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[硕士论文] 林恩
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着空天技术的发展,卫星小型化已经成为当代卫星的重要趋势。在小型化过程中,推进系统是设计的关键点。基于表面等离子体技术的光推进,能够为皮纳卫星提供卫星所需的非常小的力来保持姿态稳定、定向以及轨道修正。因其质量轻,零功耗,制造成本低等优势,成为国内外研究的热点。
  本论文由以下几个部分组成:
  首先介绍了光推进器的研究背景,意义。从光能对粒子作用力的角度出发,引出本文要研究的基于表面等离子体的光推进器,阐述了目前该推进器研究现状、存在问题以及应用前景。其次描述了基于表面等离子体的光推进器的基本原理,对比分析两种不同纳米结构(等腰梯形结构,阶梯梯形结构)光场能量耦合强弱,模拟二者的场梯度分布情况,并通过仿真得到结构尺寸,狭缝宽度的变化与光场耦合增强的关系。
  接着从理论推导、公式计算角度给出设计得到的光推进纳米结构阵列的两个重要参数,比冲和推力。并和发展比较成熟的电推进器和化学推进器做了对比,说明光推进器具有零功耗、轻品质、小体积、高比冲等优点,但同时也指出光推进器实现技术难度大,推力比较小,且仍处于方案讨论和原理试验阶段。
  最后详细的介绍了光推进纳米阵列结构的制备工艺,制作出了目前为止尺寸最小的光推进阵列结构,对该推进器阵列结构的暗场能量分布、光耦合特性做了表征。并给出光推进纳米结构阵列样品的整体实验测试方案。最后对本论文的主要工作做了小结,针对光推进器研究过程中出现的问题展望了纳米等离子体推进器课题的下一步研究工作。
[硕士论文] 王重阳
等离子体物理 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:科学研究中,当面对一个复杂行为的物理系统时,在通过理论或实验手段探究系统物理行为之外,通过计算机利用数值模拟方法来模拟计算复杂的物理问题,逐渐成为研究和解决这类问题的有效方法。自20世纪70年代以来,计算机技术以及粒子模拟方法的日益成熟,使得在面对理论或者实验难以解决的物理问题时,计算机模拟发挥越来越重要的作用。尤其是在缩短科研周期、减少验证性实验、降低经费开销等方面,粒子模拟方法贡献巨大。在对电真空器件的模拟研究中,常需要做出有限的封闭的计算空间来模拟器件的腔体结构,这就要求考虑各种各样的边界条件。其中,吸收边界使得电磁波向外传播时被吸收而无反射,在模拟过程中扮演了重要角色。因此,在具有自主知识产权的电磁粒子模拟软件CHIPIC中实现吸收边界模块就具有很重要的现实意义。本文主要工作如下:
  首先,对粒子模拟软件CHIPIC做了简单介绍,并针对其吸收边界算法进行了理论上的分析。根据程序流程图在三维建模平台上实现吸收边界模块,并建立电偶极子、磁绝缘线振荡器两个实例对吸收边界模块进行验证,最后的模拟结果表明了吸收边界模块的正确性。
  其次,根据对高功率电真空器件的研究模拟需要,改善基于中心差分的吸收边界算法,推导吸收边界算法在时偏算法、HIGH-Q算法下吸收边界区域中的场更新迭代公式,并在CHIPIC软件中实现。最后模拟计算返波管模型,计算结果与中心差分算法下的仿真数据相对比,结果表明CHIPIC软件吸收边界模块在这两种算法具有良好的实用性。
  最后,详细研究了在粒子入射到吸收边界中产生的回流现象,从数值计算模拟的网格层面出发,得出回流现象的原因是由于在算法上对粒子和电磁场的差别性处理,导致粒子所带的电荷在为后一层网格处堆积产生反向场,最终引发了回流现象。为解决这一问题,根据电流连续性方程,对粒子进入吸收边界后的迭代方程进行推导,确定电导率参数,对吸收边界算法进行了修正。采用修正的吸收边界模块,建立二极管、140GHz回旋管等实例进行模拟验证,与MAGIC的对比结果表明该方法的实用性。
[博士论文] 杨有维
物理电子学 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:太赫兹科学技术具有重大的应用前景,是当今科学研究领域的重大热点。而太赫兹源又是太赫兹科学技术研究的关键,在众多的太赫兹源中,电子回旋脉塞具有高功率、高效率的特点,是一种重要的太赫兹源。目前在国际上,美国、俄罗斯、欧洲、日本等国家在电子回旋脉塞的研究方面理论和技术都较为成熟,而我国与之相比还有比较大的差距。
  回旋行波管作为一种特殊的电子回旋脉塞原理器件,在高功率雷达、微波毫米波通讯、精确武器制导、粒子加速器等领域具有广阔的应用潜力。但是,回旋行波管很容易受到各种不稳定性寄生振荡的干扰,故相对于回旋振荡管和回旋速调管而言,回旋行波管的发展相对滞后。特别是当工作频率进一步提高至太赫兹频段时,往往需要采用更高阶的模式来维持回旋行波管的功率容量,但是工作在高阶模式也意味着模式竞争更为严重。因此,能够有效抑制寄生振荡的高频结构一直都是回旋行波管研究的重要方向之一。
  从回旋行波管的物理本质出发,本文总结了回旋行波管设计中的关键问题和回旋行波管高频结构的发展。采用了具有模式选择特性的高频结构,即准光波导结构,并研究了其场分布及衍射损耗的特点,分析了其中比较特殊的高频结构,即共焦波导结构,并将其色散关系与圆波导进行了对比,阐述了准光波导模式密度较圆波导更稀疏的特点。
  随后,本文基于单粒子理论建立了准光回旋行波管的线性理论,获得了其初步的工作参数,计算得到了其线性增益及带宽。介绍了回旋行波管中的不稳定性,包括绝对不稳定性、回旋返波振荡、反射振荡以及起始损耗等物理概念。详细研究了准光回旋行波管中主要竞争模式的返波振荡,计算了准光回旋行波管中可能出现的起振电流,并与圆波导的情况进行了对比。结果表明:由于准光波导衍射损耗的存在,其模式密度较圆波导稀疏,故模式竞争较圆波导得到很大缓解;与此同时,准光波导回旋行波管相关模式的起振电流较圆波导中有关模式高的多,这意味着,相较于传统的圆波导回旋行波管,准光回旋行波管具有更大的稳定工作在高阶模式的潜力,从而大大提高了准光回旋行波管的功率容量。
  之后,本文中推导了直角坐标系中的非线性注波互作用理论,包括具有相对论效应的电子运动方程和高频场方程。推导的方程为稳态多模非线性方程组,并根据具体的互作用模拟对其进行数值处理。在本文的数值计算中,我们仅采用了单个模式,结合具体的边界条件、初始条件并考虑一定的速度零散,编制了0.34THz准光回旋行波管的互作用程序。在注波互作用的数值计算中,我们考虑了准光波导中的衍射损耗和欧姆损耗,并采用了能量守恒定律验证数值计算的准确性。针对准光波导的特点,探讨了采用特殊电子枪的可能性,并将之与传统电子枪的数值计算结果进行了对比,结果显示采用扇形电子枪具有提高效率、缩短互作用长度等特点。
