国家自然科学基金(10878004A03)
- 作品数：7 被引量：20H指数：3
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- 相关机构：中国科学院大学中国科学院长春光学精密机械与物理研究所更多>>
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- Vernier型光子计数探测器阳极电容仿真与试验研究被引量：1
- 2015年
- 根据Vernier型光子技术探测器的工作原理,论述了电子云质心解码与阳极面板形成的微小极间电容和电路前端噪声有着密切的关系;根据泊松方程,建立了Vernier阳极的数学模型.利用有限元软件ANSYS计算出同面多电极不规则图形的电容值与极间电容值,解决了如何计算不规则形状电容值的问题;利用皮秒激光器在镀有金膜的石英基底上刻蚀出与仿真参数一致的Vernier型阳极,并测量其电容值.将测量电容值与仿真值进行比较,验证了建立模型的正确性,优化了Vernier阳极的设计参数.
- 邢妍陈波王海峰张宏吉何玲平金方圆
- 关键词：有限元法
- 平面圆孔微通道板用于X射线聚光的理论预测被引量：2
- 2015年
- 微通道板(MCP)在X射线的会聚成像方面有视场大、重量轻、对装调精度要求低等优点。基于全反射理论,研究了平面圆孔MCP对X射线的聚光特性,计算了MCP的像面光照度增益和点扩散函数与微通道板结构参数之间的关系。使用Trace Pro软件对直径为25μm的圆孔MCP的聚光效果进行了仿真,仿真结果与计算结果基本吻合。结果表明,MCP的相对光照度增益与光源距离ls近似成正比,而与MCP的最大孔径无关,当光源距离为110 mm时,相对光照度增益大约可达到18倍。进一步研究了MCP离轴、俯仰、倾斜等装调误差对像面光斑的影响,结果表明,MCP的离轴对像面光斑影响很小;而角度偏差将影响光斑的位置和形状。
- 赵大春陈波刘鹏张宏吉
- 关键词：X射线光学微通道板
- 短脉冲激光加工双温方程的优化运算被引量：4
- 2012年
- 为研究双温方程中电子热传导项和电子与晶格耦合项对激光辐照物体表面温度场求解的影响,对这两项施加了约束条件。由于飞秒和亚皮秒激光与物质相互作用时间短,电子与晶格来不及耦合,所以对耦合项施加时间约束;根据相分离条件(CPPS),对热传导项施加空间约束。利用有限元方法建立了激光烧蚀金属铜膜表面的有限元模型。通过分析双温方程中热传导项和耦合项对计算结果的影响,发现短脉冲激光与铜金属相互作用过程中电子与晶格耦合项可以忽略,而传导项不可忽略。求解适当激光功率下的双温方程,得到了激光作用中心电子与晶格在不同脉冲宽度激光辐照下的温度变化关系。根据100 fs激光作用后晶格温度场的空间分布情况,研究了激光作用的相分离区域、相爆炸区域以及熔融区域的分布情况。
- 金方圆鄂书林王海峰陈波
- 关键词：短脉冲激光有限元
- 基于Vernier阳极微通道板光子计数探测器分割噪声被引量：2
- 2016年
- 为消除微通道板光子计数探测器系统中电子噪声的干扰,研究了探测器分割噪声的来源,并提出利用COMSOL软件仿真计算分割噪声的方法.利用有限元方法对基于Vernier阳极探测器的成像过程进行三维建模,实现了一组5×5针孔阵列的模拟成像,计算出Vernier阳极分割噪声所产生的电子云质心位置的偏移量,验证了Vernier阳极探测器成像编码的正确性与仿真研究分割噪声的可行性.通过分析不同参量的阳极面板,利用数值拟合方法,得到电子云质心偏移量与阳极面板设计参量之间的关系.在固定面板参量的前提下,可以通过提高微通道板增益来有效降低分割噪声对质心位置偏移影响.
- 邢妍陈波金方圆王海峰张宏吉何玲平
- 关键词：仿真计算
- 皮秒激光烧蚀Al膜的理论分析与实验验证被引量：6
- 2014年
- 为研究Al膜受短脉冲激光作用时的能量传输过程,建立了一维半经典双温热传导模型。根据材料加工过程的熔化现象,对模型的相变区域进行有效设置。通过有限元法求解,得到晶格温度随时间分布的规律。根据自由电子气理论优化了模型,得到Al膜表面反射率和热吸收系数随时间的分布图。得到了激光辐照所产生热电场的分布规律,并分析了电子温度梯度对其影响。描绘出电子漂移运动速度的分布规律,证实激光作用产生的热电场是电子漂移运动的主导因素,发现最大漂移速度位置随时间的延长而加深。对激光作用后的晶格温度进行了区域性分析,定义了过热加热区,并得到激光烧蚀深度随时间的变化关系。实验结果表明,不同功率皮秒激光烧蚀Al膜的深度接近于理论计算结果。
- 金方圆陈波鄂书林王海峰李云鹏邢妍
- 关键词：有限元方法热电场
- 短脉冲激光加工硅膜的传热过程及烧蚀图形的二维计算被引量：3
- 2014年
- 为研究短脉冲激光辐照硅膜表面后的能量传输过程,基于双温方程的计算方法以及自由电子气理论,建立了求解能量传输方程的二维有限元模型.针对红外以及可见光波段的激光,通过限制硅膜的大小,有效地控制了计算的精度,并得到电子温度与热流的时间以及空间分布.计算结果表明,激光诱导产生的等离子体密度极大地影响了硅膜表面的反射率及光吸收系数;通过分析电子热流密度随时间的变化曲线,得到硅膜内部能量的传输过程;在激光作用过程中,硅膜内部晶格温度始终保持在熔点以下,证明了等离子体密度是激光烧蚀硅膜的主导因素;预测了激光烧蚀的图形,并分析了不同波长的激光烧蚀图形与高斯曲线的关系.
- 金方圆陈波鄂书林王海峰
- 关键词：激光加工红外吸收硅膜
- 高频率皮秒激光微加工石英衬底铝膜效率被引量：2
- 2015年
- 采用重复频率100 k Hz下,输出功率为3.7 W的532 nm Nd:YAG皮秒激光器对石英衬底微米量级的铝膜进行了烧蚀,研究了脉宽为10 ps的激光单脉冲能量密度对烧蚀效率、光斑耦合率对烧蚀图形以及重复加工次数对加工精度的影响。单脉冲激光烧蚀实验证实,皮秒激光烧蚀铝膜可分为高能量密度烧蚀与低能量密度烧蚀两个区域。光斑耦合率对烧蚀深度影响较大,不易从理论角度控制烧蚀效率。为提高加工精度与验证求解烧蚀率的准确性,提出重复多次加工的方法。对比了高斯线性法与高斯线性修正法的求解烧蚀率的结果,证明了高斯线性修正法在扫描激光精细加工方面的优越性。利用高斯线性修正法求得的烧蚀效率,模拟了激光在不同光斑耦合率下烧蚀微槽的三维轮廓图。
- 金方圆陈波鄂书林王海峰邢妍
- 关键词：激光微加工皮秒激光
