摘要：斜盘式柱塞泵广泛应用在直升机疲劳试验的液压系统中,其流动特性对液压系统稳定性有着至关重要的作用。文中使用立体几何方法分析了斜盘式柱塞泵柱塞运动轨迹,基于图形解析法推导了过流面积公式,并编写相应Matlab程序实现吸排油过流面积自动化计算;构建了考虑流量倒灌及泄漏的单柱塞流动模型,结合AMESim软件实现柱塞泵三维计算模型向一维计算模型的转变;依据初始工况计算结果分析了柱塞泵的流动特性及其产生流量脉动的原因,并使用基于计算流体力学(CFD)方法的三维模型所获得的流量脉动计算结果验证了一维计算模型的准确性。在此基础上分析了不同运行工况(包含运行温度、工作压力及柱塞泵调节参数)对出口流量脉动率的影响,从降低流量脉动率进而提高直升机疲劳试验精度的角度分析了试验中柱塞泵调节控制要点。文中提出的一维计算模型可显著提高柱塞泵仿真计算速率,便于后续柱塞泵的改进设计以及将其作为子系统添加到虚拟数字试验平台中。

摘要：中阶梯光栅因其具有高分辨率、高衍射级次和全谱闪耀等特性,能够实现宽波长范围内的高分辨率全谱直读,常用于天文光谱仪及高端商用光谱仪中.然而,中阶梯光栅的衍射因为级次重叠严重,需要交叉色散形成二维光谱成像于面阵探测器.使用单一成像镜的二维靶面成像很难保证像面像质均匀,进而造成全谱范围内分辨率差异大,特别是边缘波长处分辨率明显降低的问题.为解决这一难题,本文提出了一种结合三反消像散光学系统的折叠型中阶梯光栅光谱仪方案(echelle spectrometer with three-mirror anastigmat,ESTMA),以三反消像散光学系统的3面反射镜代替常规中阶梯光栅光谱仪设计中的单成像反射镜.复色光经过入射小孔后被离轴抛物面镜准直,再由中阶梯光栅色散,用反射棱镜进行交叉色散,最后由三反消像散光学系统成像于面阵探测器.设计光谱范围为200~600 nm,焦距为350 mm.设计通过Zemax光学设计软件进行仿真及优化,结果显示,相对于单成像镜设计,ESTMA方案的全谱范围内像斑大小均匀,点列图均方根半径小于1μm,全波段仿真分辨率小于30 pm.在自建的实验平台上进行验证,实验结果表明,系统在253.652 nm、365.015 nm、404.656 nm、435.833 nm、546.074 nm处的实测分辨率分别为23.42 pm、23.46 pm、27.20 pm、32.74 pm和40.92 pm,除中心波长以外的实测波长分辨率显著优于单成像反射镜设计的理论分辨率,光谱仪的分辨率整体提升.

摘要：根据端窗透射Micro-CT靶材的理论模型设计了W-Al透射靶材的基本结构,结合Geant4计算模拟软件和Müller的靶温升计算模型分别确定了W靶面和Al基体的厚度.以YXLON光机的W-Al透射靶材结构参数为依据,采用磁控溅射法在Al基体表面分别制备了厚度为2,5和8 mm的W薄膜,并借助SEM进行微观形貌分析,得到了致密度和均匀度均较好的W薄膜靶面.借助YXLON的X射线管,对3种不同厚度靶材的X射线出射率及其对应所需功率进行了实验研究,结果表明:W靶面的最佳厚度是5 mm,此时,靶材的X射线出射率最大且产生X射线所需的功率最小.在此基础上,进行了X射线出射率和X射线成像效果的对比实验,结果表明:无论在X射线出射率及其所需功率方面,还是在X射线成像效果方面,W靶面厚度为5 mm的W-Al透射靶材的性能均优于YXLON W-Al透射靶材,能够满足Micro-CT所需的高质量靶材的应用要求.

摘要：考虑采用静态三步拼接曝光法的扫描干涉场曝光系统的性能与工作台的定位精度及稳定性相关,设计了一种大行程、高精度二维工作台以提高其定位精度。采用摩擦驱动和压电陶瓷微位移机构组合的方式构成宏、微进给机构,由闭式气体静压导轨带动工作台实现沿X、Y两个方向的光栅分度与扫描运动。优化设计了摩擦驱动机构和气体静压导轨结构,并对工作台整体结构固有频率进行了有限元分析。使用自准直仪检测了导轨在X、Y方向的直线性,结果显示其两方向偏航和俯仰精度均在±0.04μm以内。使用激光干涉仪检测了导轨在X方向的定位精度和定位噪声,结果表明,对X向行程为220mm、Y向行程为300mm的工作台,其X方向的定位精度优于±5nm,定位稳定性可达±25nm。得到的结果满足扫描干涉场曝光系统工作台纳米级定位精度的要求。