  最后,鉴于现有的实验条件,对0.17THz准光回旋行波管进行了理论和仿真研究,仿真研究包括输入耦合器、输出耦合器以及扇形电子枪,探讨发射带的变化对电子枪性能的影响。仿真结果表明,0.17THz准光回旋行波管的输入耦合器、输出耦合器设计均具有较好的工作性能。而在电子枪的仿真研究中,发现发射带的变化对电子枪工作性能的影响非常小,扇形电子枪在准光回旋行波管的设计中具有一定的实用潜力。
[博士论文] 舒国响
物理电子学 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:毫米波技术在5G通信、安检成像、雷达探测、电子对抗以及材料检测等军民领域具有巨大的应用前景。毫米波放大器/振荡器是毫米波技术的重要组成部分,具有重大的研究价值。作为毫米波源的解决方案之一,毫米波真空电子器件近年来获得了较为广泛的关注。国内外研究人员在毫米波低频段(30-100GHz)对真空电子器件展开了深入的研究,取得了较大的进展,初步具备了一些比较成熟的解决方案。为了进一步提高工作在毫米波低频段真空电子器件的整管性能,需要对一些新型的真空电子器件展开深入研究,比如带状注器件。在毫米波高频段(100-300GHz),毫米波源仍然处于探索阶段,大功率小型化毫米波源目前比较匮乏,需要世界各国科研工作者的努力探索。基于真空电子器件在毫米波低频段和高频段的研究现状,本论文做了以下两个方面的工作:(1)在毫米波低频段,对Q波段(30-50GHz)带状注行波管的高频系统进行了深入研究,致力于整管性能的提升,以获取大功率紧凑型的毫米波放大器。(2)在毫米波高频段,对0.2THz的带状注扩展互作用振荡管进行了研究,提出利用赝火花带状电子注进行驱动,致力于为大功率小型化的毫米波太赫兹振荡源提供可能的解决方案。
  和传统圆形注行波管相比,带状注行波管具有大功率输出的特点;和回旋行波管相比,带状注行波管具有小型化的优点。因此,带状注行波管是一个具有巨大发展潜力的毫米波放大器。然而带状注行波管的研制目前尚未成熟,存在诸多的研制挑战和困难。对于带状注行波管的研究,本论文主要集中在高频系统方面,由本论文的第2-4章构成。第2章对带状注行波管的输入输出结构进行了研究,为带状注行波管提出了四种新型的输入输出耦合器:(1)L形分支波导耦合器及其变形结构;(2)Y形分支波导耦合器及其变形结构;(3)多分支波导耦合器;(4)单分支波导耦合器。以上结构主要是通过以下两种创新思路获得的:(a)将其它领域广泛应用的耦合器引入到带状注行波管中;(b)在传统结构的基础上,通过引入反射腔、对称谐振腔以及介质吸波材料等方式进行性能的改进。利用理论分析、模拟仿真和毫米波冷测等手段对以上几种结构进行了分析。和发表文献中的耦合器相比,以上几种耦合器不仅在电性能上得到了较大提升,比如超宽频带,而且在结构性能方面也得到了很大提高,比如大的电子注通道以及紧凑的结构。所提出的几种输入输出耦合器均能很好地用于带状注行波管的注波分离/汇合。
  第3章对带状注行波管慢波结构的带宽提升、效率提高以及稳定性进行了专题研究。对慢波结构的工作特性进行了深入的理论分析。提出采用双模工作的思路来提升工作带宽。PIC模拟结果表明:双模工作将工作带宽由9GHz扩展至15GHz。对高频系统进行了冷测实验,模拟结果和实验结果在趋势上吻合。对整管进行了热测实验,在两个模式对应的频点上均测到了输出功率,证实了双模工作的可行性。在传统交错栅慢波结构的基础上,提出了电子注通道曲线轮廓的改进结构。PIC模拟结果表明:输出功率、增益和效率分别提高了1kW、3dB和2%。另外,还对提升效率和增益的其它方法进行了研究,包括窄带高效和相位重匹配等方法。研究表明:这几种方法均能够很好地提高整管的效率和增益。对注波互作用的反射振荡和返波振荡进行了研究,并提出了相应的振荡抑制方案。提出了一种新型的介质衰减器,该衰减器能够有效抑制振荡的同时也大大降低了工程实现难度。
  低损介质材料,比如氧化铍、Al2O3陶瓷和蓝宝石,被广泛应用于带状注行波管的高频系统中。介质材料复介电常数的精确测量对于带状注行波管高频系统的设计具有很好的指导意义。在介质材料的测试中,低损介质材料的测试难度非常大,具有重大的研究价值。本论文研制了一套低损材料准光腔复介电常数测试系统。传统准光腔复介电常数测试系统,通常利用双孔耦合测传输的方法获取S21曲线。本论文提出利用单孔耦合测反射的方法获取S11曲线,从而简化了准光腔的耦合结构,利于加工和装配。为了验证该方案的可行性,对准光腔进行了深入的理论分析以及模拟仿真,设计了一个W波段的准光腔。基于研制的准光腔,搭建了一套复介电常数测试系统,对蓝宝石窗片材料进行了测试。本文测试结果和发表文献测试结果相吻合。
  对于0.2THz带状注扩展互作用振荡管的研究,主要是提出了一种新的创新思路,并对该思路进行了初步的探索研究。当工作频率提升至毫米波高频段乃至太赫兹波段时,电子注电流小、铜损大、加工装配难度大、电子注聚焦难度大等一系列问题将会变得更加严重。为了减小这些问题所带来的不利影响,本学位论文提出结合等离子体阴极电子枪(超高电流密度、离子通道聚焦)、带状电子注(大的电子注面积)以及扩展互作用振荡管(单位长度增益很大、注波互作用长度短、结构紧凑)的各自优势,形成优势互补,以期获得一个大功率小型化的毫米波太赫兹脉冲源。为了验证这个构思,本学位论文做了以下几个工作:(1)对等离子体阴极电子枪进行了实验研究,并对赝火花带状电子注的特性进行了初步研究;(2)优化设计了一个高频系统,并进行了加工和冷测,测试结果在趋势上和模拟结果基本吻合;(3)对整管进行了装配以及初步的热测实验,在热测实验时探测到了毫米波信号。
[硕士论文] 霍泽娟
无机化学 兰州交通大学 2017(学位年度)
摘要:近年来有机光电探测(PD)器具有柔性、低功率、大面积探测、响应速度快、可室温下进行探测工作等优点,已成为科学家研究的热点。异靛蓝在聚合物中是常用的受体单元,将异靛蓝中的苯环用噻吩取代得噻吩-异靛蓝,该分子中噻吩的S原子与内酰胺基中羰基的O原子通过非键相互作用可提高单体的共面性使光谱红移和电子迁移率提高。因此,本论文设计和合成一系列窄带隙噻吩-异靛蓝基的聚合物和有机小分子,有利于制备出宽光谱响应高灵敏度的光探测器。
