激光干涉仪是以激光波长为已知长度,利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量,具有高强度、高度方向性、空间同调性、窄带宽和高度单色性等优点。测量长度的激光干涉仪,主要是以迈克尔逊干涉仪为主,并以稳频氦氖激光为光源,构成一个具有干涉作用的测量系统。 激光干涉仪采用一个双光束激光头和一个双通道的处理器,采用飞行采样方式,在测量过程中无须停机采样检测,节约了测量时间和编程时间;利用RENISHAW动态特性测量与评估软件,可进行机床振动测试与分析,滚珠丝杠的动态特性分析,伺服驱动系统的响应特性分析。激光干涉仪的激光头和靶标反射镜二件之间只要发生相对位移就能进行测量,测量系统中无须分光镜、所以对光极其方便。 激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作,并可作为精密工具机或测量仪器的校正工作。激光干涉仪可用来精确测量和校准机床、三座标测量机和X-Y平台的机械精度,也测量轴的定位精度、重复定位精度及反向间隙,测量轴的角偏、直线度,测量平台的平面度。
[em10] 用于机床定位精度检测和重复定位精度检测的激光干涉仪什么牌子的好呀?在Renishaw和API之间徘徊,那位前辈能给指点一二?
[color=#990000]摘要:在迈克尔逊激光干涉仪微位移和倾角的精密测量中,需要对真空度进行准确控制,否则会因变形、折射率和温度等因素的影响带来巨大波动,甚至会造成测量无法进行。本文介绍了真空度的自动化控制技术,详细介绍了具体实施方案。[/color][size=18px][color=#990000]一、问题的提示[/color][/size] 作为一种高精密光学仪器,迈克尔逊激光干涉仪得到了非常广阔应用,它可用于测量波长、气体或液体折射率、厚度、位移和倾角,具备对长度、速度、角度、平面度、直线度和垂直度等的高精密测量。但在高精密测量中,迈克尔逊干涉仪会受到气氛环境的严重影响,为此一般将被测物放置在低压真空环境中,如图1所示,并对真空度进行精密控制,否则会带来以下问题:[align=center][color=#990000][img=激光干涉仪真空度控制,500,315]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201270813137507_5730_3384_3.jpg!w690x435.jpg[/img][/color][/align][color=#990000][/color][align=center]图1 迈克尔逊激光干涉仪典型测试系统结构[/align] (1)测试环境的气体折射率波动,会对高精密测量带来严重影响。如果采用专门的气体折射率修正装置,测量精度也只能达到微米或亚微米量级,而无法实现更高精度的测量。 (2)如果真空腔室内有温度变化,腔室内的气压也会剧烈变化,相应折射率也会发生剧烈波动而严重影响干涉仪测量。 (3)在抽真空过程中,内外压差会造成真空腔室的微小变形,同时也会造成光学窗口产生位移和倾斜,从而改变测量光路的光程。 (4)在有些变温要求的测试领域,要求被测物能尽快的被加热和温度均匀,这就要求将真空度控制在一定水平,如100Pa左右,由此来保留对流和热导热传递能力。 总之,在迈克尔逊激光干涉仪微位移和倾角的精密测量中,需要对真空度进行准确控制。本文将介绍真空度的自动化控制技术以及具体实施方案。[size=18px][color=#990000]二、实施方案[/color][/size] 迈克尔逊激光干涉仪测试过程中,真空度一般恒定控制在100kPa左右,并不随温度发生改变。为此,拟采用如图2所示的真空度控制系统进行实施,具体内容如下:[align=center][color=#990000][img=激光干涉仪真空度控制,690,411]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201270813484950_7314_3384_3.jpg!w690x411.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 迈克尔逊激光干涉仪测试真空度控制系统结构[/color][/align] (1)采用1torr量程的电容真空计进行真空度测量,其精度可达±0.2%。 (2)采用24位A/D采集的高精度PID真空压力控制器,以匹配高精度真空压力传感器的测量精度,并保证控制精度。 (3)在真空腔室的进气口安装步进电机比例阀以精密调节进气流量。 (4)控制过程中,真空泵开启后全速抽取并保持抽速不变。然后对控制器进行PID参数自整定,使控制器自动调节比例阀的微小开度变化实现腔室真空度的精确控制。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
激光干涉仪具有测量精度高、测量范围大、测量速度快、最高测速下分辨率高等优点,结合不同的光学镜组,可实现线性测长、角度、直线度、垂直度、平行度、平面度等几何参量的高精度测量。在SJ6000激光干涉仪动态测量软件配合下,可实现线性位移、角度和直线度的动态测量与性能检测,以及进行位移、速度、加速度、振幅与频率的动态分析,如振动分析、丝杆导轨的动态特性分析、驱动系统的响应特性分析等。[align=center][img=,578,450]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/11/201911201754505855_5264_3712_3.jpg!w578x450.jpg[/img][/align] 激光干涉仪最典型的应用就是测量机床精度,本文讲解如何使用激光干涉仪测量五轴机床平移轴直线度误差。 对于平移轴而言,每根轴均有两个直线度误差,因此三根轴有六个直线度误差,均可采用激光干涉仪分别测得。 原理:带有圆孔的是直线度干涉镜,其与待测轴相连一同运动;长条镜是直线度反射镜静止安装,其是对称结构,上下左右均对称。当一束激光从源头发出射入干涉镜,干涉镜将光束分成两束,形成一个很小的角度分别去往反射镜,由于反射镜上下对称,因此两束光被反射后又回到干涉镜,汇合成一股光束,去往激光头的探测器。当运动轴产生直线度误差时,会使得干涉镜相对于反射镜在水平横向方向发生相对运动,而反射镜是左右对称的(左右的镜片不在同一平面,有一定的角度),因此会使得两束分开的光束光程具有差别,根据此差别,即可测得运动轴产生的直线度误差。[align=center][img=,678,333]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/11/201911201755021895_7221_3712_3.jpg!w678x333.jpg[/img][/align][align=center]▲ 直线度测量的光路原理构建图[/align][align=center][img=,678,367]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/11/201911201755111914_6482_3712_3.jpg!w678x367.jpg[/img][/align][align=center]▲ 运动轴的横向直线度测量示意图[/align][align=center][img=,678,367]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/11/201911201755345695_9383_3712_3.jpg!w678x367.jpg[/img][/align][align=center]▲ 运动轴的纵向直线度测量示意图[/align] 根据直线度误差测量原理可知,测量过程中不可避免的会引入斜率误差。该误差是由于测量直线度反射镜的光学轴线最初与待测轴不平行,为调整平行而引起的。如图 所示,A 为干涉镜和反射镜的距离,B 为激光头到干涉镜的距离(其中干涉镜是固定在运动轴上的)。在一开始,反射镜的光学轴线处于旋转前的位置,而由于机床运动轴与其之间存在的夹角θ,[img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910173125514.jpg[/img][align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910177031118.png[/img][/align] 因为斜率误差是稳定误差,因此可以采取上述的公式将其从直线度测量结果中分离出来,亦可以采用两端法拟合或者最小二乘法拟合将其分离出去。 两端法拟合:即是将所有采集来的数据第一点和最后一点相连决定一直线,再将所有采集来的数据去除掉拟合的直线信息,由此得出的残值即为直线度误差。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910170000002.png[/img][/align]最小二乘法拟合:将采集回来的所有数据通过最小化误差的平方和方式来寻找数据的最佳函数匹配,而后将采集值与匹配函数对应值相比较,剩余的残值即为直线度误差。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910171562522.png[/img][/align]附:SJ6000激光干涉仪直线度测量精度。[table][tr][td][align=center]轴向量程[/align][/td][td][align=center]测量范围[/align][/td][td][align=center]测量精度[/align][/td][td][align=center]分辨力[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]短距离[/align][/td][td][align=center](0.1~4.0)m[/align][/td][td][align=center]±3mm[/align][/td][td][align=center]±(0.5+0.25%R+0.15M[size=12px]2[/size]) μm[/align][/td][td][align=center]0.01μm[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]长距离[/align][/td][td][align=center](1.0~20.0)m[/align][/td][td][align=center]±3mm[/align][/td][td][align=center]±(5.0+2.5%R+0.015M[size=12px]2[/size]) μm[/align][/td][td][align=center]0.1μm[/align][/td][/tr][tr][td=5,1]注:R为显示值,单位:μm;M为测量距离,单位:m[/td][/tr][/table]
