μμ—衍射花样模拟

μμ—衍射一般是指从样品上线尺寸小于100A区域得的衍射谱,衍射盘强度较为弥散,被电子束照明区域样品的缺陷和不完整性都会在μμ—衍射花样中得到反映。如何从μμ-衍射推知样品结构,缺陷性质是当前分析电子显微术发展的一个重要动向。利用运动学近似,弱相位物体一些缺陷的μμ—衍射谱的分析表达式已得到,但对一些复杂的结构和缺陷情况不容易做到这点。运动学近似的要求,如样品很薄等,也给具体实验带来限制。因而找到一般的推测μμ—衍射花样的方法是必要的。     

长距离太赫兹无衍射波束的产生

提出一种轴棱锥-透镜-轴棱锥的相位透镜组结构,对该结构进行理论分析和模拟仿真计算,并采用快速三维打印技术制备的轴棱锥进行实验验证,获得无衍射长度接近1000 mm的太赫兹贝塞尔波束。该波束的无衍射区域不再紧贴轴棱锥,而是具有约100 mm的投送距离。该研究结果可促进太赫兹贝塞尔波束在大景深成像方面的应用。     

基于贝塞尔光束的复合光场调控超衍射聚焦

新型光场调控技术已经在焦场调控、光学微加工、光学微操纵和光通信等领域取得了众多重要成果。提出了一种基于贝塞尔光束的复合光场调控方案,利用贝塞尔光束固有角谱和环形光阑的锐边衍射实现了远距离的超衍射极限聚焦。理论和实验结果表明,轴棱锥-透镜系统生成的局域空心光束经环形光阑产生锐边衍射,其高频成份得到增强,从而具有超衍射聚焦特性。该局域聚焦光场与周围旁瓣光场距离很远,有望应用于远场超分辨显微成像和光镊等领域。     

2219铝合金激光镜像焊接接头组织差异性与力学性能研究

针对航空航天领域广泛应用的中厚板2219铝合金，设计了激光镜像焊接实验以分析焊接接头组织分布，对比研究了焊接热输入对焊缝形貌、微观组织、断口形貌及元素分布的影响。结果表明：随着焊接热输入的增加，联合焊缝面积增大、“等腰”比例增加，上熔合线区域柱状晶区宽度由127μm减少至87μm，且下熔合线区域柱状晶区宽度小于上熔合线区域柱状晶区。不同焊接热输入下的焊缝中心区域均为等轴树枝晶组织，且随着焊接热输入的增大，焊缝中心区域等轴树枝晶的数量增加，证明热输入提高对细化晶粒具有积极作用。此外，当焊接热输入增大时，焊接接头力学性能得到提升，焊缝区显微硬度最高可达74.9 HV，拉伸强度由188.39 MPa提高至259.47 MPa，接头拉伸断裂部位出现在焊缝区，断裂方式随着热输入的增加由混合断裂转变为韧性断裂，同时韧窝数量增加，尺寸增大且更加均匀。     

使用 X射线衍射技术判定 Si C单晶体的结构和极性

使用四圆衍射仪和双晶衍射技术 ,分析了 Si C体单晶的结构和极性 .Si C单晶体由化学气相淀积法获得 .六方 { 10 15 }极图证明了该单晶结构为 6 H型 .三轴晶衍射中的ω模式衍射强度的差异判定了该单晶的 Si终端面和 C终端面 ,即极性面。两个面的一、二、三级衍射强度的测量比值与经过散射因子修正后计算的结构振幅平方比值| F ( 0 0 0 L ) | 2 / | F( 0 0 0 L ) | 2 非常吻合 .因此 ,利用极性面的衍射强度差异 ,可以方便、严格地判断具有类似结构如 2 H{ 0 0 0 1}、4H { 0 0 0 1}及 3C- Si C{ 111}的极性     

软X线波带片的制作

菲湟尔波带片是一种对衍射率大致为1的软X射线具有透射作用的新型光学元件。本文介绍用电子束曝光制作X线波带片的新方法。通过与反应离子刻蚀配合,能够制成高宽比大、分辨率高的波带片。用试作的波带片聚焦波长为9nm的同步加速器幅射光时,在焦点距离为100mm的位置上,能够将辐射光聚焦成直径为2μm的斑点。     