  本论文第二章我们通过Stille偶联反应得到六种噻吩-异靛蓝基的聚合物。(1)聚合物PTIIG-T(光学带隙(Eg)=0.91 eV)、PTIIG-TT(Eg=0.92 eV)、PTIIG-DT(Eg=1.00 eV)、PTIIG-DT24(Eg=1.06 eV)、PTIIG-BDT(Eg=1.01 eV)和PTIIG-IDT(Eg=1.11 eV)的光谱响应范围分别为300~1360、300~1300、300~1100、300~1100、300~1200和300~1100nm。(2) PTIIG-TT/PC61BM在零偏压下,以PFN和CdS做阴极传输层测得暗电流密度分别为5.0×10-9和1.3×10-9 A/cm2,当活性层为PTIIG-TT/PC61BM(1∶1),PFN(CdS)做阴极传输层在波长800 nm处EQE为1.6(1.0)%,探测率为2.6×1011(3.1×1011) Jones。PTIIG-DT/PC61BM在零偏压下,暗电流密度为2.4×10-8 A/cm2,在波长800 nm处EQE为9.6%,探测率为7.9×1011 Jones。PTIIG-DT24/PC61BM在零偏压下,以PFN和CdS做阴极传输层暗电流密度分别为4.1×10-8和1.3×10-8 A/cm2,当活性层为PTIIG-DT24/PC61BM(1∶2),PFN(CdS)做阴极传输层在波长800nm处EQE为0.5(0.1)%,探测率为2.7×1010(9.6×109) Jones。PTIIG-BDT/PC61BM在零偏压下,暗电流密度为3.1×10-9 A/cm2,在波长800nm处EQE为0.8%,探测率为1.9×1011 Jones。
  论文第三章我们通过Suzuki反应合成两种溶解性较好的有机小分子TIIG-2Py和TIIG-2PCN。(1)化合物TIIG-2Py(Eg=1.57 eV)和TIIG-2PCN(Eg=1.62 eV)的光谱响应范围均为300~800 nm;(2)当光学活性层为TIIG-2Py/PC61BM且以PFN做阴极传输层测试光伏性能时,器件的PCE最高为1.88%,以CdS做阴极传输层时测得PCE为1.39%。(3) TIIG-2Py/PC61BM和TIIG-2PCN/PC61BM在零偏压下,以PFN(CdS)做阴极传输层暗电流密度分别为9.1×10-9(2.5×10-8)和2.1×10-8(1.4×10-9) A/cm2。当活性层为PTIIG-2Py/PC61BM(1∶1),PFN(CdS)做阴极传输层在波长600nm处EQE为33.0(28.4)%,探测率为3.0×1012(1.5×1012) Jones,当活性层为PTIIG-2PCN/PC61BM(1∶2),PFN(CdS)做阴极传输层在波长600nm处EQE为4.6(4.9)%,探测率为2.7×1011(1.1×1012) Jones。
  论文第四章我们通过Stille偶联反应合成2种溶解性较好的三元共聚物PTIIG-T-ID和PTIIG-IDT-ID。(1)聚合物PTIIG-T-ID(Eg=0.95 eV)和PTIIG-IDT-ID(Eg=1.11 eV)的光谱响应范围分别为300~1300和300~1100 nm;(2)材料PTIIG-IDT-ID/PC61BM在室温和零偏压下,暗电流密度分别为1.4×10-9 A/cm2,在波长800 nm处EQE为0.8%,探测率为2.5×1011 Jones。
[硕士论文] 赵景川
材料化学工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:白光LED由于具有能耗低绿色环保等优势被称为第四代光源,其在照明领域的持续发展吸引了广大科研工作者,并且在市场上的潜力不断扩大。在LED用三基色荧光粉中,红色荧光粉用量最多,但是红色荧光粉的稳定性以及效率等方面亟需改善,所以,研究高性能红色荧光粉,是目前白光LED荧光粉研究中的重点。
  在本文中,我们采用溶胶-凝胶法首先制备了ZnTiO3基质和Zn1-xTiO3∶xEu3+荧光粉,通过X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等分析研究了样品的物相结构和微观形貌。结果表明,ZnTiO3基质和Zn1-xTiO3∶xEu3+样品都是偏六方相结构。荧光光谱表明Zn1-xTiO3∶xEu3+荧光粉的激发峰峰位分别在393nm和464nm处,发射峰在615nm处。研究表明,当Eu3+掺杂浓度为2 mol%,煅烧温度为700℃,保温时间为4h时,样品的发光强度最大。样品Zn0.98TiO3∶0.02Eu3+的色坐标为(x=0.673,y=0.327),十分接近于国际照明协会NTSC规定的纯红色坐标(x=0.670,y=0.330),具有较高的色纯度。
  通过在Zn0.98TiO3∶0.02Eu3+荧光粉中添加不同浓度的碱金属离子A+(A=Li、Na、K),研究其荧光增强效应。荧光光谱表明添加碱金属离子Li+、Na+、K+的掺杂对ZnTiO3∶Eu3+荧光粉的发光强度均有不同程度的提高,其中添加Li+对Zn0.98TiO3∶0.02Eu3+荧光粉的发光强度提高最为明显,约是没掺杂碱金属离子样品发光强度的2.14倍。Na+和K+的掺杂分别提高了1.55倍和1.45倍。
  采用溶胶-凝胶法制备了Sr1-xTiO3∶ xEu3+以及Sr1-xTiO3∶ xEu3+,yA+荧光粉。XRD和TEM图表明样品SrTiO3基质和Sr1-xTiO3∶xEu3+都呈现立方相结构。激发光谱表明Sr1-xTiO3∶xEu3+荧光粉在465nm波长的光激发下,可以发射出峰值在580nm,591nm和617nm波长的光,在Eu3+和碱金属离子掺杂浓度为4 mol%时,样品的发光效果最好。其中K+的引入对SrTiO3∶ Eu3+样品发光性能提高幅度最大。
  用第一性原理模拟计算了Eu3+掺杂、和Eu3+/Li+共掺杂的ZnTiO3和SrTiO3电子结构及光学性质.计算结果表明:Eu3+掺杂和Eu3+/Li+共掺杂的带隙有所降低,这大概是因为有一些Eu4f的杂质态出现在禁带。Eu3+/Li+共掺杂的协同效应增强了各电子之间的耦合作用,促进了体系间能量的传递,从而增强发光强度。另外,光学吸收谱表明了Eu3+/Li+共掺杂的ZnTiO3和SrTiO3出现了明显的光吸收红移现象,并在低能区显示出更强的光吸收能力,这些结果均表明Eu3+/Li+共掺杂的协同效应能很好的增强在可见光区域的发光强度,与实验结果相吻合。
[硕士论文] 高尚政
电子科学与技术;物理电子学 东南大学 2017(学位年度)
摘要:行波管(TWT,Traveling Wave Tube)是一种重要的微波真空功率放大器件,具有宽带宽、高增益、大功率和长寿命等特点,广泛应用于雷达、通讯、导航系统和电子对抗等国防工程和军用电子装备中,被称为武器装备的“心脏”。行波管噪声特性是行波管在卫星通信、雷达通信等高通信质量要求场合的重要考虑因素。随着计算机仿真计算能力的提高,通过仿真来进行行波管结构和功能设计已成为重要的行波管设计手段。目前但仍未见有具备噪声性能仿真能力的商用软件。