最近有朋友对导热系数测试方法如何选择想进行一些讨论,这里就我们在导热系数测试中的经验,以及导热系数测试设备研制和测试方法研究中的体会谈一些感受,欢迎大家批评指正。 材料的导热系数一般采用两类测试方法,一类是稳态法,主要包括护热板法、护热板热流计法和护热式圆筒法等;另一是非稳态法,主要包括激光脉冲法、热线法、热探针法和平面热源法等。这些方法国内外都有相应的测试标准,是比较成熟和经典测试方法。 对于稳态护热板法和激光脉冲法来说,这两种测试方法基本上属于互补性关系,即分别覆盖不同导热系数范围的测量。通常,稳态法的导热系数测试范围为0.005~1 W/mK;非稳态激光脉冲法的导热系数测试范围为1~400 W/mK。在满足测试条件的前提下,稳态法的测量精度可以达到±3%以内,激光脉冲法的测量精度可以达到±5%以内。 材料的导热系数一般采用两类测试方法,一类是稳态法,主要包括护热板法、护热板热流计法和护热式圆筒法等;另一是非稳态法,主要包括激光脉冲法、热线法、热探针法和平面热源法等。这些方法国内外都有相应的测试标准,是比较成熟和经典测试方法。 低导热材料一般泛指导热系数在0.1~1W/mK 范围的隔热材料。这类材料由于导热系数低常被用作工程隔热材料,如各种玻璃钢类材料、树脂基类复合材料和陶瓷材料等。在这类低导热材料的导热系数测量中,测试方法的选择常常容易出现偏差,很多测量机构由于只有激光脉冲法测试设备,而就用激光脉冲法测量这类低导热材料,测量结果往往出现比稳态法准确测量值低15%~20%的现象。采用氟塑料(导热系数0.2 W/mK 左右)和纯聚酰亚氨树脂材料Vespel SP1(导热系数0.4W/mK 左右),用稳态法和瞬态激光脉冲法进行的比对试验也证明激光脉冲法的测试结果确实偏低。有些材料研制机构也利用这种现象来证明研制的材料达到了验收标准,这样很容易误导材料设计和使用部门的正常使用。 对于低导热材料的测试,造成激光脉冲法测量结果总是要低于稳态法测量结果的主要原因是由测量装置的固有因素造成,主要体现在以下两个方面:一、激光脉冲法测量装置的影响 激光脉冲法测试设备的试样支架,一般都是采用导热系数较低的陶瓷材料做成,其目的是在固定试样的同时尽可能减少传导热损失,以保证激光脉冲加热试样后,试样内的热流沿着试样厚度方向以一维形式传递。如果被测试样的导热系数小于1W/mK,基本上与陶瓷支架相近,这样必然会引起较大的侧面热失,破坏一维传热模型。如图 1 所示,侧面热损会使得试样背面的最大温升Tm 降低,从而造成较大的测量误差。而这些热损情况在稳态测量方法中不会出现。 如图 1 所示,采用激光脉冲法测量材料热扩散时,导热系数越大,背面温升达到一半最高点的时间t0.5 越短,背面温升采集时间10t0.5 也越短。一般金属材料背面温升达到一般最大值的时间t0.5 大约在50 毫秒以内,而对低热导率材料,背面温升达到一半最大值时间t0.5 就需要上百毫秒以上,同时总的采集时间10t0.5 也将相应的增大很多,如此长的传热时间,必然会引起强烈的侧面热损。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/03/201503202143_539038_3384_3.png图1 激光脉冲法典型背面温升曲线 激光脉冲法一般都是采用间接测量方式获得被测材料的导热系数,即激光脉冲法测量材料的热扩散率,然后与其它方法测得的密度和比热容数据相乘后得到被测材料的导热系数。这样得到的导热系数数据势必会叠加上其它方法测量误差,特别是比热容的测试误差一般较大。这样获得的导热系数测量精度就势必要比稳态法直接测量的热导率误差偏大。二、激光脉冲法试验参数的影响 如图 1 所示,激光脉冲法在测试过程中,试样在激光脉冲加热后,试样背面温升快速升高,最大温升也仅1 ~ 5℃之间。但对于低导热材料,由于材料导热系数比较低,要使背面温度达到可探测的幅度很困难。为了解决背面温升的可探测性,必须通过两种途径:一是采用很薄的试样,约为1mm 厚,否则很难探测到有效信号;二是在采用薄试样的同时增大激光脉冲的能量,也就是提高脉冲加热试样的功率,使得试样前表面达到更高的温度。这两种途径都会对低导热材料的测量结果带来影响: (1)低导热材料多为复合材料,密度一般都很小。激光脉冲法的试样直径(10mm ~ 12mm)本来就很小,如果试样厚度再很薄,对于复合材料来说很难具有代表性。并且密度分布的不均匀,会使得测量结果的离散性比较大。而稳态法测量所用的试样一般较大,代表性强。 (2)激光脉冲法认为激光脉冲加热试样前表面时,前表面热量的吸收层相比试样总体厚度越小越好。而一般低导热材料的热分解温度和熔点较低,高功率脉冲激光很容易使得试样表面产生高温加热而带来化学反应,反应层厚度相比试样总体厚度较大,破坏了激光脉冲法测试模型的要求,带来测量结果的不真实性。而在稳态法测量过程中,测试过程中的温度变化都严格控制在被测材料热分解温度点以下,就是为了避免热分解现象的产生带来测量结果的不真实性。 (3)一般导热系数测量过程都带有温度变化和一定的温度梯度。激光脉冲法测量如果在静止气氛中进行,背面温升的变化会受到辐射和对流的影响。所以,激光脉冲法在测量过程中,一般需要抽真空测试,以消除对流影响。而对一般复合材料来说,密度越低,在真空下发生真空质量损失的现象也越强烈。如果被测材料密度较低,真空质量损失会使得试样厚度和质量发生变化,如果再加上激光脉冲加热更会加剧质量损失过程,对测量结果带来影响。 (4)由于低密度材料内部容易存在着空隙和气孔,如果在真空中测量这类材料,真空环境将严重的改变试样内部的传热方式,基本上不再有对流传热。因此真空下测量的热导率会比在常压大气环境的测量值明显偏低。而稳态法测试设备绝大多数是在常压大气下进行,通过特别的护热装置使得在试样外部不存在温度梯度以消除对流,传热现象只发生在试样内部,因此稳态法测量结果代表的是常压大气环境下材料的热导率。个别变真空稳态法测量装置,也是专门用来测量评价材料在不同真空度下的热导率,以用于准确表征材料在不同真空度下的隔热性能。 因此,对于低导热材料热导率的测量,如果条件允许,尽量采用稳态测量方法,并明确试验条件,建议不采用激光脉冲法测量低导热材料热导率。 目前在国内的军工系统中都普遍采用稳态的保护热流计法导热系数测定仪来进行树脂基复合材料的导热系数测试,并已经做为工艺考核标准。多数采用的是美国TA公司的MODEL 2022导热仪,圆片状试样直径有1英寸(25.4mm)和2英寸(50.8mm)两种规格,最高测试温度为300℃。同时,美国TA公司的MODEL 2022导热仪也是该公司的主流产品,由此也可以看出这种稳态测试方法的应用十分广泛。
SJ6000激光干涉仪具有测量精度高、测量范围大、测量速度快、最高测速下分辨率高等优点,结合不同的光学镜组,可实现线性测长、角度、直线度、垂直度、平行度、平面度等几何参量的高精度测量。在[b]SJ6000[color=#333333]激光干涉仪[/color][/b]动态测量软件配合下,可实现线性位移、角度和直线度的动态测量与性能检测,以及进行位移、速度、加速度、振幅与频率的动态分析,如振动分析、丝杆导轨的动态特性分析、驱动系统的响应特性分析等。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/9/201909243125960.png[/img][/align] 激光干涉仪最典型的应用就是测量机床精度,本文讲解如何使用激光干涉仪测量五轴机床平移轴直线度误差。 对于平移轴而言,每根轴均有两个直线度误差,因此三根轴有六个直线度误差,均可采用激光干涉仪分别测得。 原理:带有圆孔的是直线度干涉镜,其与待测轴相连一同运动;长条镜是直线度反射镜静止安装,其是对称结构,上下左右均对称。当一束激光从源头发出射入干涉镜,干涉镜将光束分成两束,形成一个很小的角度分别去往反射镜,由于反射镜上下对称,因此两束光被反射后又回到干涉镜,汇合成一股光束,去往激光头的探测器。当运动轴产生直线度误差时,会使得干涉镜相对于反射镜在水平横向方向发生相对运动,而反射镜是左右对称的(左右的镜片不在同一平面,有一定的角度),因此会使得两束分开的光束光程具有差别,根据此差别,即可测得运动轴产生的直线度误差。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910178906394.jpg[/img][/align][align=center]▲ 直线度测量的光路原理构建图[/align][align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910170468304.png[/img][/align][align=center]▲ 运动轴的横向直线度测量示意图[/align][align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910173593913.png[/img][/align][align=center]▲ 运动轴的纵向直线度测量示意图[/align] 根据直线度误差测量原理可知,测量过程中不可避免的会引入斜率误差。该误差是由于测量直线度反射镜的光学轴线最初与待测轴不平行,为调整平行而引起的。如图 所示,A 为干涉镜和反射镜的距离,B 为激光头到干涉镜的距离(其中干涉镜是固定在运动轴上的)。在一开始,反射镜的光学轴线处于旋转前的位置,而由于机床运动轴与其之间存在的夹角θ,[img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910173125514.jpg[/img][align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910177031118.png[/img][/align] 因为斜率误差是稳定误差,因此可以采取上述的公式将其从直线度测量结果中分离出来,亦可以采用两端法拟合或者最小二乘法拟合将其分离出去。 两端法拟合:即是将所有采集来的数据第一点和最后一点相连决定一直线,再将所有采集来的数据去除掉拟合的直线信息,由此得出的残值即为直线度误差。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910170000002.png[/img][/align]最小二乘法拟合:将采集回来的所有数据通过最小化误差的平方和方式来寻找数据的最佳函数匹配,而后将采集值与匹配函数对应值相比较,剩余的残值即为直线度误差。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910171562522.png[/img][/align]附:SJ6000激光干涉仪直线度测量精度。[table][tr][td][align=center]轴向量程[/align][/td][td][align=center]测量范围[/align][/td][td][align=center]测量精度[/align][/td][td][align=center]分辨力[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]短距离[/align][/td][td][align=center](0.1~4.0)m[/align][/td][td][align=center]±3mm[/align][/td][td][align=center]±(0.5+0.25%R+0.15M[size=12px]2[/size]) μm[/align][/td][td][align=center]0.01μm[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]长距离[/align][/td][td][align=center](1.0~20.0)m[/align][/td][td][align=center]±3mm[/align][/td][td][align=center]±(5.0+2.5%R+0.015M[size=12px]2[/size]) μm[/align][/td][td][align=center]0.1μm[/align][/td][/tr][tr][td=5,1]注:R为显示值,单位:μm;M为测量距离,单位:m[/td][/tr][/table]
我在网上只找到"成都太科光电技术有限公司"一家厂家,难道就没有其他厂家生产这个激光干涉仪了吗?(用于平面精度和球面精度,曲率半径等的测定的)
