulated emission.     

近紫外区宽带反光镜的膜系优化设计与制备

依据紫外光学系统中紫外反光镜的使用要求,并结合汞灯发光光谱,提出了R93%@300~450 nm(R为反射率);T_(avg)85%@500~1 000 nm(T_(avg)表示平均透过率)的近紫外区宽带高反射率的设计指标。选用Ta_2O_5和SiO_2分别作为高低折射率材料,并采用正交试验法确定了Ta_2O_5和SiO_2膜料的折射率、消光系数和制备工艺参数。在规整周期性膜系的基础上,利用膜系设计软件进行优化设计,同时分析了膜层的敏感度,保证了镀制的可重复性。通过曲线测试和环境试验结果表明,该膜系满足设计使用要求。     

Exploration of the two‐photon excitation spectrum of fluorescent dyes at wavelengths below the range of the Ti:Sapphire laser

We have studied the wavelength dependence of the two‐photon excitation efficiency for a number of common UV excitable fluorescent dyes; the nuclear stains DAPI, Hoechst and SYTOX Green, chitin‐ and cellulose‐staining dye Calcofluor White and Alexa Fluor 350, in the visible and near‐infrared wavelength range (540–800 nm). For several of the dyes, we observe a substantial increase in the fluorescence emission intensity for shorter excitation wavelengths than the 680 nm which is the shortest wavelength usually available for two‐photon microscopy. We also find that although the rate of photo‐bleaching increases at shorter wavelengths, it is still possible to acquire many images with higher fluorescence intensity. This is particularly useful for applications where the aim is to image the structure, rather than monitoring changes in emission intensity over extended periods of time. We measure the excitation spectrum when the dyes are used to stain biological specimens to get a more accurate representation of the spectrum of the dye in a cell environment as compared to solution‐based measurements.