  针对上述问题,本文提出并建立了行波管电子枪噪声特性时域仿真模型、研究了基于仿真的电子枪噪声性能分析方法及其应用,主要内容包括:
  在课题组已有的非时域电子枪噪声性能仿真软件模块(EGunNoiseSim1.0)的基础上,提出并建立了具有时域仿真能力的电子枪区噪声性能仿真软件模块(EGunNoiseSim2.0),其由增加了发射电子初始角速度随机性仿真能力的噪声源模块、电子枪建模模块、初始电磁场求解模块、基于时域有限差分法的电磁场更新模块、边界处理模块、粒子轨迹求解模块和空间电流密度场更新模块组成;编写了电子枪噪声参数求解模块,可基于仿真结果对噪声电流、电压的噪声功率谱密度、噪声功率及噪声波阻抗等噪声特性参数进行求解,以方便对电子枪噪声特性的研究。
  使用EGunNoiseSim2.0对前人文献中给出的电子枪实例进行了电子注轨迹仿真,并与文献中给出的仿真与试验结果及CST仿真结果进行了对比,初步验证了本文编写程序的功能和正确性。
  此外,使用本文编写的程序初步探究了电子枪工作参数和电子枪结构参数对电子枪噪声性能的影响。仿真分析表明:噪声电流功率/功率谱密度随着温度的增大而增大,噪声电压功率/功率谱密度随温度的变化关系不明显;噪声电压功率/功率谱密度随着聚焦角度的增大而增大,噪声电流功率/功率谱密度随着聚焦极角度的增大先减小后增大;噪声电压功率/功率谱密度和噪声电流功率/功率谱密度都随阴极曲率半径的增大先减小后增大;噪声电流功率/功率谱密度随着阳极孔径半径的增大而增大;噪声电压功率/功率谱密度随着阳极孔径半径的增大而减小。
  本文工作为行波管电子枪噪声性能分析与设计提供了一种比较有效的仿真分析手段。
[硕士论文] 叶冲
材料工程 广东工业大学 2017(学位年度)
摘要:在自然界和工业产品中,经常碰到各种碟状胶体悬浮液体系,例如粘土、沥青、红细胞以及碟状液晶太阳能电池。他们在自然界中含量丰富,并且在工业上已经得到广泛地应用。作为软物质,碟状胶体对外界的影响非常敏感,施加一点电场或者磁场就能改变其物理化学性质。本研究以厚度均一,直径大小可控的单层磷酸锆(ZrP)碟片为模板碟状胶体体系,研究外加磁场对碟状胶体产生的影响。对于较大粒径的(500nm~2000nm)磷酸锆晶体,其制备方法已经非常成熟,制备出来的晶体形貌规整粒径可控。但对于小粒径(<500nm)的磷酸锆晶体,目前使用的回流法还存在一定缺陷,用微波辅助加热对小粒径的晶体制备进行了研究。具体工作如下:
  (1)研究了微波水热法制备磷酸锆晶体。通过控制反应物配比、反应温度以及反应时间,制备了不同形貌和粒径大小的颗粒,利用红外、XRD、SEM、DLS以及 TEM对其进行表征,获得了适宜的反应物配比和温度,并通过温度改变其粒径大小。将制备的颗粒与传统的回流法以及水热法产物进行了比较。得出的结论如下:使用微波水热法制备小粒径(<500nm)的磷酸锆晶体,温度200℃时氧氯化锆为2g与20mL磷酸(浓度15M)反应制备的磷酸锆形貌最好。在反应时间在3~12分钟之间,反应时间增长,获得的磷酸锆晶体粒径变大,时间超过12min以后,粒径变化不明显。与其他的制备方法相比较,微波水热法反应时间更短,且相同粒径大小下制备成的晶体的形貌规则程度以及结晶度要稍好于回流法。
  (2)利用 TBAOH将磷酸锆晶体剥离成单层磷酸锆碟状胶体液晶,研究了外磁场对碟状液晶的影响。结果过表明:外加磁场能使磷酸锆碟状液晶向列相(N相)由多畴结构变为单畴结构,干涉色由多种颜色变为一种均一的颜色。通过对参照Michel-Levy表,能够知道 N相磁场下干涉色的相位差,并进一步计算出双折射率。选用体积分数为2.8%时悬浮液作为研究模板,测出的双折射率为绝对值为0.00110±0.00005。通过理论计算绘制出,双折射率与np–n(np、n分别表示溶质与溶剂的折射率)的函数关系式。结果表明,实验结果与计算相吻合。N相由多畴结构变为单畴结构,是因为磁场改变了磷酸锆碟片的取向,这是因为碟片具有磁各向异性(Δχ)。通过实验发现磷酸锆碟片对磁场具有正响应(Δχ>0),在磁场中碟片法线方向平行于磁场方向。通过进一步计算,得出磷酸锆碟片的磁各向异性Δχ≈1.23±0.25×10-20J/T2。盐的加入可以抑制碟片间的电荷相互作用,使其重力场下的浓度梯度更加明显。和理论预测一样,磷酸锆单片悬浮液N相中可以形成 Michel-Levy色带,但与预测不同之处发现除了重力以外还需要额外的磁场。
[硕士论文] 翁婷
应用化学 苏州科技学院;苏州科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着纳米科技的飞速发展,单一功能的纳米材料已经不能满足生物医学方面的需求。磁性荧光纳米复合材料既具有磁性又具备荧光性能,能够解决单一荧光标记物在标记后无法分离的难题,有望在生物、医学、化学等的交叉领域中有出色的表现。所以,将荧光量子点和磁性纳米材料的结合有着重要的实际意义。其中,荧光材料的选择及其与磁性材料的连接方式成为磁性荧光纳米复合材料研究的重点。碳量子点(CQDs)具有极高的荧光强度和稳定性,并且相比较传统的半导体量子点还具备天然的生物相容性和环境友好性,可以广泛应用于生命科学领域。本文探讨了碳量子点CQDs制各及其优化,制各了磁性纳米粒子Fe3O4并且对其进行表面官能团修饰,再分别和CdSe、CQDs两种量子点在吸附、氢键和键合的作用下连接,得到了两种磁性荧光纳米复合材料,并对产物进行一系列的表征。
  (1)分别通过油浴和高压反应釜设备制备碳量子点,从红外结构、荧光发光强度和稳定性三个方面比较CQDs的性质,结果表明高压反应釜制备的碳量子点性能较优越。将高压反应釜制备的碳量子点进行氨基化,探讨氮源种类、氮源的加入量、氮源加入顺序、反应温度和反应时间对其荧光性能的影响。通过荧光显微镜和透射电镜表征,发现两者分散性良好、发光性能优异,粒径均一,其中氨基化碳量子点荧光发光效果更好、量子产率更高,因此应用空间更为广泛。(2)用阿伦膦酸钠修饰Fe3O4,并进一步用氨丁三醇(Tris)改性。3-巯基丙酸修饰CdSe,并且在量子点表面引入大量的羧基,从而又可作为联结剂和保护剂,与表面富含羟基的Fe3O4颗粒发生脱水缩合反应,制备出Fe3O4/Alendronate@CdSe和Fe3O4/Alendronate/Tris@CdSe磁性荧光双功能复合材料。对所得的两种复合产物进行一系列表征,结果表明:Fe3O4/Alendronate@CdSe和Fe3O4/Alendronate/Tris@CdSe颗粒同时具备超顺磁性和荧光性能,其中Tris改性后的复合纳米粒子的荧光强度明显增强,但是受Fe3O4淬灭作用的影响,Fe3O4/Alendronate@CdSe和Fe3O4/Alendronate/Tris@CdSe的荧光量子产率都较低,还需要进一步的改进。