[color=#000000]阿美特克(纽约证券交易所代码:AME)旗下Zygo公司宣布发布其最新的激光干涉仪Qualifire?。Qualifier加入了一系列高端干涉仪解决方案,该仪器旨在支持半导体、光刻、星载成像系统、尖端消费电子产品、国防等行业中最苛刻的计量应用。Qualifire将于1月30日在加州旧金山的SPIE Photonics West首次亮相。这款干涉仪在不牺牲性能的情况下,将显著的增强功能集成到一个更轻的小型封装中。[/color][color=#000000]Zygo 激光干涉仪产品经理 Erin McDonnell 表示:“我们很高兴将 Qualifire 推向市场,其改进的人体工程学设计使其易于使用,并且比 Zygo 的许多其他激光干涉仪更便携。使用激光干涉仪进行的测量往往对噪声、污染物和其他伪影敏感,因为该仪器能够提供纳米级精度;Qualifire上的可选模块飞点可主动减少甚至消除这些伪影,从而提高测量的可靠性和可重复性。飞点结合了Zygo最好的两种伪影减少技术:环纹和相干伪影减少。飞点在需要高精度的应用中尤其有价值,包括科学研究和先进的制造工艺。[/color][color=#000000]Qualifire为Zygo的激光干涉仪产品线带来这些功能和改进:[/color][color=#000000]Qualire激光干涉仪提供了许多新颖的新功能。[/color][b][color=#000000]智能附件接口[/color][/b][color=#000000]——干涉仪可以识别任何安装的“智能附件”,并自动应用系统错误文件并执行横向校准。[/color][b][color=#000000]体积小、重量轻[/color][/b][color=#000000]——最小的 Qualifire 型号重约 45 磅(20.4 千克)。 它是真正的便携式,特别是对于干涉仪必须经常移动或调整的复杂和精密应用。[/color][b][color=#000000]移相器[/color][color=#000000](PMR)[/color][/b][color=#000000]——PMR 是调制测试部件和参考光学器件之间干涉条纹所必需的,最终可创建定量表面图。其整体设计提供:[/color][color=#000000]整体机械稳定性和对准[/color][color=#000000]降低损坏或错位的风险[/color][color=#000000]确保性能一致,减少重新校准的需要[/color][b][color=#000000]改进的用户体验[/color][/b][color=#000000]——方便使用的电源按钮和运动安装支脚使设置更易于使用。大型控制旋钮可实现更精确的调整,这对校准和校准都至关重要。 集成手柄确保安全可靠的操作。[/color][b][color=#000000]更易于维护[/color][/b][color=#000000]—— 密封的光学系统和整合的电子元件使更换各种组件变得简单,而不会使光学元件暴露在污染物中。[/color][b][color=#000000]飞点[/color][/b][color=#000000]——用于减少伪影的可选模块,包括自动对焦功能。[/color][b][color=#000000]稳定变焦[/color][/b][color=#000000]——提供新变焦方法的选项,可在所有放大倍率下实现完美的图像配准和衍射限制图像采样。[/color][color=#000000]计量集团副总裁Kurt Redlitz 表示:“Qualifire 保持了 Zygo 在计量方面的高标准,同时提供了最高水平的精度并优化了用户体验。通过改进的人体工程学设计,它可以在不牺牲性能的情况下提高操作效率和部署灵活性。Qualifire 是一款更强大、更可靠、用户友好的仪器,可随时应付最苛刻的应用和环境——精度不容置疑。[/color][来源:仪器信息网译] 未经授权不得转载
有人用过翟科公司的激光干涉仪吗?ZMI系列的。
日前,由中国计量科学研究院承担的国家“十一五”科技支撑课题 “飞秒脉冲激光参数测量新技术研究”通过了专家验收。该课题自主研制的飞秒脉冲自相关仪和飞秒脉冲光谱相位相干仪实现了飞秒脉冲激光参数的准确测量,课题组提出的飞秒脉冲光谱相位还原方法降低了传统方法的测量不确定度,将我国飞秒脉冲激光参数的准确度提高到国际领先水平。 飞秒是时间单位,1飞秒相当于10-15秒。它有多快呢?我们知道,光速是1秒钟30万公里,而在1飞秒内,光只能走0.3微米,相当于一根头发丝的百分之一!飞秒脉冲是人类目前在实验室条件下能获得的在可见光至近红外波段的最短脉冲,它以其独具的持续时间极短、峰值功率极高、光谱宽度极宽等优点,在物理学、生物学、化学、光通讯、外科医疗、精细加工制造及超小器械制造等领域得到很广泛的应用。如何准确地测量超短脉冲信息已成为飞秒脉冲研究领域迫切需要解决的难题。
[align=center][font=黑体]稳态[/font][font='Times New Roman',serif]/[/font][font=黑体]瞬态荧光光谱仪的维护与管理[/font][/align][font=宋体]摘要:稳态[/font][font='Times New Roman',serif]/[/font][font=宋体]瞬态荧光光谱仪(型号:[/font][font='Times New Roman',serif]FLS1000[/font][font=宋体])是一款功能模块化的测试光致发光的光谱仪,专注于稳态及时间分辨光谱测试,主要应用于光物理、化学、材料科学和生命科学等方面,已成为各学科领域不可或缺的重要技术表征手段。本文系统介绍稳态[/font][font='Times New Roman',serif]/[/font][font=宋体]瞬态荧光光谱仪相关附件的维护以及光谱仪的管理,为光谱仪的开发、应用及使用管理提供借鉴。[/font][font=宋体]关键词:光谱仪[/font][font=宋体]维护[/font][font=宋体]管理[/font][font='Times New Roman',serif] [/font][font='Times New Roman',serif]一、 [/font][font=宋体]稳态[/font][font='Times New Roman',serif]/[/font][font=宋体]瞬态荧光光谱仪相关附件的维护[/font][font=宋体]光源简介及维护:稳态[/font][font='Times New Roman',serif]/[/font][font=宋体]瞬态荧光光谱仪主要由激发源(光源)、样品仓和检测器组成。其中,光源分为稳态光源和瞬态光源。稳态光源一般是光谱及能量连续输出的氙灯,主要用于稳态谱、量子产率的测试。瞬态光源为频率可调、具有特定脉宽的脉冲输出光源,主要有微秒灯、纳秒灯和皮秒脉冲激光器等,主要用于荧光寿命的测试。以本院购买的[/font][font='Times New Roman',serif]FLS1000[/font][font=宋体]光谱仪系列为例,配备三种标准光源:连续氙灯(稳态光源)、[/font][font='Times New Roman',serif]μF2[/font][font=宋体]微秒脉冲氙灯、[/font][font='Times New Roman',serif]nF920[/font][font=宋体]纳秒灯以及皮秒级脉冲激光器[/font][font='Times New Roman',serif](EPLs)[/font][font=宋体]。[/font][font=宋体]稳态光源氙灯在启亮以后会发热,长时间使用后,一定要关灯进行散热,散热结束方可关闭氙灯电源。氙灯使用寿命一般在[/font][font='Times New Roman',serif]1000[/font][font=宋体]小时,在使用寿命达到以后,要及时更换氙灯。相对而言,瞬态光源中的微秒灯和脉冲激光器维护较简单,禁止频繁开、关灯源。同时,在频率由最大切换至最小(或由最小切换至最大)过程中,建议缓慢切换。纳秒灯俗称氢灯,在使用过程中,首先观察氢压是否在[/font][font='Times New Roman',serif]0.39-0.43bar[/font][font=宋体]范围内,如果氢压过高,需要进行泄压操作。如果氢压过低,需要重新灌注氢气进行升压。方法如下:将阀门缓慢打开与大[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]通,即可进行泄压。灌注氢气加压过程需阀门一端接通油泵进行抽真空操作,一端与氢气源接通进行灌注,反复两端拧动阀门,进行抽气、充气,待氢气灌注以后,调节压力至[/font][font='Times New Roman',serif]0.39-0.43bar[/font][font=宋体]。纳秒灯长久使用以后,纳秒灯电极很容易氧化,体现出来的是,及时氢压符合要求,纳秒灯也无法启亮。此时,设备管理员需取出电极打磨,然后重新安装。方法如下:先泻氢压,拔下光纤,打开纳秒灯仓门,分别取下尖头电极和平头电极,用砂布打磨电极至光亮,然后依次安装电极(两电极相隔[/font][font='Times New Roman',serif]1 mm[/font][font=宋体]),通过观察仓可以观察到四个像(两个实像、两个虚像),安装成功的成像效果如图所示(可以通过手机拍照显示):[/font][align=center][font='Times New Roman',serif][img=,169,]file:///C:/Users/Lenovo/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.png[/img][/font][/align][font=宋体]检测器简介及维护:[/font][font='Times New Roman',serif]FLS1000[/font][font=宋体]内含高增益光电倍增管[/font][font='Times New Roman',serif](PMT)[/font][font=宋体]检测器,适用于稳态谱和时间分辨过程中的光子计数收集。最常用到的是紫外[/font][font='Times New Roman',serif]-[/font][font=宋体]可见检测器,其对应光谱检测范围[/font][font='Times New Roman',serif]200-980nm[/font][font=宋体]。检测器使用前通常都需要降温,以减少黑暗计数率,提升信噪比,紫外[/font][font='Times New Roman',serif]-[/font][font=宋体]可见检测器有自带半导体制冷片,可提供[/font][font='Times New Roman',serif]-20 ℃[/font][font=宋体]的工作温度。需要注意的是检测过程中,样品实际信号不能超过检测器的最大阈值。另外,[/font][font='Times New Roman',serif]FLS1000[/font][font=宋体]还配备有近红外检测器,因近红外检测器的噪音较高,需要外加液氮制冷达到[/font][font='Times New Roman',serif]77 k[/font][font=宋体]的工作温度降低噪音信号,对应光谱检测范围[/font][font='Times New Roman',serif]300-1700nm[/font][font=宋体]。近红外检测器使用前,需要使用液氮降温[/font][font='Times New Roman',serif]2-3[/font][font=宋体]小时。[/font][font=宋体]样品仓内配备有固体支架、液体支架,根据实际实验需要,更换不同的支架来进行测试。定期清理样品仓,保证样品仓的干净、整洁。[/font][font=宋体]二、稳态[/font][font='Times New Roman',serif]/[/font][font=宋体]瞬态荧光光谱仪的管理[/font][font=宋体]由于[/font][font='Times New Roman',serif]FLS1000[/font][font=宋体]的功能较多,并且,随着科研的发展,科研需求呈现多样化,因此,如何在满足多样化需求的前提下提高仪器的使用效率,并减少设备故障,是需要思考的重要问题。