Al—Cu—Fe准晶中位错引起的HOLZ线的位移与分裂

随着准晶研究的深入,准晶中的位错也引起了人们的关注。我们用会聚束电子衍射(CBED)高阶Laue带(HOLZ)线实验方法,结合衍衬象技术,在EM420电镜上,对Al-Cu-Fe准晶二十面体相中的位错进行了初步研究。图1是含有位错的Al-Cu-Fe准晶二十面体相的明场象,箭头指出所研究的位错。由使此位错线不可见的两个衍射矢量,可以初步判断其Burgers矢最b致平行于[110000](二次轴),与文献[1]的结论一致。当直径为4nm的电子束聚焦在该位错线上时,一些HOLZ线发生分裂。本     

超晶格结构的X射线衍射拟合计算

运用X射线衍射运动学理论研究了[(Ga_(1-x)Al_xAs)_m(GaAs)_n ]_N/GaAs(001)-维超晶格的结构,通过模拟计算,精确确定了超晶格的结构参数.本方法可用于各种超晶格结构,具有普遍意义.另外,还对超晶格卫星峰强度的非称性和超晶格中叠层界面处存在过渡层的影响进行了讨论.     

A7N01铝合金光纤激光-变极性TIG复合填丝焊接工艺研究

采用光纤激光-变极性TIG复合填丝焊接4mm厚的A7N01铝合金,研究了焊接电流、焊接速度对焊缝成形及气孔的影响规律,同时分析了优化工艺参数条件下焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,随着焊接电流的增加,焊缝正面熔宽增加,背面熔宽基本不变;而焊接速度降低,焊缝正面和背面熔宽均增加,焊缝内部气孔减少;且在激光功率为6kW、焊接电流为180A、焊接速度为4m/min、送丝速度为4m/min时,获得成形良好内部无缺陷的焊接接头;焊缝横截面呈典型的上宽下窄的特征,从熔合线至焊缝中心,焊缝显微组织依次为细小等轴晶、柱状晶、等轴树枝晶形态,且焊缝中心的等轴树枝晶晶粒尺寸自上而下逐渐减小,二次枝晶逐渐弱化;焊缝区的硬度值低于母材,存在接头软化现象,其接头抗拉强度均值为369.8 MPa,约为母材的83%,延伸率约为4.0%,拉伸断裂于焊缝区,拉伸断口呈典型的韧性断裂特征。     

研究有序材料的分析电子显微术的一些方法

有序材料的一些特殊的结构参数与性能有着直接的联系。本工作主要叙述利用分析电子显微术的方法作有序材料中局域化的有序度测定;合金化元素占据主元素点阵位置占有率的测定及各向异性的电势分布测定。1.局域化的有序度测定本工作介绍两种方法,并以实例说明。其一是采用透射电子显微镜微衍射的方法。其原理是有序结构在衍射谱上的主要标志是超结构线,超结构线强度与基体衍射线强度之比值的变化反映了有序度的变化。以IC—218合金为例,200kV加速电压,电子束斑直径6nm,试样厚度为100nm,发现该试样中小角晶界附近存在一个约20nm的无序区。     

基于三维X射线成像的激光复合焊接7020铝合金的组织与力学特性演变

基于光学显微镜、扫描电镜、同步辐射X射线成像、电子背散射衍射技术、显微硬度计、拉伸性能测试以及有限元仿真探讨了光纤激光-脉冲MIG复合焊接2 mm厚7020-T651铝合金的微观组织与力学特性。结果表明:焊缝、熔合线和母材分别为粗大等轴树枝晶、粗大柱状晶和典型的轧制组织,紧邻熔合线存在一个约100μm宽的等轴细晶区;接头的抗拉强度、屈服强度、延伸率和强度系数分别为260 MPa、213 MPa、4.8%和0.7;强化元素Zn的蒸发烧损和再分布以及强化相颗粒变异的综合影响,导致焊缝的硬度值最低(75 HV),约为母材的62.5%,但不是导致接头应力集中的重要原因,焊趾区微小缺口才是导致接头疲劳强度降低的根本原因。     