  (3)采用壳聚糖(CS)包覆Fe3O4,通过摇床反应连接碳量子点,成功制得磁性荧光双功能纳米微粒Fe3O4/CS@CQDs。结合荧光显微镜、TEM、VSM等表征手段,可以发现上述纳米复合物具有良好的相对荧光强度及磁响应性,粒径均一,分散性良好。这种碳量子点磁性纳米材料无毒且生物相容性高,可以取代半导体量子点磁性纳米材料并广泛应用于药物分离、可视化、靶向治疗等生命科学领域。
  (4)以聚多巴胺(PDA)修饰Fe3O4,聚多巴胺包覆Fe3O4并引入氨基,不仅增强了Fe3O4纳米粒子的分散性及生物相容性,且首次作为联结剂使Fe3O4纳米粒子与碳量子点连接,制得一种无毒性的碳量子点磁性纳米材料Fe3O4/PDA@CQDs。通过红外、XRD、TEM、VSM、荧光分光光度计及荧光显微镜等对所合成的磁性荧光纳米微粒进行结构和性能的表征。结果表明,Fe3O4/PDA@CQDs粒径均匀且分散性好,荧光性能优异,磁感应性良好。这种碳量子点磁性纳米材料可以取代传统的半导体量子点磁性纳米材料,并且在生物学、材料学、医学等方面得以广泛应用。
[硕士论文] 文林
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:真空电子器件作为微波电子系统的核心器件,在国防和国民经济领域有广泛应用。在新型真空电子器件的研究过程中,涉及新的、复杂的非线性问题,常规参量化模拟无法得到准确结果,但此类问题可由粒子模拟(PIC)方法得到准确描述。
  PIC方法已经成功应用于真空电子器件的研制中,但此方法由于其模拟过程耗时长、效率低而导致其发展受限。考虑到 PIC方法的天然并行性,对其进行并行加速是消除其应用限制的可行途径之一。
  目前,多核计算机得到普及,Intel线程构建模块(TBB)作为并行开发工具,可以充分利用多核处理器资源,在不破坏已有模拟程序的情况下,实现对程序模块的并行优化,极大地保证了对现有模拟程序的充分利用,且兼容性良好。
  因此,本文以PIC方法和多核Intel TBB并行技术为基础,先对真空电子器件进行串行模拟,并使用粒子模拟软件MAGIC进行验证,然后再对串行模拟程序作多核TBB并行优化。主要内容包括:
  1.介绍课题的背景和意义,概述真空电子器件、PIC方法以及加速模拟的发展动态;
  2.综述现有的并行计算,阐明Intel TBB线程构建模块的并行优势,并对其作简单介绍;
  3.详细阐述二维直角坐标系下的电磁粒子模拟(2D XY PIC)算法。主要包括:电磁场计算、推动粒子运动以及电流密度计算等;
  4.以上述电磁粒子模拟算法为基础,完成程序的编写、调试与测试;并利用模拟软件MAGIC进行对比验证;建立电磁粒子模拟程序的多核TBB并行加速方案,完成程序的并行及优化;
  5.通过对比串、并行程序的计算结果,验证了并行程序的准确性,并对多核TBB并行性能进行分析。
[硕士论文] 许长鹏
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:太赫兹(Teraherz)辐射指的是频率在0.1~10THz范围内的电磁波辐射,其波长的范围是3um~3mm,从频谱上看,太赫兹辐射波在毫米波和红外线,大于无线电波频率,小于光波的频率。作为一种新兴的前沿科学,太赫兹技术已经应用在安全检查、环境监测、航空航天、太赫兹通信、无损检测、材料科学和医学成像等许多领域,受到世界各国科学家的广泛重视。
  作为利用太赫兹技术的先决条件,就是能稳定和有效的产生太赫兹信号,这个条件是限制太赫兹器件发展的关键因素。目前,返波管,也被称为返波振荡器,被认为是产生太赫兹波最有前景的真空器件,具有可以小型化、宽电子调谐、造价低的特点。而慢波结构是返波振荡器中最核心的部分,它的主要功能是交换电子束中电子和电磁场中的能量,是影响返波管性能好坏和各项参数的重要部分。因此,一种合适的互作用慢波结构对于返波管的高频振荡系统来说至关重要。
  本文主要设计了一种拥有新型金属绕线慢波结构的返波振荡器,使其工作在0.3THz频段,使其在整体上具有结构新颖、低造价、容易组装的特点,在性能上具有高输出功率、高耦合阻抗、低工作电压和低工作电流密度等特点。本文也详细介绍了该结构的设计过程。为了体现该绕线返波管良好的性能,本文中还设计了返波管的输出和匹配结构,之后利用3-D电磁仿真模拟软件 CST(Computer Simulation Technology)对整体结构进行仿真,并通过优化得到了最优的冷腔和热腔的测试参数。在冷腔仿真方面,得到了色散曲线、耦合阻抗、电场大小和分布、S参数等参数,在热腔方面,得到了输出功率、能量变化过程等参数。另外,该返波管还可以适用于不同的电子发射方式,例如传统的热阴极电子枪和赝火花放电产生电子的方式,分析了不同的电流密度对输出功率的影响。最后,当工作电压为1.2kV,工作电流密度是94A/cm2,电流幅值大小为50mA的电条件时,这种拥有新型的绕线慢波结构的返波管可以得到输出功率大于154mW,工作频率在335GHz,电子调谐带宽超过24GHz的结果。
  该研究成果对于太赫兹源器件结构种类的扩展具有潜在的应用价值。
[硕士论文] 夏丰田
材料工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:光子晶体是一种超材料,其独特的结构可以形成光子带隙,对电磁波进行调控。利用此原理我们可以将功能材料通过分子印迹技术与光子晶体结合,制备出具有响应功能的光子晶体材料,把刺激响应材料在应答过程中发出的化学信号或者体积等变化转化为光学信号,便于检测,这在传感和检测领域有着十分广阔的应用前景。光子晶体的特殊结构还可以对量子点的荧光性能进行调控,孔穴结构可以使荧光过程的热交换效率变高,从而增强量子点的荧光性能,这对于生物标记和半导体器件领域也有重要的意义。本文具体的研究内容和结果如下:
  采用stober法在氨水提供的碱性条件下水解TEOS形成SiO2微球,得到的微球单分散性好、粒径可控,采用乳液聚合法聚合苯乙烯单体制备聚苯乙烯微球,得到的微球单分散性好、球形度高,采用垂直沉降自组装法使微球在溶剂挥发的过程中自组装于基片上,形成蛋白石结构光子晶体结构,光子晶体的表面完整、无明显缺陷、结构色明显,适合作为反蛋白石结构光子晶体的模板材料。
  将分子印迹技术引入光子晶体材料,制备出甲基丙烯酸反蛋白石结构的光子晶体。经测试,反蛋白结构光子晶体对温度、溶剂浓度和盐离子浓度都具有响应功能,随着温度的升高衍射峰红移,强度增高;随着乙醇溶剂浓度的升高衍射峰强度变高;随着盐离子浓度增加衍射峰蓝移。以丙烯酰胺为功能单体制备出光子晶体水凝胶,凝胶作为骨架材料在发生膨胀及收缩时会直接影响微球的晶格间距,从而改变结构色,经测试其对温度以及PH具有响应效果,并且衍射峰的变化较大,颜色变化肉眼可以识别。