[/font][font='Times New Roman',serif]FLS1000[/font][font=宋体]主要采取以下培训管理模式:[/font][font=宋体]([/font][font='Times New Roman',serif]1[/font][font=宋体])集中培训,自行测试[/font][font=宋体]集中组织学生实地参观,进行实物观摩培训学习,面对实物,分模块详细介绍光谱仪的基本构造(激发源、样品仓、检测器)、工作原理、功能、附件的操作特点等,详细讲解样品制备并进行操作流程演示,根据样品的形状(粉末、液体、薄膜)介绍三种制样和上样方法,两种样品支架的安装方法和注意事项。重点介绍如何根据测试不同项目选择不同的激发源和检测器。[/font][font=宋体]根据不同的测试项目,首先讲解荧光光谱(激发和发射光谱)的测试采集,实物演示激发源的选择和开启、上样,详细讲解参数设置、信号调节以及条件优化等。然后,讲述荧光寿命的测试,从荧光寿命的定义出发,引导学生思考寿命衰减测试与光谱测试的不同,从而更深入的理解如何设置和调节参数,如何优化测试条件。此两项测试属于基础测试,操作简单,参数优化较容易。在此基础上,针对有测试需求的学生,进一步讲解磷光光谱和长寿命测试方法,着重讲解门控法测试磷光光谱的原理。有关磷光的测试,测试效果很大程度上依赖于磷光的强弱和寿命长短,信号调节、参数设置和优化相对而言较为困难。[/font][font=宋体]关于低温、变温光谱与寿命测试,着重讲解演示如何将常温系统进行升级拓展,变装成低温、变温系统,并引导学生进行对比,透彻理解低、变温测试与常温测试的异同点。[/font][font=宋体]([/font][font='Times New Roman',serif]2[/font][font=宋体])重点培训,专人专时测样[/font][font=宋体]量子产率测试是一项极为精确的测试,所用到的附件[/font][font='Times New Roman',serif]-[/font][font=宋体]积分球是影响测试结果的关键性因素,而在测试过程中,由于静电作用或经验不足,粉尘或者样品粉末极容易附着于积分球内,造成积分球污染,一方面影响测试结果,另一方面,给仪器维护带来不便。通过前期的试运行一年,发现量子产率测试的总时长短,测试时间分散,测试人员较多。基于此,对于使用积分球测试量子产率,提出了重点培训,专人、专时测样的培训管理制度。每课题组或单位指派两名学生,重点培训量子产率测试方法,从原理、测试方法、注意事项、数据分析等方面全面培训并考核。例如:每月月初和月中分别固定两天,不做任何其他测试,专门用于测试量子产率。该课题组内所有需要测试量子产率的样品,由重点培训人带领送样人在固定的时间共同完成。重点培训,专人、专时测样的管理模式,按需求重点培训一批专业度高、熟练度高的专业人员,并将测试时间集中,减少积分球短时间多频次暴露,很大程度上减少了积分球污染的可能。同时,重点培训人带领送样人共同测试有效解决了因沟通不及时导致测试效率低等问题。[/font][font=宋体]([/font][font='Times New Roman',serif]3[/font][font=宋体])上机考核[/font][font=宋体]根据科研实际情况,模块化选择考核项目,从开机、原理、参数调节、注意事项等方面考察用户知识掌握情况和实践水平,针对关键性步骤反复强调和指导,并根据实际测试过程学生碰到的疑难问题,将实践中总结的经验传授给学生。最后经专业技术教师考核,认定学生已掌握理论知识和实践操作流程,实践操作符合规范,能规范完成各项测试并完成数据分析的学生可以获得独立上机操作的权限。作为专业技术教师,[/font][font='Times New Roman',serif]“[/font][font=宋体]授之鱼不如授之以渔[/font][font='Times New Roman',serif]”[/font][font=宋体],在培训和考核过程中,教师的作用,一方面让学生成功获得规范测试的能力,更重要的是,要让学生学会分析问题和解决问题的能力。每位学生的科研方向和需求不同,碰到的问题各异,实验测试是解决问题的一种手段,要让学生知其然更知其所以然,从根源上分析问题并解决问题。通过考核获得独立上机权限的同学帮带新同学,帮助新同学完成培训。这种[/font][font='Times New Roman',serif]“[/font][font=宋体]老带新[/font][font='Times New Roman',serif]”[/font][font=宋体]的培训模式发挥了学生的主观能动性,增强了学生的责任意识和团结合作的意识,同时,也减轻了专业技术教师的压力,更有利于仪器新功能开发和拓展工作的开展。培训完成以后,经过教师考核合格的学生可以获得独立上机操作的权限。通过这种[/font][font='Times New Roman',serif]“[/font][font=宋体]传[/font][font='Times New Roman',serif]-[/font][font=宋体]帮[/font][font='Times New Roman',serif]-[/font][font=宋体]带[/font][font='Times New Roman',serif]”[/font][font=宋体]的培训考核模式,不断培训更多的学生,让更多学生成为测试小能手。[/font][font='Times New Roman',serif]三、 [/font][font=宋体]结语[/font][font=宋体]本文介绍了稳态[/font][font='Times New Roman',serif]/[/font][font=宋体]瞬态荧光光谱仪的附件结构及维护方法,并结合研究院实际介绍了管理模式,提高仪器使用效率的同时,降低了仪器故障率,为光谱仪的开发、应用及使用管理提供借鉴。[/font]
去年年底实验室买了一台美国PTI光谱仪,因为之前的HITACHI和PE的不能满足一些实验的要求了。跟大家聊聊,交流一下心得。厂家宣称他们灵敏度最高,信噪比可以达到10000:1以上(水的拉曼峰),可以达到Am级别的微弱信号。上次他们工程师来调试时,开始灵敏度只能到8000多,几次测下来都差不多这个值,后来推测可能是染料没除净的问题,把比色皿放到酒精里泡了一晚后,重新擦干净就好多。达到了13000多,所以在测试时一定要注意比色皿的洁净度。由于我们学校在南方,湿气也比较大吧,空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量也不是很好,加上用了半年多,确实有些影响。在保存时如果有条件的话,不要放在湿气太重的环境。瞬态配的是激光器,单色性还不错,强度也比较高。最低据说可以到100ps,不过还没做过这么低的。检测起来还是很快的,只要几分钟,在原单位用过一台德国的,觉得太慢了,测量起来要大半天,不过数据好像要比PTI稍准点。使用了一段时间,暂时还没什么毛病,大体情况就是这样,仅供参考。但毕竟是个大物件,还是要考虑好。后面是当时厂家提供的一些指标。PTI推出的QuantaMaster系列荧光稳态测量系统具有测量可靠、灵敏度高、使用方便、配制灵活等优点,系统信噪比一般为6000:1,最高可达10000:1,数据采集速度可达1000 点/秒, 波长范围从紫外到近红外,样品所处的环境温度可调。除常规的荧光稳态测量外,还可进行各向异性(偏振)、双发射、化学和生物发光等方面的测量。通过扩展和升级,可实现电致发光、磷光、荧光寿命、荧光比率和比率成像等的测量。在稳态光谱测量中,通过使用光子计数技术,提供最高的微弱信号检出能力,可对荧光物质进行定性检测和定量分析。主要应用 1、光物理与光化学、光合作用机理2、分子反应动力学3、突变筛选4、缩氨酸结合动力学5、FRET动力学6、发射光谱和荧光淬灭7、荧光量子产率、荧光偏振及导向性8、蛋白质结构与折叠的研究9、DNA测序研究 、ds-DNA中的染料探针10、膜的渗透性及结构研究、膜的流动性和脂相转移11、药物与生物体系相互作用的检测12、溶剂-溶质相互作用13、麻醉过程研究 主要规格:★ 信噪比(水的拉曼峰):6000:1 最高可达 10000:1★ 数据采样率:每个通道1000点/秒~1点/100秒 ,可同时采集★ 波长范围:180~24000nm 连续可调(由选用的光栅和灯泡决定)★ 波长带宽:0~25nm 连续可调★ 检测范围:185~650nm (使用1527型PMT,可扩展至NIR)★ 波长分辨率:0.2nm★ 波长精度:+/-0.5nmPTI推出的TimeMasterTM系列荧光寿命测量系统采用了先进的频闪分时测量技术和非线性时标据采集技术,具有测量速度快、精度高、灵敏度高、使用方便、配制灵活等优点,是目前测量速度最快、最先进的荧光寿命测量系统。该系统能够探测7pM荧光素的寿命,最短测量寿命可达100ps。激发光源可采用激光、弧光脉冲及LED灯以满足不同的应用。通过扩展和升级,可实现电致发光、磷光、荧光稳态、荧光比率和比率成像等的测量。PTI推出的QuantaMaster系列荧光稳态测量系统具有测量可靠、灵敏度高、使用方便、配制灵活等优点,系统信噪比一般为6000:1,最高可达10000:1,数据采集速度可达1000 点/秒, 波长范围从紫外到近红外,样品所处的环境温度可调。除常规的荧光稳态测量外,还可进行各向异性(偏振)、双发射、化学和生物发光等方面的测量。通过扩展和升级,可实现电致发光、磷光、荧光寿命、荧光比率和比率成像等的测量。在稳态光谱测量中,通过使用光子计数技术,提供最高的微弱信号检出能力,可对荧光物质进行定性检测和定量分析。 主要应用 1、光物理与光化学、光合作用机理2、分子反应动力学3、突变筛选4、缩氨酸结合动力学5、FRET动力学6、发射光谱和荧光淬灭7、荧光量子产率、荧光偏振及导向性8、蛋白质结构与折叠的研究9、DNA测序研究 、ds-DNA中的染料探针10、膜的渗透性及结构研究、膜的流动性和脂相转移11、药物与生物体系相互作用的检测12、溶剂-溶质相互作用13、麻醉过程研究 上图,通过激发光谱来监测使用Fura-2滴定的Ca2+的变化 主要规格:★ 信噪比(水的拉曼峰):6000:1 最高可达 10000:1★ 数据采样率:每个通道1000点/秒~1点/100秒 ,可同时采集★ 波长范围:180~24000nm 连续可调(由选用的光栅和灯泡决定)★ 波长带宽:0~25nm 连续可调★ 检测范围:185~650nm (使用1527型PMT,可扩展至NIR)★ 波长分辨率:0.2nm★ 波长精度:+/-0.5nm PTI推出的TimeMasterTM系列荧光寿命测量系统采用了先进的频闪分时测量技术和非线性时标据采集技术,具有测量速度快、精度高、灵敏度高、使用方便、配制灵活等优点,是目前测量速度最快、最先进的荧光寿命测量系统。该系统能够探测7pM荧光素的寿命,最短测量寿命可达100ps。激发光源可采用激光、弧光脉冲及LED灯以满足不同的应用。通过扩展和升级,可实现电致发光、磷光、荧光稳态、荧光比率和比率成像等的测量。 主要应用 1、蛋白结构和折叠;2、核酸动态特性与结构;3、光合作用机理;4、激发态特性;5、层面研究;6、膜的渗透性与离子转移;7、膜的动态特性和结构;8、分子距离和旋转动态特性;9、溶剂与溶质的相互作用;10、微胞结构与反应动力学;11、污染物质的探测与辨别;12、聚合物结构和动态特性;13、药与生物系统的相互作用;14、混合荧光物质的探测与辨别。 主要规格:★ 灵敏度:可测量7pM荧光物质的寿命★ 寿命测量范围:100ps~10s (依靠所用光源及检测器)★ 激光波长范围:235~990nm (依靠所使用染料而定)★ 脉冲宽度:800ps★ 脉冲能量:在500nm、5Hz时,每个脉冲220mj★ 检测范围:185~650nm (使用1527型PMT,可扩展至NIR)★ 波长分辨率:0.2nm★ 波长精度:+/-0.5nm
激光干涉仪不仅可以测量等离子体密度,而且还可以进行数据分析和处理。定期开班的论坛,更是为结果分析提供了强有力的支持。
想在实验室自己组建一个激光拉曼光谱仪,由于刚接触,请问各路大侠激光拉曼光谱仪的光源是用脉冲激光器还是连续激光器?