摘要：设计和搭建了一个3D半自动装配点胶系统,用于完成跨尺度零件微管与微球的三维装配点胶任务。系统主要由体视显微镜、变焦金相显微镜、发光二极管(LED)背光源、pL级点胶机、微操作手和零件夹持器组成。采用显微镜高低倍转换的方式实现了零件跨尺度特征的检测。基于提出的半自动装配点胶策略,并配合人工引导和显微视觉伺服技术,快速完成了跨尺度零件的半自动高精度对准和插入点胶。在搭建完成的系统上开展微管与微球的装配点胶实验,对提出的方法和装配精度进行了实验验证。结果表明,系统的位置对准误差优于1μm,角度对准误差优于0.5°,可以实现末端直径10μm的微管与孔径12μm的微球之间的装配和胶接,基本满足对该组件的装配精度和成功率要求。

摘要：为精确控制全息光栅的光栅常数,提高全息光栅的制作精度,提出了莫尔条纹法控制光栅常数的方法,建立光栅常数随莫尔条纹宽度变化的数学模型,分别讨论了不同莫尔条纹宽度对光栅常数的影响。通过检验莫尔条纹宽度,实现对干涉场条纹间距的检验,可以提高全息光栅光栅常数的控制精度。实验结果表明,对于制作3 600 lines/mm全息光栅,其刻线密度控制精度可以达到±0.05 lines/mm。该模型正确反映了光栅常数随莫尔条纹宽度的演化规律,采用基准光栅结合莫尔条纹精确控制全息光栅光栅常数的方法能够满足全息光栅的制作要求,为全息光栅曝光系统的设计提供理论指导和设计方法。

摘要：β辐射伏特效应同位素电池具有使用寿命长、能量密度高、体积小、环境适应性强和可持续供电等优势,在微机电系统等低功率电子器件领域具有非常深远的应用潜力。目前,该类型同位素电池存在结构设计不够理想、载流子复合严重、输出性能偏低等问题。针对存在的不足,本工作介绍了吉林大学同位素电池研究组在β辐射伏特效应同位素电池优化设计方面的研究进展,利用蒙特卡罗程序和有限元分析软件建立了能精确预测该类型同位素电池输出性能的仿真模型,研究辐生载流子的输运和收集特性;选择GaAs作为半导体换能材料进行同位素电池的实验制备,提出了含有空穴/电子传输层的GaAs基换能单元结构,增强辐生载流子的输运和收集。进一步,利用建立的仿真模型预测了基于宽禁带半导体材料的β辐射伏特效应同位素电池的输出性能,分析影响电池转换效率的因素,明确了电池转换效率与半导体材料禁带宽度的关联性。此外,提出了核壳结构纳米线型β辐射伏特效应同位素电池设计思想,提高β粒子吸收率同时降低辐生载流子表面复合率。最后,就进一步提高β辐射伏特效应同位素电池的输出性能,提出了载能-换能一体化的思想理念。

摘要：设计和制作了一种在同一基底上具有多闪耀角的宽波段全息-离子束刻蚀光栅。提出了组合形成宽波段全息-离子束刻蚀光栅的分区设计方法,优化了3种闪耀角混合的宽波段全息光栅设计参数,并利用反应离子束刻蚀装置对该光刻胶掩模进行刻蚀图形转移,采用分段、分步离子束刻蚀技术开展了获得不同闪耀角的离子束刻蚀实验。最后在同一光栅基底上分区制作了位相相同,并具有9,18,29°3个不同闪耀角,口径为60mm×60mm,使用波段为200~900nm的宽波段全息光栅。衍射效率测试结果显示其在使用波段的最低衍射效率超过30%,最高衍射效率超过50%,实验结果与理论计算结果基本符合。与其它方式制作的宽波段光栅相比,采用宽波段全息-离子束刻蚀光栅不但工艺成熟,易于控制光栅槽形,而且光栅有效面积尺寸较大,便于批量复制。

摘要：针对极紫外波段自由电子激光器（大连相干光源,DCLS）对高分辨能力平面变栅距光栅的需求,基于光程差以及像差原理构建了极紫外平面变栅距全息光栅。采用改进的局部优化算法给出了平面变栅距光栅的记录参数,利用全息曝光技术在硅光栅基底上制作了中心刻线密度为600gr/mm、占宽比为0.46、槽深为550nm、有效刻划面积为30mm×30mm的极紫外平面变栅距全息光栅。采用Littrow衍射法测量了平面变栅距光栅的刻线密度,并基于像差理论分析了平面变栅距光栅的理论分辨能力。结果表明：制作的600gr/mm平面变栅距光栅在有效面积内的刻线密度误差小于0.175gr/mm,在极紫外波段（50-150nm）的分辨能力大于12 000,满足自由电子激光器的设计要求。提出的设计及制作方法为制作高质量平面变栅距光栅提供了理论及技术保障。

摘要：束流收集器是加速器末端吸收高能粒子束的主要部件。本文针对中国工程物理研究院正在研制的自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)装置8 MV/5mA准连续电子束设计束流收集器,其内表面吸收平均功率达40kW。通过对收集器结构优化和四级磁铁对电子束扩束,将收集器长度控制在1.2m以内。优化收集器水冷结构及水流速度,使收集器的温度控制在355 K,满足高平均功率FEL-THz装置的使用要求。