  采用水溶液合成法制备CdTe量子点水溶液,量子点的粒径大小随着回流时间增加而变大,并且发射光谱红移。调节到不同的浓度得到了最佳荧光效果浓度为1mmol/L。将量子点与光子晶体结合形成复合薄膜,比较荧光性能发现光子晶体的结构可以提升量子点的荧光强度。
  综上所述,本文成功制备出了SiO2和聚苯乙烯蛋白石结构光子晶体,优化了反应条件,进行了性能研究;制备出甲基丙烯酸反蛋白结构光子晶体,并对其进行了刺激响应测试;制备出了CdTe量子点并将其与光子晶体的特殊结构结合,对其荧光性能的调控进行研究。希望我们的工作可以在光子晶体领域提供借鉴方法,并拓展其在检测传感领域的应用。
[硕士论文] 袁丽婷
化学工程与技术 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:能量转移是受激发的供体将激发态能量传递给基态受体的一种动态过程。能量转移按照辐射方式不同可以分为两大类,一类是辐射能量转移,另一类是非辐射能量转移。辐射能量转移导致能量以光子形式释放,而非辐射能量转移是供体与受体之间发生非辐射能量转移。尽管能量转移种类众多、机理复杂,但是应用能量转移作为有效的实验手段,可对多种荧光物质的荧光性能进行有效调控,本论文选择具有良好荧光特性的CdSe/CdS为研究对象,分别采用金/银双金属纳米粒子与支化酞菁锌为外源性荧光调控物质,以能量转移(金属增强荧光(Metal Enhanced Fluorescence)和荧光共振能量转移(Fluorescence Resonance Energy Transfer))为机制,系统研究能量转移调控下CdSe/CdS的荧光性能。
  (1)通过Ag/Au双金属纳米粒子调节CdSe/CdS的荧光。贵金属纳米粒子由于具有纳米尺寸表现出局部表面等离子共振(LSPR)效应。当在一定频率的光场作用下,金属纳米粒子吸收荧光分子以及激发光光子的能量,导致金属纳米粒子的表面等离子激元发射,使金属表面等离子体与荧光分子发生耦合作用。第一步合成不同粒径的Ag/Au双金属纳米粒子,将合金纳米粒子直接置于CdSe/CdS周围,发现CdSe/CdS的荧光出现淬灭,并随着纳米粒子尺寸的增加,淬灭效果越明显。其次在Ag/Au双金属纳米粒子表面组装一层光学透明的二氧化硅,发现其可以显著增强量子点CdSe/CdS的溶液荧光。
  (2)在第一部分中,采用调节CdSe/CdS的荧光效果并不佳,通过很多学者研究报道知道,采用荧光分子也是可以调节CdSe/CdS的荧光,酞菁锌则是一种良好的荧光分子,采用具有双波段发射的酞菁锌调节CdSe/CdS的荧光,发现在CdSe/CdS周围引入酞菁锌,可以使CdSe/CdS稳定存在,并制备出具有多波段发射的CdSe/CdS/支化酞菁锌纳米杂化材料。
  (3)在上部分中制备的多波段发射的CdSe/CdS/支化酞菁锌纳米杂化材料中,我们又研究了酞菁锌的溶剂行为,发现酞菁锌对水极为敏感,在引入少量水时,酞菁锌的红光发射消失,基于这种现象,将水引入CdSe/CdS/酞菁锌纳米杂化材料中,通过调节支化酞菁锌聚集体调节CdSe/CdS荧光。
[硕士论文] 范晓梅
等离子体物理 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:行波管是一类十分重要的微波/毫米波电真空器件,具有高功率、高增益、高效率、宽频带等优势,广泛应用在通讯、雷达、电子对抗等现代军事电子设备中。对行波管电磁特性的研究通常忽略了电子注对电磁波传播的影响,通过研究冷电压驻波比和冷高频特性来衡量行波管的电磁特性。实际上,在行波管正常工作情况下,电子注的存在必然会影响电磁波的传播状态。热状态下的电磁特性与冷状态下的电磁特性产生偏离。如何精确分析电子注对行波管电磁特性的影响,直接影响到后续注波互作用分析的精确性,并在一定程度上成为理论分析与实验测量之间误差的重要来源。本文以一宽带行波管为例,重点分析电子注对行波管电磁特性的影响。本文的主要工作和创新包括:
  1.电子注等效媒质分析。以麦克斯韦方程和电子流体力学为基础,采用等效媒质的处理方法分别研究无穷磁场聚焦下和周期磁场聚焦下纵向传输的电子注。将无穷磁场下的电子注等效为一单轴、互易、各向异性的介电张量媒质。周期磁场聚焦下的电子注等效为一种双各向异性媒质,不仅介电率和磁导率都为张量,且具有手征特性。在此基础上进行数值模拟,分析电子注相关参数对等效媒质的影响。
  2.螺旋线行波管电磁特性理论分析。采用螺旋导面模型,分别对未加载电子注与加载电子注的螺旋线行波管进行分析,得到相对应的色散特性、耦合阻抗及特性阻抗,并与冷状态下的结果进行对比,验证理论推导的正确性。在电子注加载情况下,重点分析了电子注电压、电子注电流和电子注半径对电磁特性的影响,为分析电子注加载对行波管电磁特性的影响提供理论基础。
  3.利用电磁仿真软件 CST仿真宽带螺旋线行波管的驻波特性,在此基础上设计合理的衰减模型。将无穷磁场聚焦电子注和周期磁场聚焦电子注加载到螺旋线行波管中,建立对应的能量传输系统模型。采用电磁仿真软件对无穷磁场聚焦下行波管的热驻波特性进行了仿真,并分析了电子注相关参数对热驻波特性的影响。
[硕士论文] 董瑶
电子科学与技术 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着科学技术的快速发展,交叉学科衍生出新的发展方向和研究领域,例如太赫兹技术。太赫兹波频率位于红外线与微波之间,因为其独特优越性被广泛应用于大容量通信、电磁对抗、探测等领域。但是高功率低成本太赫兹辐射源的缺少,一定程度上的限制了太赫兹技术的发展。
  将高次谐波自由电子激光的产生机理与行波管原理相结合,得到了一种新型的真空太赫兹源——高次谐波倍频行波管(HHTWT)。该器件是采用价格低廉的毫米波信号源作为驱动得到太赫兹信号。HHTWT的优点是输出信号功率大且输出频率可调。在 HHTWT中的两段慢波线工作于不同的频率,但是有相同的相速,所以设计困难。
  本文设计出工作于346GHz的HHTWT,输入信号频率为84.5GHz-87.5GHz,功率均为100mW,输出信号频率为338GHz-350GHz,带宽为12GHz,输出功率100mW左右。并对工作于D波段的HHTWT的实验结果进行分析
  本文的主要工作有:
  1)选取折叠波导作为HHTWT的慢波线,设计出两段工作于不同频段的慢波线,调制段中心频率为86.5GHz,辐射段中心频率为346GHz,并对其高频特性进行分析。