1, 题目:高精度激光干涉仪定位系统2,作者:卢维美3,期号:电子工业专用设备, 1999年01期4,链接:http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DGZS901.005.htm
角镜型迈克干涉仪和传统的迈克干涉仪有什么区别
白光干涉仪目前在3D检测领域是精度最高的测量仪器之一,在同等系统放大倍率下检测精度和重复精度都高于共聚焦显微镜和聚焦成像显微镜,在一些纳米级和亚纳米级的超精密加工领域,除了[url=http://www.chotest.com/detail.aspx?cid=686][b][color=#333333]白光干涉仪[/color][/b][/url],其它的仪器无法达到其测量精度要求。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2018/3/201803076710554.jpg[/img][/align][align=center]中图仪器SuperView W1白光干涉仪[/align]白光干涉仪测量原理: 白光干涉仪是利用光学干涉原理研制开发的超精密表面轮廓测量仪器。照明光束经半反半透分光镜分威两束光,分别投射到样品表面和参考镜表面。从两个表面反射的两束光再次通过分光镜后合成一束光,并由成像系统在CCD相机感光面形成两个叠加的像。由于两束光相互干涉,在CCD相机感光面会观察到明暗相间的干涉条纹。干涉条纹的亮度取决于两束光的光程差,根据白光干涉条纹明暗度以及干涉条纹出现的位置解析出被测样品的相对高度。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/5/201905302500097.jpg[/img][/align]白光干涉仪的测量应用: 以测量单刻线台阶为倒,在检查仪器的各线路接头都准确插到对应插孔后,开启仪器电源开关,启动计算机,将单刻线台阶工件放置在载物台中间位置,先手动调整载物台大概位置,对准白光干涉仪目镜的下方。 在计算机上打开白光干涉仪测量软件,在软件界面上设置好目镜下行的最低点,再微调镜头与被测单刻线台阶表面的距离,调整到计算机屏幕上可以看到两到三条干涉条纹为佳,此时设置好要扫描的距离。按开始按钮,白光干涉仪可自动进行扫描测量,测量完成后,转件自动生成3D图像,测量人员可以对3D图像进行数据分析,获得被测器件表面线、面粗糙度和轮廓的2D、3D参数。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/5/201905303281565.png[/img][/align] 白光干涉仪具有测量精度高、操作便捷、功能全面、测量参数涵盖面广的优点,测量单个精密器件的过程用时2分钟以内,确保了高款率检测。白光干涉仪独有的特殊光源模式,可以广泛适用于从光滑到粗糙等各种精密器件表面的测量。
哪个厂家卖干涉仪
激光雷达可以按照所用激光器、探测技术及雷达功能等来分类。目前激光雷达中使用的激光器有二氧化碳激光器,Er:YAG激光器,Nd:YAG激光器,喇曼频移Nd:YAG激光器、GaAiAs半导体激光器、氦-氖激光器和倍频Nd:YAG激光器等。其中掺铒YAG激光波长为2微米左右,而GaAiAs激光波长则在0.8-0.904微米之间。根据探测技术的不同,激光雷达可以分为直接探测型和相干探测型两种。其中直接探测型激光雷达采用脉冲振幅调制技术(AM),且不需要干涉仪。相干探测型激光雷达可用外差干涉,零拍干涉或失调零拍干涉,相应的调谐技术分别为脉冲振幅调制,脉冲频率调制(FM)或混合调制。按照不同功能,激光雷达可分为跟踪雷达,运动目标指示雷达,流速测量雷达,风剪切探测雷达,目标识别雷达,成像雷达及振动传感雷达。激光雷达最基本的工作原理与无线电雷达没有区别,即由雷达发射系统发送一个信号,经目标反射后被接收系统收集,通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。至于目标的径向速度,可以由反射光的多普勒频移来确定,也可以测量两个或多个距离,并计算其变化率而求得速度,这是、也是直接探测型雷达的基本工作原理。由此可以看出,直接探测型激光雷达的基本结构与激光测距机颇为相近。相干探测型激光雷达又有单稳与双稳之分,在所谓单稳系统中,发送与接收信号共同在所谓单稳态系统中,发送与接收信号共用一个光学孔径。并由发射/接收(T/R)开头隔离。T/R开关将发射信号送往输出望远镜和发射扫描系统进行发射,信号经目标反射后进入光学扫描系统和望远镜,这时,它们起光学接收的作用。T/R开关将接收到的辐射送入光学混频器,所得拍频信号由成像系统聚焦到光敏探测器,后者将光信号变成电信号,并由高通滤波器将来自背景源的低频成分及本机振荡器所诱导的直流信号统统滤除。最后高频成分中所包含的测量信息由信号和数据处理系统检出。双稳系统的区别在于包含两套望远镜和光学扫描部件,T/R开关自然不再需要,其余部分与单稳系统的相同。美国国防部最初对激光雷达的兴趣与对微波雷达的相似,即侧重于对目标的监视、捕获、跟踪、毁伤评(SATKA)和导航。然而,由于微波雷达足以完成大部分毁伤评估和导航任务,因而导致军用激光雷达计划集中于前者不能很好完成的少量任务上,例如高精度毁伤评估,极精确的导航修正及高分辨率成像。较早出现的一种激光雷达称为“火池”,它是由美国麻省理工学院的林肯实验室投资,于60年代末研制的。70年代初,林肯实验室演示了火池雷达精确跟踪卫星,获得多普勒影像的能力。80年代进行的实验证明,这种CO2激光雷达可以穿透某些烟雾,识破伪装,远距离捕获空中目标和探测化学战剂。发展到80年代末的火池激光雷达,采用一台高稳定CO2激光振荡器作为信号源,经一台窄带CO2激光放大器放大,其频率则由单边带调制器调制。另有工作于蓝-绿波段的中功率氩离子激光与上述雷达波束复合,用于对目标进行角度跟踪,而雷达波束的功能则是收集距离――多普勒影像,实时处理并加以显示。两束波均由一个孔径为1.2M的望远镜发射并接收。据报道,美国战略防御局和麻省理工学院的研究人员于1990年3月用上述装置对一枚从弗吉尼亚大西洋海岸发射的探空火箭进行了跟踪实验。在二级点火后6分钟,火箭进入亚轨道,即爬升阶段,并抛出其有效负载,即一个形状和大小均类似于弹道导弹再入飞行器的可充气气球。该气球有气体推进器以提供与再入飞行器和诱饵的物理结构相一致的动力学特性。目标最初由L波段跟踪雷达和X波段成像雷达进行跟踪。并将这些雷达传感器取得的数据交给火池激光雷达,后者成功地获得了距离约800千米处目标的像。[~116966~][~116967~][~116968~][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191651_624049_1602049_3.jpg[/img]
众所周知,激光脉冲法测试原理是试样在绝热条件下前表面受瞬时脉冲热流加热根据试样背表面温度随时间的变化情况,确定试样的热扩散率。问题: 1 每种材料吸收激光的速度对测试结果有影响吗? 2 材料有没有反光的问题,如果是镜面,存在部分反光,那吸收的激光能量就没有那么多了,这样对最终测试结果有没有影响? 3 再添加一问题,采用激光脉冲法测试透明半透明材料时,在脉冲照射后样品起始升温的区域存在基线的“跃迁”,这个“跃迁”是什么导致的?耐驰说明书上写这种情况需要选择辐射模型+脉冲修正,难道说这个跃迁是材料本身辐射导致的?怎么产生辐射的?http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/03/201303272042_432667_1698940_3.jpg
请教一个非常弱的问题:[color=#DC143C]迈克尔逊干涉仪的用途[/color],红外本来不就是一定波长范围在照射样品吗,与干涉仪的光程差有什么联系,搞不明白,请指点!!!