衍射型激光扩束器的保真度研究

针对传统的二次非球面折射型激光扩束器存在不易加工、装调困难、体积大、重量大,特别是难以获得高填充比阵列透镜等不足,提出了一种利用衍射型台阶化面型近似二次非球面的激光扩束器方案,结果表明:对于典型的束腰半径为2mm的高斯光束,衍射型激光扩束器可实现2.8倍的理论扩束比。为了保持扩束过程中激光模式的稳定性,提出了不同区域给定不同台阶数的两类复合结构,解决了扩束过程中保真度和二元衍射元件加工特征尺寸无法同时满足的问题,改进后的系统保真度达95.82%,各区域最小光刻线宽均大于2μm,能够满足现有光刻加工技术要求。对影响系统保真度主要误差的分析结果表明:离轴误差在-1~1mm,目镜和物镜倾斜误差分别小于0.1mm和1.68mm时,系统保真度仍大于95%,方便装调。     

基于半嵌入结构的超透镜共聚焦特性

设计了一种1∶1比例的半嵌入全介质超透镜，该透镜能够实现不同窄波段的共聚焦特性。采用时域有限差分法对不同高度和晶格常数下纳米单元的相移进行了数值分析。基于惠更斯-菲涅耳原理，构建了1环(半径为7.7μm)和3环(半径为13.5μm)的超透镜，并对比分析了它们的聚焦特性。在3环设计下，当波长为600 nm、线偏振光时，超透镜的焦距离设计目标偏差约为2.2%,焦点半高全宽为1.1μm,聚焦效率达到68.28%。此外，还对650～490 nm波段内的超透镜色散进行了分析，并得到了650～550 nm波段内100 nm带宽和550～490 nm波段内60 nm带宽的恒定共聚焦焦点，这是由于焦深的存在所导致的。所设计的超透镜结构具有偏振不敏感、亚衍射极限聚焦、变焦和窄波段共聚焦的特性，在超分辨率、光路复用、彩色成像等领域具有潜在的应用价值。     

液态金属离子源及其工作模型

一、引言 随着超大规模集成电路工业的发展,单位面积硅片上的集成度越来越高,电路图形的线宽已达到亚微米级。对微细加工技术也提出了越来越高的要求。曾经蓬勃发展的电子束曝光技术在亚微米级加工方面遇到了难以逾越的障碍,这就是所谓的电子束“邻近效应”。电子进入光刻胶或硅片内发生大角度散射,尤其是反向散射,产生一个很大的模糊区域。尽管电子束可以很容易地被聚焦到小于50nm的直径,但由于反向散射而产生的弥散区可达几个μm以     

AZ31B镁合金可调环形光斑光纤激光焊接试验研究

针对镁合金激光焊接焊缝成形和接头性能差的问题,提出了可调环形光斑光纤激光焊接新工艺。对5 mm厚的AZ31B镁合金对接接头进行了焊接试验,研究了中心激光束和环形激光束功率组合对焊缝宏观成形、显微组织和力学性能的影响规律。结果表明,当中心激光束功率大于环形激光束功率时,施加环形激光束可以显著增大焊缝上部的熔宽;当中心激光束功率小于环形激光束功率时,焊缝上表面和下表面成形均不稳定。在中心激光束作用区域,焊缝熔合线附近未见明显的热影响区和柱状晶区,且等轴晶晶粒较细。在环形激光束作用区域,焊缝熔合线附近存在热影响区和柱状晶区,且等轴晶晶粒粗大。随着环形激光束功率的增大,焊缝中心区的硬度值减小。当中心激光束的功率为2000 W、环形激光束的功率为1000 W时,接头抗拉强度和延伸率最高,接头断裂于焊缝熔合线附近,呈韧-脆混合断裂模式。     