  2)对工作于太赫兹波段的电子光学系统进行设计仿真,电子枪类型为皮尔斯无栅电子枪,聚焦系统为PPM。电子枪工作电压19kV,工作电流15mA,电子注通道半径为0.08mm。阴极发射密度 Jk=7A/cm2,导流系数pp??0.0057247,阴极面为平面,半径为0.3mm。一般来说阴极面为平面的电子枪的聚焦难度大,且层流性较差,经过一系列的仿真优化最终得到了较好的层流性与聚焦效果。
  3)对 HHTWT中的注波互作用过程进行了详细的分析,设计出 HHTWT中完整的慢波结构,并对其进行优化。调制段截止频率为75GHz,78个周期。辐射段截止频率为300GHz,40个周期。输出信号为输入信号的四倍频信号,而且频谱纯净,无低次谐波信号。
  4)太赫兹波段的HHTWT设计难度大,对工艺要求高,所以先设计出一支工作与D波段的HHTWT,并对工作于D波段的三次谐波HHTWT进行加工测试。测试结果显示,器件在输入信号为43.3GHz~45.3GHz,功率200mW时得到130GHz~136GHz,输出功率为50mW~500mW的输出信号。证明了 HHTWT可以产生并放大高次谐波信号,为太赫兹波段的HHTWT提供了理论与实验基础。
[硕士论文] 周小社
电子科学与技术 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:行波管是一种微波大功率放大器,它普遍的应用在雷达、通讯、电子对抗等系统中。在测试行波管特性参数时,工程师不仅需要掌握高端微波测试仪器的使用方法,而且需要有扎实的微波技术理论知识。再者,因为行波管特性参数的数量多,测试过程复杂,测试时间长。如何快速有效地完成行波管特性参数的测试,一直是行波管研制过程中的急需解决问题之一。
  本文结合虚拟仪器技术和行波管测量技术理论,设计了一种基于LabVIEW的行波管自动测试系统,该行波管自动测试系统能快速实现行波管输入输出特性、等激励频率特性、等输出频率特性、增益线性度特性和谐波输出比特性的测试。该行波管自动测试系统拥有友好的人机交互界面,测试者只需在PC的软面板上设置几个测试参数,测量平台便可快速有效的完成行波管特性参数的测量任务。在测量进行中,计算机软面板上会以表格和图形的形式向测试人员展示测试数据;在测量结束后,测量平台会主动地把测量结果保存在PC的电子表格文件中。主要工作有以下四个方面:
  1、微波测试技术与理论的学习:学习微波测试技术理论,理解微波参量的含义。学习微波测试仪器知识,掌握各种微波测试仪器的用途范围和具体的使用方法。学习虚拟仪器技术,了解它的产生历史,分析它相较于传统仪器的优点所在,掌握用它来创建自动测试系统的方法。
  2、行波管特性参数的测试方法研究:分析行波管各特性参数的意义,学习行波管特性参数的测试理论,比较行波管特性参数测试方案的优劣,研究行波管激励端口和输出端口处的功率自动控制算法,设计行波管特性参数自动化测量的详细步骤。
  3、行波管自动测试系统的软硬件平台设计:采用前级放大器、信号发生器、双通道功率计、频谱分析仪等仪器,搭建行波管自动测试系统硬件平台。基于 NI公司LabVIEW软件,开发测量平台的软件算法和用户界面。
  4、行波管自动测试系统的实际使用效果:在行波管自动测试平台上,对工作频率为6GHz至18GHz宽频带螺旋线行波管进行测试,以验证测试平台的实际性能。
[硕士论文] 何璇
光学工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:一直以来,显微成像技术在生物及医学研究中都扮演着不可替代的重要角色。光学显微镜技术中最常用到的三种成像模式包括明场、暗场及相衬成像,明场成像能收集样品低频部分信息,主要适用于强吸收样本的观测;暗场成像通过俘获大角度的散射光成像,能够获取样品的高频细节信息,故适用于弱吸收且轮廓清晰的样本;相衬成像能提取样品的相位信息,常用于未经染色的透明样本,可以实现生物样本的活体观测。三种成像方法相互补充,能够提供较为完整的样品信息,所以在很多情况下需要综合这三种成像模式。但对于传统的显微镜成像技术,每种成像模式的实现都基于不同的硬件结构,要实现三种成像模式操作复杂。
  针对上述问题,本文提出了一套多模式复用显微成像系统,能够实时获取明场、暗场及相衬三种成像结果。该系统通过计算照明的方式,用一个可控制编码的LED阵列代替普通光源作为照明源,所述阵列可以发出任意角度的照明光线,生成不同类型的照明图样。通过改变照明图样采集图像并结合相应的处理算法即可获得不同的成像结果,无需添加任何硬件配置。
  此外,根据成像系统部分相干的特点,本文构建了系统理论模型,该模型的核心部分为PSI窗函数,系统成像过程相当于对样本信息的加窗滤波过程。在此基础上,本文通过 PSI窗函等效替换,推导出了相衬模式下的相位传递函数,计算了一维情况下的理论成像结果,并运用Matlab完成PSI窗仿真。
  进一步地,为获取更高分辨率及对比度的相衬成像结果,本文对不同照明图样下的成像结果完成理论仿真及实验验证,对比得到以下三种照明图样优化结论:1、采用不同角度的明场划分方式可以获取样本不同方向上的细节信息;2、当物镜数值孔径不变,增大照明源数值孔径(相当于增大系统相干率σ),有利于成像分辨率的提升,但当其增大到一定程度(σ=1)后分辨率提升不再明显;3、采用圆环照明图样可以增大成像相衬对比度。
  实验证明,本文所述成像系统成功获得了明场、暗场及相衬(包括左右相衬及上下相衬)三种模式的成像结果,用时200ms,该成像时间由相机图像采集时间决定,具有较高的实时性。此外,本文所述系统成像操作简单,可控性强,能进一步扩展实现其他成像模式。
[硕士论文] 万晓峰
控制科学与工程 广东工业大学 2017(学位年度)
摘要:随着人力成本的逐渐攀升以及对产品质量要求的提升,使得众多制造企业都在积极地寻求改革出路。在这场轰轰烈烈的转型升级道路上,智能设备有着举足轻重的推动作用,而机器视觉的出现无疑可以使生产设备变得更具柔性和智能,从而实现在提升生产线生产效率和质量的同时,降低了人力成本投入。
  本文以华南地区广泛存在的液晶屏生产产线为例,提出了一种基于机器视觉的液晶屏上料解决方案。首先对液晶屏外观做具体分析,得出了目标对象的三个强特征,分别是液晶屏外围整体轮廓、字符、边角点,并根据检测特征的不同提出了相应的光源设计方案;其次,在整体框架的基础上探讨了增加粗上料模块和二次定位模块的必要性;最后,就视觉算法的具体实施过程做了详细分析,并将该过程分为三个部分进行论述,分别是图像预处理、模板匹配、视觉对位。
  在图像预处理部分,本文分析对比了多种阈值分割算法以及边缘提取算法,并结合形态学的相关处理方法,对液晶屏的边缘和字符轮廓区域进行提取。另外,在Mark点圆心提取过程中,采用了径向误差法来去除边缘噪声,从而获得较为精确的圆心坐标。