最近一直在使用 研究所里的白光干涉仪(Talysurf CCI 2000)做表面检测,发现了不少问题,比如说: 1. 如何调整能快速获得干涉条纹; 2. 如何能减少数据丢失点; 3. 如何校准我一直在钻研随机带的说明书,不过Taylor Hobson这些英国人太懒了,很多东西都是笼统的讲,根本不细说! 所以,希望 有白光干涉仪操作经验的朋友,能在本楼讨论下,您也可给我发email:chenjc18@126.com。
摘要:航天器用各种大尺寸构件都普遍要求超低膨胀系数以保证构件尺寸的稳定性,传统热膨胀系数测试只针对长度100mm以下的小试样,已无法满足长度1m以上大尺寸构件的超低热膨胀系数测量,多数航天器用大尺寸构件需要精确测量整个构件的超低热膨胀系数。本文对美国波音公司在太空望远镜大尺寸桁架超低热膨胀系数整体测量方面的研究工作进行了综述,以了解国外技术发展状况,给今后开展此方面工作提供参考和借鉴。1. 前言 在太空运行的各种航天器,由于没有大气层的保护,其环境温度变化很大,受阳面温度可高达上百摄氏度,而被阳面温度却在零下几十摄氏度。因此,航天器在空间环境中,由于材料的热膨胀,会引起航天器结构的尺寸变化。但是从航天器的某些部件和仪器的技术要求考虑,希望航天器的某些结构的稳定性要好,这一点对通讯卫星天线结构及敏感元件、太空望远镜的镜筒支架等的使用和安装尤为重要。尤其是卫星和望远镜桁架结构更要求其在一定的环境温度变化范围内不因热应力产生变形或者变形极小,即所谓零膨胀。 传统热膨胀系数测试只针对长度100mm以下的小试样,已无法满足大尺寸构件的超低热膨胀系数测量。为适应航天器制造的要求,特别是对于以1m以上长度的E-08/K量级材料热膨胀系数需要更加准确的测试。因此,研究航天器用复合材料工程构件的超低膨胀测试方法和相应的测试设备,具有重要的科学意义和实用价值。 本文将介绍美国波音公司在太空望远镜桁架超低热膨胀系数测试方法和测试设备方面所开展的工作。2. 波音公司激光干涉法第一代热膨胀系数测试技术 早在1971年波音公司的Bond等人就开始研究一种用于监测大直径天线在空间模拟腔体内动态行为的多通道激光干涉法测试技术【1】,其中采用了可反转条纹计数技术来测量安装在试验箱体外测量装置与安装在腔体内天线上7个光学反射镜之间的距离。 试验腔外测试仪器距离腔体内部天线的距离将近5m,干涉仪采用了Twyman-Green干涉仪,其中参考光束的相位在13.5kHz频率处进行调节以便对每个通道进行可反转条纹计数,每根条纹计数对应的距离变化增量为7.9nm(0.125倍激光波长),整个光学系统结构如图 2-1所示。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252327_615105_3384_3.png图 2-1 多通道激光干涉仪光学系统结构示意图 基于上述技术,波音航空公司在1974年至1975年期间针对大型空间望远镜(LST)项目中的石墨环氧测量支架进行了热膨胀系数测试考核【2】。具体测试考核包括了两方面的内容,一方面是测试管状支架和H型支架的热膨胀系数,另一方面是对管状支架热膨胀系数进行了热循环效应考核。 热膨胀系数测试试件为91.44厘米长的截面分别为圆形和H型的管材,被测试件放置在真空腔内并稳定24小时后再进行测试,图 2-2所示为测试装置的结构示意图。如图所示,被测试件悬浮在含有加热套的真空腔内,激光干涉仪的光学部件放置在真空腔外的底部位置,形成立式结构热膨胀系数测量装置,用来测量试件长度变化的聚焦光束垂直进入真空腔底部的光学窗口,整个测量装置实物如图 2-3所示,激光干涉仪测量装置实物如图 2-4所示。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252327_615106_3384_3.png图 2-2 热膨胀系数测试系统结构示意图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252327_615107_3384_3.png图 2-3 热膨胀系数测试系统整体照片http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252328_615108_3384_3.png图 2-4 热膨胀系数测试系统激光干涉仪测量装置 每个被测试件上安装了三只测温热电偶和四个角反射镜,如图 2-5所示。激光干涉仪测量得到四个角反射镜的位移变化,由此得到热变形量和监视试件的倾斜。在被测试件的顶部安置一个参考反射镜用来抵消被测试件和干涉仪之间相对运动所带来的影响。 测试中真空腔内部气压低于1Torr以下并使真空度稳定16个小时,然后使试件温度升到37.8℃(100℉)后在冷却下来,整个加热冷却过程中,每隔2.8℃(5℉)测试一次热变形量,每隔14℃(25℉)进行一次30分钟的恒温。整个温度变化过程直到试件冷却到-73.3℃(-100℉)停止。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252328_615109_3384_3.png图 2-5 热膨胀系数测试系统测温传感器和光学器件安装位置示意图 铺层方向为(02±50)s 的管状试件热变形量测试结果如图 2-6所示,整个过程的平均线膨胀系数为 7.2E-08/℃(4E-08/℉)。图 2-7所示为管状构件热膨胀系数测试与计算之间的比较结果,从比较结果可以看出板层方向的有效性,这种特性可以用来设计特殊性能的复合材料。 在进行管件热膨胀系数热循环考核试验中,先沿着试件长度方向上安装两只1英寸宽的电阻加热器以建立起与热真空试验相同的试件状态,在热真空试验中,电阻加热器是用来控制管件的温度,而在管件热膨胀系数热循环试验中,加热电阻器只是实现相同的结构状态,热循环试验的温度控制则是采用真空腔内的加热套来实现。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252328_615110_3384_3.png图 2-6 试件热变形量随温度变化的测试结果http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252329_615111_3384_3.png图 2-7 测试与设计结果的比较 在热膨胀系数热循环考核试验中,反射镜和温度传感器的安装与热膨胀系数测试时完全相同。热循环测试时也是先抽真空使得试件进行一两天的除湿,然后进行+38℃~-78℃(+100℉~-100℉)温度范围内的208次的冷热循环,大约间隔50次循环进行一次测量,在最后一次循环时,测试将电阻加热器取出后的试件热膨胀系数。热循环过程中试件的热膨胀系数随温度变化测量结果如图 2-8所示。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252329_615112_3384_3.png图 2-8 热循环过程中试件热膨胀系数随温度变化的测量值[/
2012年10月22日 07:10 新浪科技微博 http://i1.sinaimg.cn/IT/2012/1022/U7917P2DT20121022070621.jpg世界最快激光脉冲定格超速运行电子原子http://i3.sinaimg.cn/IT/2012/1022/U7917P2DT20121022070632.jpg世界最快激光脉冲定格超速运行电子原子 新浪科技讯 北京时间10月22日消息,据物理学家组织网报道,世界最快的激光脉冲能够定格正在超速运行的电子和原子,美国亚利桑那大学的物理学家利用这种脉冲已经捕捉到分子分裂、电子从原子里逃逸出来的动态画面。他们的研究有助于我们更好地了解分子过程,并最终在很多可能的应用中控制它们。 1878年,当时的一系列照片立刻解决了一个长期存在的谜题:是不是正在飞奔的马始终都有一部分身体接触到地面?结果证明不是。爱德华-穆布里奇在赛马跑道旁拍摄的这一系列图片,标志着高速摄影时代的开始。大约134年后,亚利桑那大学物理学系的研究人员解决了一个类似的谜题,这次是一个超速运行的氧分子取代了马,超快、高能激光脉冲取代了穆布里奇的感光乳剂板。阿尔文-桑德胡及其科研组利用持续时间仅为0.0000000000000002秒的极端紫外线光脉冲,设法定格氧分子在很短时间内被高能击中后产生的超速动作。由于科学家正在试着从电子级别更好地了解量子过程,甚至最终控制这一过程,设计出新的光源,组合出新分子,或者是设计出新型超速电子元件,以及无数其他可能的发明,因此观察原子和分子里发生的极短事件变得越来越重要。 虽然桑德胡的科研组在产生世界最短光脉冲方面,并不是世界纪录保持者,但他们是最先把这些当做工具,用来解决很多悬而未决的科学问题的人。该科研组的最新成果,是展示氧分子在吸收过多能量而无法保持两个原子之间的稳定性后,突然裂开的实时快照系列。该研究成果发表在《物理评论快报》上。揭开这么短时间内的分子过程,有助于科学家更好地了解地球大气层里的臭氧形成和被摧毁背后的微观动态。桑德胡把这一原理比喻成是设法给快速飞向击球手的棒球拍照。他说:“如果我们利用常规相机,拍到的照片会非常模糊,或者棒球根本显示不出来。但是我们想很详细地研究这个球,它的表面、它的缝合线,以及在任何特定时间它的确切位置。要做到这些有两种方法。你可以制造一个拥有很快快门,能够在球做任何运动前迅速开启和关闭的相机。或者利用称之为动态镜检查(Stroboscopy)的技术,你用光照射这个棒球很短时间,并在这个时间内给它拍照。” 但是用原子或者电子取代棒球时,这种类比是不成立的。因为微观物体的运行速度非常非常快,利用机械或者电子元件根本捕捉不到它们。桑德胡称,定格原子级别的动作的唯一方法,就是利用持续时间只有几毫微微秒或者阿秒(比毫微微秒短1000倍)的光脉冲。举例说明这种光脉冲的持续时间,就是1阿秒相对于1秒,相当于1秒相对于宇宙的年龄。为了产生阿秒时长的光爆,必须发出持续时间只有毫微微秒的强烈激光脉冲。桑德胡实验室采用的毫微微秒激光脉冲释放的能量是1太瓦,相当于整个美国的电力网,只是前者持续时间非常短暂。虽然毫微微秒激光脉冲足以分辨分子运动,例如我们眼睛里的视紫红质,它们能在200毫微微秒内改变结构,对进入眼睛的光子做出响应,但是毫微微秒激光脉冲在捕捉更亮、运行速度更快的电子运动时,并不用“切开”它。 桑德胡实验室的研究生尼兰加-施瓦伦说:“我能在激光脉冲产生的强电场环境下,实时研究氦的原子结构发生了什么变化。”桑德胡科研组把这项有关阿秒电子动力学的突破性研究的成果,发表在早些时候的《物理评论快报》上。在他们的最新研究中,该科研组已经解决一个长期存在的争论,即被高能光子击中后,氧原子分裂需要1100毫微微秒。以前对这一现象的测量结果存在很大不同,最大相差100倍。