基于纳米针尖反射靶的X射线显微系统

本文利用电化学腐蚀方法制备出曲率半径＜100 nm 的钨针尖,并在 FEI Quantum 600型扫描电镜（ SEM）中作为反射靶材以搭建微焦点X射线显微系统。通过SEM发射电子束轰击纳米钨针尖,以减少电子束和靶材的物理作用区域,进而减小X射线源的光斑尺寸,实现高分辨率的X射线显微成像。采用线对卡来评价系统的最佳成像分辨率,实验结果表明：系统在加速电压30 kV、电子束束流120 nA、SEM的工作距离5 mm、放大倍数为100倍、探测器采集时间为180 s的条件下,可以获得优于1μm的分辨率图像。     

亚波长金属单狭缝填充金属条的聚焦特性研究

在亚波长金属单狭缝聚焦结构的基础上,提出了一种易于集成加工的亚波长金属单狭缝填充金属条的超分辨率聚焦结构。采用时域有限差分法(FDTD)对该结构的聚焦特性进行了仿真分析。通过分析研究聚焦结构参数对聚焦效果的影响,获得了超衍射极限的聚焦光斑,该聚焦光斑的归一化光强I为4.5、焦半径(FWHM)为300 nm(小于λ/2,λ=632.8 nm)。对于±10 nm的尺寸与定位误差对结构的聚焦特性影响甚微。该模型聚焦结构的横向尺寸仅为2.0μm,适用于纳米光子学、集成光子电路等领域,具有较高的应用价值。     

有限衍射X波非线性声场特性研究

X波用于超声成像可以获得很高的帧率，但在线性成像模式下图像空间分辨率相对于传统的聚焦成像有所下降。本文通过时域数值方法求解KZK(Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov)方程，研究有限衍射X波的非线性声场特性。结果表明：无论宽带或限带X波，其非线性声场同样是有限衍射波，并且二次谐波具有比基波更窄的主瓣和更小的副瓣。采用X波的二次谐波进行成像能够在整个成像区域获得更高的分辨率。理论分析验证了数值计算结果。     

超高强度30CrMnSiNi2A钢的激光焊接组织及性能

采用5 kWCO2激光焊接超高强度30CrMnSiNi2A钢,以获得性能优良的焊接接头.利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、显微硬度仪、电子万能试验机和X射线应力测定仪对激光焊接接头的显微组织、硬度、抗拉强度、拉伸断口和残余应力进行了研究.结果表明,焊缝中心区组织为等轴晶,近中心区组织为枝状晶,边缘区组织为粗大的柱状晶,熔合区组织为细长柱状品和细小等轴晶.热影响区(HAZ)组织主要为板条马氏体、贝氏体和少量残余奥氏体;焊缝区主要由α-Fe,NiCrFe,Fe-Ni以及MnSi2等相组成;焊缝区的硬度最高值约为518 HV,HAZ硬度最高值约为560 HV,从HAZ到基材硬度明显下降;焊接接头的抗拉强度平均值为802 MPa,断口均出现在靠近焊缝的母材区;焊接接头的冲击韧性为75.7 J/cm2;焊接接头的残余应力为压应力,焊缝区的残余应力平均值为-17 MPa,热影响区的残余应力平均值为-59 MPa.     

新型制冷Dyson光谱仪设计

为了解决传统Dyson制冷型光谱成像技术由于紧凑结构带来的空间部件重叠、谱线弯曲、色畸变等问题,本文创新性地提出基于传统Dyson光谱仪物面-像面分离设计的思想。根据新型Dyson像差原理,推导了新型Dyson离轴像差理论,依据理论对传统Dyson光谱仪进行改进和优化,设计了一款相对孔径为1/2,口径为50 mm,波段为8~12μm的新型Dyson光谱仪。利用二次成像原理图,完成系统二次成像组结构参数的相关计算,通过像差优化,使系统实现100%冷光阑匹配。设计结果表明:系统的谱线弯曲小于20μm,色畸变小于35μm,光谱分辨率优于80 nm,系统奈奎斯特频率在17 lp/mm处接近衍射极限。