  在模板匹配部分,本文分析了目前使用较多的几种相似度计算算法,并对各自的优缺点进行总结。将基于轮廓的滑窗、图像金字塔搜索、阶梯阈值排除的思想与形状上下文算法进行融合,使得新的匹配算法在不牺牲精度的前提下,计算速度得到较好程度的优化。
  在视觉对位部分,以张氏标定法为基础,对相机内参进行标定,结合四轴SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)机器手的平面工作特性,简化手眼标定过程,并提出一种更为简单的标定方法,并利用该标定方法得出的数据对液晶屏对位过程进行推导计算。最后通过设计一种对位效果测量实验,对上料系统的最终对位效果进行测量,其结果表明经由二次定位处理后的定位精度可以满足预期的技术指标(上下左右最大误差0.1mm、角度最大偏差0.1°)。
[硕士论文] 牟永仁
化学 西南科技大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,随着现代医学、分子生物学、材料科学的的飞速发展以及各种先进荧光检测技术和仪器的应用,荧光标记技术已逐渐成为荧光标记材料领域一种常用的分析测试手段。稀土掺杂的二氧化硅荧光微球因其稳定性好、生物相容性高、发光强度优异等优势被广泛应用荧光标记材料中。但是,针对于不同的的被标记物,对作为标记材料的荧光微球有着不同的限制条件,为实现二氧化硅荧光微球高效广泛的应用,就要求其在形貌、尺寸大小、发光性能等方面实现可控性。本文在溶胶凝胶法制备单分散二氧化硅微球的基础上,主要探索了稀土掺杂二氧化硅荧光微球的控制合成技术,分别制备了SiO2:Re3+、SiO2@SiO2:ReX3Y和ReX3Y@SiO2型三类单分散荧光微球(Re表示稀土,X表示第一配体,Y表示第二配体),对其合成方法、形貌以及微球尺大小的控制进行了详细的分析和表征,并初步探讨了这三种荧光微球在硅橡胶中的荧光标记应用。主要研究内容如下:
  (1)通过溶胶凝胶法制备了单分散二氧化硅微球,并考察了正硅酸乙酯(TEOS)浓度、氨水浓度、反应温度和溶剂配比对微球尺寸大小、粒径分布均匀性以及球形度的影响。通过正交试验探究了较小粒径和单分散性较好的二氧化硅微球的最佳反应条件,并且通过溶胶种子法控制合成了不同粒径大小的单分散二氧化硅微球。在此基础上,通过改进的溶胶种子法制备了稀土离子掺杂的二氧化硅荧光微球SiO2:Re3+,该荧光微球粒单分散性和球形度均较好,其粒径范围可以控制在85-510nm之间的各个区间内,通过掺杂不同种稀土离子制备出不同发光颜色的荧光微球,通过改变稀土离子掺杂量控制其发光强度,其中SiO2:Eu3+微球的最佳稀土掺杂浓度为5mol%。
  (2)通过改进的溶胶种子法制备出了以稀土配合物为壳层的核壳结构荧光微球SiO2@SiO2:Eu(DBM)3phen,这种荧光微球具有较好的球形度和单分散性,微球表面孔径约2.9nm的介孔二氧化硅,其粒径范围可以控制在77-595nm之间的各个区间内,该荧光微球表现出较强的Eu3+特征红光发射峰,其发光强度随稀土配合物浓度的增加而增加,当稀土掺杂浓度超过7mol%时发生浓度淬灭。通过改进的溶胶种子法制备出了以稀土配合物为内核的核壳结构荧光微球Eu(DBM)3phen@SiO2,这种荧光微球单分散性和球形度均较好,其粒径范围可以控制在75-534nm之间的各个区间内,该荧光微球表现出强的Eu3+的特征红光发射峰。通过比较SiO2:Eu3+、SiO2@SiO2:Eu(DBM)3phen、Eu(DBM)3phen@SiO2三种荧光微球的结构、粒径、发光性能,实验结果表明相同粒径的这些荧光微球表面硅羟基数量相对于纯二氧化硅微球没有较大变化,说明掺杂稀土离子不会影响二氧化硅微球的表面活性,且SiO2@SiO2:Eu(DBM)3phen荧光微球的荧光强度最高。
  (3)通过硅橡胶复合加工技术将SiO2:Eu3+、SiO2@SiO2:Eu(DBM)3phen和Eu(DBM)3phen@SiO2三种荧光微球作为填料制备填充荧光硅橡胶,并通过激光共聚焦扫描显微镜表征荧光微球在硅橡胶中的分散情况,结果表明SiO2:Eu3+可视化率为26.7%,SiO2@SiO2:Eu(DBM)3phen可视化率为93.2%,Eu(DBM)3phen@SiO2可视化率为90.8%,并测得SiO2@SiO2:Eu(DBM)3phen荧光微球在橡胶中的聚集体尺寸的分布集中在为1-6μm。
[博士论文] 王秋月
材料科学与工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:白光LED(WLED)具有能耗低、发光寿命长,以及发光效率高等优点,目前已逐步取代传统照明设备成为新一代照明光源。WLED的构成主要是采用蓝光芯片激发黄色以及红色荧光粉的方式。WLED用红色荧光粉的首选材料是氮化物体系荧光粉,该体系荧光粉具有高发光效率和良好的化学稳定性,并且具有从紫外到绿光区域的宽吸收带。但氮化物荧光粉也存在一些问题,如Sr2Si5N8∶Eu2+荧光粉的发光热劣化以及SrAlSiN3结构难于制备等。氮化物荧光粉的发光热猝灭机理也需要进一步深入研究。本文针对上述问题进行研究,主要开展了以下工作:
  首先,研究了使用Li3N助剂制备氮化物荧光粉的方法,讨论了Li3N助剂用量对氮化物荧光粉结构、形貌以及发光性能等的影响规律。研究证明,使用Li3N助剂制备Sr2Si5N8∶Eu2+荧光粉可降低反应温度,大幅提高荧光粉发光性能并对改善荧光粉热劣化有益。Li3N助剂用于制备SrAlSiN3体系荧光粉时,有助于固相反应进行,可在常压下制备出通常需要高压条件才能制得的SrAlSiN3相结构荧光粉,并使发光性能有改善。
  其次,研究了Sr2Si5N8∶Eu2+荧光粉的热劣化现象及其影响因素。本文通过对该体系荧光粉及其基质的热劣化现象研究,采用多种测试分析方法进行对比,证明了氮化物荧光粉基质表面氧化是其热劣化产生的主要原因。研究尝试了几种提高荧光粉抗热劣化性能的方法,包括化学键取代、包膜、气氛保护热处理,以及使用助剂制备荧光粉等,其中气氛保护热处理和助剂法对提高荧光粉抗热劣化性能有一定效果。
  最后,基于对氮化物荧光粉的热猝灭性能及其影响因素的研究,分析了Sr2-xEuxSi5N8和(Sr/Ca)AlSiN3∶Eu2+两个体系的发光热猝灭机理。研究表明,Eu2+离子激发的氮化物荧光粉,热猝灭特性与激活剂含量密切相关。随着激活剂含量增加,浓度猝灭现象更加明显。在Sr2-xEuxSi5N8体系中,占据不同格位的Eu2+离子之间存在能量传递。能量传递效率随温度升高而增加,导致发射光谱产生红移。(Sr/Ca)AlSiN3∶Eu2+体系荧光粉整体抗热猝灭性能良好。
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