这项研究的另一个创新之处,是它为测量电子摆脱超受激原子需要多长时间提供了方法。迄今为止这一过程只进行了理论模拟。桑德胡的科研组发现,这种自发电子发射发生在大约90毫微微秒内。他解释说:“我们经常假设,如果你把足够多的能量输入到一个分子里,就能迫使电子挣脱它的束缚。但是我们通过研究观察到,分子把过剩能量转移给周围的其他电子和附近的原子,试图与它们分享能量,保住它的电子,直到它突然分裂的最后一刻。” 研究生、这篇论文的第一作者亨利-提莫斯应用阿秒激光研究氧分子的动态。他说:“我们对受激分子的物理性质了解的不多,这是因为它们很难用数学方法进行模拟。你促使氧分子达到这种高能状态时,它有多种途径可以用来释放过剩能量。我们能够对每条路径进行单独分析,并分析电子脱离原子时会出现什么情况。”据桑德胡说,追踪分子、原子和电子的运动,对了解天然或人造物体的物理及化学过程非常重要。他解释说:“高能紫外线持续轰击我们的大气层,刺激它里面的分子。导致这些分子分裂成过激原子,这促使臭氧形成或分解。这些现象对了解上层大气的化学性质有分歧。能够测量最短时间段内分子内的电子和原子的动态,对我们更好地了解这些分子的基本相互作用有帮助。不过更重要的是,它将为我们提供控制或改变这些原子或分子的动态性质的方法,因为现在我们已经拥有一种光脉冲,它能对实时运动产生影响。我们不再只是在这些现象发生后,才开始研究它们之间的相互作用。事实上我们正在设法了解这种互动,并力求控制它,例如控制某一方向的化学反应。” 迄今为止产生的最短激光脉冲持续67阿秒。据桑德胡说,就连持续时间更短的“仄普托秒”激光脉冲也并非不可能产生,但是现在阿秒是人们关注的焦点。他说:“我们正在研究阿秒,是因为我们想了解比分子运动更快的过程。影响我们的生活的实际方面和我们身边的技术,都受到电子和电子运动的制约。未来我们感兴趣的问题,是很多电子彼此结合在一起,结果会出现什么情况?现在这方面的试验具有很大挑战性,理论性模拟根本不可能实现。这也是我们拥有高能和短时分辨率的原因。事实上现在我们已经能够实时查看这些过程。”(秋凌)
[align=center][size=24px]电快瞬变脉冲群对仪器的干扰及应对方法[/size][size=20px][/size][/align] [size=16px] 电快瞬[/size][size=16px]变[/size][size=16px]脉冲群也是电磁兼容的一种,在电磁兼容试验项目中站着比较重要的位置。它模拟的主要是[/size][size=16px]仪器使用现场大功率的用电器开、关一瞬间对供电电源产生一定[/size][size=16px]脉冲干扰现象[/size][size=16px],[/size][size=16px]这个干扰可能会[/size][size=16px]影响附近的用电器[/size][size=16px]的正常使用[/size][size=16px],尤其是交流供电的用电器[/size][size=16px]。[/size] [size=16px] 电快瞬[/size][size=16px]变[/size][size=16px]脉冲群也是[/size][size=16px]会作用在仪器或仪器的电源线、通讯、控制、信号、数据等线路上,进而作用到仪器上[/size][size=16px],影响仪器使用[/size][size=16px]。[/size][size=16px]主要也是[/size][size=16px]作用于仪器供电电源线上,[/size][size=16px]和[/size][size=16px]作用于仪器[/size][size=16px]信号控制传输线上(该部分出现的情况相对较少)。[/size] [size=16px] 现在试验参考的国标主要有《[/size][size=16px]GB[/size][size=16px]/[/size][size=16px]T 17626.4-2018 [/size][size=16px]电磁兼容[/size][size=16px] [/size][size=16px]试验和测量技术[/size][size=16px] [/size][size=16px]电快速瞬变脉冲群抗扰度[/size][size=16px]》[/size][size=16px]、[/size][size=16px]《[/size][size=16px]GB/T 18268.1-2010 [/size][size=16px]测量、控制和实验室用的电设备[/size][size=16px] [/size][size=16px]电磁兼容性要求[/size][size=16px] [/size][size=16px]第[/size][size=16px]1[/size][size=16px]部分:通用要求》[/size][size=16px]。国标[/size][size=16px]中[/size][size=16px]对电源线试验的等级[/size][size=16px]分[/size][size=16px]为[/size][size=16px],[/size][size=16px]一级:±[/size][size=16px]0.[/size][size=16px]5[/size][size=16px]KV[/size][size=16px],二级:±[/size][size=16px]1[/size][size=16px]KV[/size][size=16px],三级:[/size][size=16px]±[/size][size=16px]2[/size][size=16px]KV[/size][size=16px],[/size][size=16px]四级:[/size][size=16px]±[/size][size=16px]4[/size][size=16px]KV[/size][size=16px],[/size][size=16px]及更高。[/size][size=16px]我们在[/size][size=16px]实验室或现场接触到的仪器[/size][size=16px],主要执行的[/size][size=16px]是[/size][size=16px]三级标准,[/size][size=16px]也号称是工业产品级别标准,[/size][size=16px]即[/size][size=16px]火线、零线、仪器地线对大地[/size][size=16px]之间[/size][size=16px]±[/size][size=16px]2[/size][size=16px]KV[/size][size=16px]。[/size][size=16px]国标中对[/size][size=16px]控制、信号类线[/size][size=16px]试验的等级分为,一级:±[/size][size=16px]0.[/size][size=16px]2[/size][size=16px]5KV[/size][size=16px],二级:±[/size][size=16px]0.5[/size][size=16px]KV[/size][size=16px],三级:±[/size][size=16px]1[/size][size=16px]KV[/size][size=16px],四级:±[/size][size=16px]2[/size][size=16px]KV[/size][size=16px],及更高[/size][size=16px],正好是电源线的一半[/size][size=16px]。[/size][size=16px]需要满足的等级也是三级,[/size][size=16px]即±[/size][size=16px]1[/size][size=16px]KV[/size][size=16px],这个[/size][size=16px]线需要[/size][size=16px]放到试验设备的耦合夹内进行,一[/size][size=16px]般[/size][size=16px]5[/size][size=16px]米以上的线做,[/size][size=16px]5[/size][size=16px]米以内的[/size][size=16px]不[/size][size=16px]用做[/size][size=16px]。[/size][size=16px]试验要求也是[/size][size=16px]仪器在试验过程中最好是没有影响,最差结果也得是在试验结束后,仪器在没有人为干预的情况下功能、性能等[/size][size=16px]自动[/size][size=16px]恢复正常[/size][size=16px]。[/size] [size=16px] 防[/size][size=16px]电快瞬变脉冲[/size][size=16px]群[/size][size=16px]现在[/size][size=16px]大家采取的方法大多都是,[/size][size=16px]在仪器电源线上加一个抗脉冲群干扰的[/size][size=16px]滤波器[/size][size=16px]或对[/size][size=16px]电路设计[/size][size=16px]做些文章[/size][size=16px]。总之,[/size][size=16px]目的就是[/size][size=16px]不能让[/size][size=16px]电快瞬变脉冲群[/size][size=16px]干扰到仪器的正常使用。[/size] [size=16px] 这个现象在一些大型的复杂的工业检测现场会遇到[/size][size=16px],[/size][size=16px]应用时尽量得避免此类影响发生[/size][size=16px]。[/size]
中国科技网讯 美国中弗罗里达大学(UCF)一个研究小组9月5日(北京时间)表示,他们造出了仅67阿秒(1阿秒=10-18秒)的极紫外激光脉冲,这是迄今为止最短的激光脉冲,之前纪录是80阿秒。该技术有望带来一种新工具,帮助科学家研究亚原子世界和迄今未知的量子力学行为。这一成果也标志着近4年来激光脉冲领域的首个重大突破。研究结果提前发表在《光学通信》网站上。 该成果的非凡意义还在于他们并没有使用特殊设备,如英里级的粒子加速器、体育场那么大的圆形同步加速器。UCF物理系教授常增虎(音译)和光学与光子学院同事们在该校弗罗里达阿秒科技(FAST)实验室,利用迄今最强激光在更小空间进行了高水平的研究。 常增虎的小组发明了一种叫做“双光栅”的技术,能将极紫外线以特殊方式切断,在尽可能最短的光脉冲内凝聚大量能量。除了生成了激光脉冲,他还制造了迄今最快的摄像机对光脉冲进行了检测。 “该研究造出了迄今最短的激光脉冲,为理解亚原子世界打开新的大门,让我们看到电子在原子、分子中的运动,跟踪化学反应过程。”UCF理学院院长、物理学家迈克尔·约翰逊说,“设想一下,现在我们可能看到量子力学过程了,这是令人震撼的。” 量子力学是研究微观物理学,尤其是微观水平的能量和物质。这一技术能帮助科学家理解构成世界的最小物质是怎样运作,还能帮助研究在特殊物理、生理过程中,如数据传输过程、治疗癌症或诊断疾病时递送标靶药物的过程中是如何利用能量的。 2001年时,科学家首次演示了阿秒级脉冲。自那时起,全世界科学家就在致力于制造这种最短脉冲激光,以往纪录是2008年德国马克斯·普朗克研究院创造的80阿秒脉冲。“自50多年前发明激光以来,人们对激光脉冲的要求越来越短。” UCF光学与光子学中心院长巴哈·萨雷说,“最新进展不仅让中弗罗里达大学跻身该领域前沿,也为人们打开了研究超快动态原子现象的新视野。”(记者毛黎 常丽君) 总编辑圈点 研究小尺度世界的运动规律,需要“超小号工具”。要干预和观察那些稍纵即逝的现象,就需要能量集中在极短时间的光脉冲。如果人们制造不出相应的光学机器,就没办法监测单个粒子,只能对粒子运动做出统计学意义上的描述;而在人们脑海中,基本粒子世界也只能是全景图,而不是精细的工笔画。美国研究小组的成果,让科学家向着观察量子尺度的运动又走近了一步。微观世界不为人知的景色,有望在极短激光的照射下现出真相。 《科技日报》(2012-09-06 一版)
众所周知,固体材料的热导率、热扩散系数、比热等热物理性质,随着材料,材料的结构、密度、多孔性、导电性、含湿率和温度的不同而变化。有些材料还与方向有关。对应于不同的材料和不同的试验条件,测量值会有很大的差异。测量材料的热物理性质,在科学研究和工程应用上,具有至关重要的意义;热物性测量与力学测量、电学测量、光学测量等一样,是物性研究和应用的基本测量技术之一。材料热物理性质可以用稳态法或瞬态法进行测量。目前,国内、外主要使用稳态法测量材料的热导率。有仪器采用瞬态法测量材料的热扩散系数、热导率和定压比热等热物理性质。所谓瞬态测量,是指在加热升温,或停止加热后的降温过程中,实现对材料热物理性质的测量。瞬态测量不要求恒温环境,测量系统也无需达到或保持热平衡状态。瞬态法的理想模型为无限大介质中的一维非稳态导热问题,具体为无限大的热源在无限大介质中处于初始热平衡状态下受到瞬间加热脉冲而引起的热传导过程。瞬态法的测量时间极短。目前多用的方法有: 热线法; 平面热源法:1恒流法,2脉冲法; 热针法;热线法:很多仪器采用了热线法,具有代表性的是日本的一些仪器。但是热线法在后期的算法处理上损失的信息比较多,精度很低。平面热源法:平面热源法,是指加热热源为一理想平面的片状物,用于对无限大均匀材料进行加热测量的方法。对平面热源的基本要求:一是厚度可以略而不计;二是在有效加热面积范围内,单位面积发出的热量不随时间变化,即热源的热流强度保持均匀、恒定;三是加热片有效加热面积与试件的横截面积相等。用平面热源法加热测量时,只要加热片足够大,就可以认为热流只在垂直于热源平面的方向上传导。热针法:采用圆柱面热源的热针,是指将电加热元件、测温元件,集合在同一器件上,制成的针状探测器件。表面上和热线法很相似,但后期处理上相对热线法从理论上有很大的不同,精度大为提高。
2012年07月18日 08:08 新浪科技微博http://i1.sinaimg.cn/IT/2012/0718/U2727P2DT20120718075512.jpg 未来能源?美国国家点火装置负责人摩西表示:“它正全面运作。科学家在清洁聚变能源的探索上迈出重要一步。”http://i0.sinaimg.cn/IT/2012/0718/U2727P2DT20120718075533.jpg 这个脉冲只持续230亿分之一秒。这个激光阵列不是朝着一个目标发射的。但2年内,科学家将朝着一个1毫米氢球发射这192束激光。http://i2.sinaimg.cn/IT/2012/0718/U2727P2DT20120718075553.jpg 一位艺术家的构想图展示了美国国家点火装置“点燃”192束激光阵列时产生的反应。本月制造的这个脉冲并非针对一个目标,但科学家最后会在一个1毫米氢球中用这些激光引发一个聚变反应。http://i0.sinaimg.cn/IT/2012/0718/U2727P2DT20120718080555.jpg 一名工作人员正在检查加利福尼亚州的美国国家点火装置的设备。美国国家点火装置的目标是成为首个用聚变反应实现“得失相当”目标的设施,从而产生比这些激光所消耗的还要多的能量。http://i0.sinaimg.cn/IT/2012/0718/U2727P2DT20120718080614.jpg这个巨大高能设施将在接下来2年内尝试激光聚变。这项技术被看作清洁能源的“圣杯”。http://i1.sinaimg.cn/IT/2012/0718/U2727P2DT20120718080633.jpg美国国家点火装置的设备:3月15日的结果表明,科学家距“聚变点火”的目标又近了一步。http://i0.sinaimg.cn/IT/2012/0718/U2727P2DT20120718080654.jpg这些激光只持续230亿分之一秒,产生的能量却比整个美国在任何特定时间所用的电量多1000多倍。 新浪科技讯 北京时间7月18日消息,据国外媒体报道,位于加利福尼亚州、体育场大小的美国国家点火装置本月制造出人类历史上能量最大的激光脉冲。7月5日,192束激光融合成一个紫外线激光脉冲,产生500万亿瓦特峰值功率,这比美国在任何特定时刻内使用的总电量还要高1000多倍。 对旨在用类似于发生在氢弹中的核聚变反应产生巨大能量的“聚变”设备来说,这个脉冲的产生具有重大历史意义。美国国家点火装置负责人爱德华-摩西表示:“它正全面运作。科学家在清洁聚变能源的探索上迈出了重要一步。” 麻省理工学院高级研究科学家理查德-帕特拉索表示:“这个500万亿瓦功率的激光脉冲是美国国家点火装置研究小组的非凡成就----在实验中创造出迄今为止只出现于恒星内部深处的史无前例的聚变反应。对美国和世界各地像我们一样在极端条件下不懈追求基础科学和实验室聚变点火目标的科学家来说,这是一个非同寻常、令人兴奋的成就。” 加利福尼亚大学伯克利分校天文学、地球与行星学教授雷蒙德-简罗茨表示:“美国国家点火装置成功制造出500万亿瓦功率、具有里程碑意义的激光脉冲,这是世界上经过最严格的控制产生的能量最大的激光。” 这个脉冲只持续了230亿分之一秒。这个激光阵列并未朝着目标物发射,但2年内,科学家将朝着一个1毫米氢球发射这192束激光。美国国家点火装置的科学家希望它将来点燃聚变反应堆的聚变,从而释放出比这些激光所输入的能量还要多的能量。 受控的核聚变可以生成一种从50年代以来科学家一种试图制造出来的清洁能源,但在氢弹中核聚变是不受控制的。由于激光脉冲的持续时间极其短暂,所以所需总能量并不像听起来的那么多,它们被储存在美国国家点火装置电池一样的巨大容器中。 美国国家点火装置负责人摩西表示:“该事件在国家点火计划对聚变点火的探索中是个重要里程碑。国家点火装置用单个激光束进行过许多次类似的能量生成示范,但用192束激光在这个音障上进行操作还是头一次。”点火将成为一种释放出远超过“得失相当点”的巨大能量的自持反应。 美国国家点火装置试用了超重氢和在“重水”中发现的氢同位素重氢的小球,通过激光器把这些小球压缩到起初尺寸的数百分之一大。这个反应把这些原子融合成氮原子,释放出移动迅速、名为中子的亚原子粒子,这可能用于给水加热和为蒸汽轮机提供动力。 但聚变并非没有争议。美国国家点火装置还参与了美国的武器研发计划。这个聚变过程还被用于氢弹中。美国国家点火装置在这个国家的“库存维护与管理计划”中扮演着重要角色,以确保核军火库发挥它应有的作用。绿色和平组织等环境机构认为应把聚变研究的经费转移到研发风力和波浪发电等技术上来。(孝文)
该方法可用于研制速度更快的电子通讯设备科技日报 2013年10月17日 星期四 科技日报讯 (记者刘霞)据英国《新科学家》网站10月16日(北京时间)报道,德国科学家使用一些光纤环,表象上使光脉冲拥有“负质量”,让激光脉冲在其周围自我加速。科学家指出,最新研究表面似乎与牛顿第三定律不符,但只是一种假象。其重要意义在于,科研人员可藉此研制运行速度更快的电子设备和更可靠的通讯设备等。 牛顿第三定律指出,两个物体间的作用力和反作用力总是同时在同一条直线上,大小相等,方向相反。当两球相撞时,它们会相互弹回。但如果一个球的质量为负数,当它们相遇时,会朝同一个方向加速前进。这种效应在“反向驱动器”内非常有用。“反向驱动器”是科学家们假想出来的一种设备,在其内部,正负质量相互作用,然后永远加速向前。上世纪90年代,美国航空航天局(NASA)就试图制造出这种驱动器以便为火箭发射提供更好的助推力。不过量子力学声称,物质不可能拥有负质量,即使反物质的质量也为正数。 现在,德国爱尔兰根-纽伦堡大学的乌尔夫·佩斯彻尔和同事使用“等效质量”,制造出一种“反向驱动器”。他们解释道,当光子以光速行进时,它们没有静止质量,但如果将一束光脉冲照射在晶体这样的层叠物体内,有些光子会被晶体的一层反射回来接着再被另一层反射回去,这就会让部分脉冲发生延迟,导致它同其余脉冲相互干扰,通过材料的速度因此变得更慢。 这样一来,光脉冲似乎就拥有了质量——“等效质量”。取决于光波的形状和晶体的结构,光脉冲能拥有负的等效质量。为了得到这样一种脉冲同具有正质量的脉冲相互作用,需要非常长的晶体,以便在两束脉冲展示反向推动效应之前将光吸收。 为此,佩斯彻尔在两条光纤环内制造出一系列激光脉冲。这些脉冲会在两条环之间的某个连接点“分道扬镳”,而且,光会以同样的方向在每个光纤环周围移动。关键在于一个环比另一个环稍长一点,因此,在更长环周围运动的光相对来说有点延迟。当这个脉冲被反射回并且在连接点分开时,它会同另一个环内的脉冲分享部分光子。这样几趟旅程之后,脉冲会发展出一种干涉模式,赋予脉冲负质量。 佩斯彻尔表示,半导体内的电子也可以拥有“等效质量”,因此,这些环可被用来给电子加速并提升计算机的处理能力。而且,在某些光纤内,光脉冲的速度与其波长相当,这就意味着,这种环能被用来控制光纤输出光的颜色。这种方法也有望用来增加光子通讯的带宽,帮助制造出诸如激光显示屏那样的显示设备。不过,将这种环用于实际生活中也并非易事。 总编辑圈点 在宏观世界,质量恒定不变且能对物体运动产生作用,是反映物质运动状态变化难易程度的物理量。但到了微观量子世界,运动却成了质量产生的决定因素,运动的粒子与希格斯粒子发生碰撞才产生质量。本项研究更加深刻地揭示了在微观领域运动和质量的关系,尽管“负质量”只是一种假象,但我们却可以利用这种假象来发明新的应用。将“负质量”用于实际生活确非易事,但并不是完全不可能,反向驱动器就是一种好的尝试。
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