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深低温工作甚长波面阵红外探测器封装技术

红外 2024年第5期45卷 18-22页

作者：方志浩付志凯王冠张磊华北光电技术研究所北京100015

基于甚长波红外探测器对低于液氮温度工作环境的需求,提出了一种深低温工作甚长波红外探测器封装技术。通过对杜瓦组件漏热和芯片电学引出结构的优化设计,可控制芯片在30 K低温工作时整个杜瓦组件的静态热耗为0.65 W,最冷端位置的静态... 详细信息

基于甚长波红外探测器对低于液氮温度工作环境的需求,提出了一种深低温工作甚长波红外探测器封装技术。通过对杜瓦组件漏热和芯片电学引出结构的优化设计,可控制芯片在30 K低温工作时整个杜瓦组件的静态热耗为0.65 W,最冷端位置的静态热耗为0.3 W,与之适配的两级脉管制冷机冷量可以满足上述热耗需求。完成了探测器组件的封装测试。结果表明,在制冷机膨胀机热端空气冷却测试条件下,探测器芯片部分可达到35 K的温度;杜瓦的外轮廓小于Φ130 mm×180 mm。该项技术成果促进了深低温工作的甚长波面阵红外探测器封装技术的发展。

关键词：超低温甚长波红外探测器封装技术

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高工作温度碲镉汞红外探测器杜瓦结构研究

激光与红外 2024年第7期54卷 1081-1085页

作者：张利明李艳红冯志攀宋淑芳付志凯王冠张磊中国电子科技集团公司第十一研究所北京100015

随着第三代红外探测器技术的快速发展,高工作温度红外探测器成为重要的发展方向。本文报道了在高工作温度碲镉汞红外探测器杜瓦结构小型化、低功耗、高可靠性方面的研究进展。通过杜瓦结构的优化设计,搭配旋转整体式低温制冷机K562S sho... 详细信息

随着第三代红外探测器技术的快速发展,高工作温度红外探测器成为重要的发展方向。本文报道了在高工作温度碲镉汞红外探测器杜瓦结构小型化、低功耗、高可靠性方面的研究进展。通过杜瓦结构的优化设计,搭配旋转整体式低温制冷机K562S short,制备出组件体积为80 mm×61 mm×39 mm,重量为212 g,启动时间为2.5 min,工作温度达到150 K的高工作温度中波碲镉汞红外探测器,并初步完成了组件可靠性试验验证,为高工作温度碲镉汞红外探测器的工程化应用奠定了一定的基础,对高工作温度碲镉汞红外探测器的小型化、低功耗、高可靠性研究具有一定的指导意义。

关键词：高工作温度碲镉汞红外探测器小型化低功耗可靠性

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大幅宽多谱段高光谱红外探测器研究

红外 2024年第4期45卷 1-6页

作者：王经纬王晓龙付志凯张智超孟令伟华北光电技术研究所焦平面技术研究部北京100015

报道了基于分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,MBE)碲镉汞(Mercury Cadmium Telluride,MCT)技术的大幅宽、多谱段、大像元高光谱红外探测器的最新研究进展。采用MBE技术制备出高质量MCT材料;采用成熟的n-on-p技术路线制备探测芯片,并... 详细信息

报道了基于分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,MBE)碲镉汞(Mercury Cadmium Telluride,MCT)技术的大幅宽、多谱段、大像元高光谱红外探测器的最新研究进展。采用MBE技术制备出高质量MCT材料;采用成熟的n-on-p技术路线制备探测芯片,并针对特殊形状的大像元进行了优化;高光谱专用读出电路设计针对短波、窄谱段、小信号等典型特征进行了优化,并针对光谱应用加入行增益可调等功能设计。测试结果表明,组件基本性能良好,有效像元率大于99.5%,平均量子效率优于70%。

关键词：高光谱红外探测器碲镉汞分子束外延

3D打印氧化锆材料在红外探测器中的应用探索

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红外 2024年第2期45卷 18-27页

作者：高依然方志浩王冠付志凯刘亚泽韩健睿宁晋杰华北光电技术研究所北京100015

杜瓦为红外焦平面探测器提供良好的低温工作环境以及光、机、电、热传输通道。其中冷台面支撑结构作为红外探测器的承载平台,承受设备运输、振动、冲击等作用,对支撑结构的强度提出了更高的要求。因此需要开发新型支撑结构以提高杜瓦的... 详细信息

杜瓦为红外焦平面探测器提供良好的低温工作环境以及光、机、电、热传输通道。其中冷台面支撑结构作为红外探测器的承载平台,承受设备运输、振动、冲击等作用,对支撑结构的强度提出了更高的要求。因此需要开发新型支撑结构以提高杜瓦的可靠性。根据红外探测器组件低传导漏热、高可靠性的需求,从宏观和微观的角度对不同的支撑结构材料进行分析,对比了两种成型工艺所制备的支撑结构对红外探测器设计制造的影响。与传统加工方式相比,采用数字光处理(Digital Light Procession, DLP)技术成型的氧化锆精度可达到±0.03 mm,与X射线衍射仪(X-Ray Diffractometer, XRD)衍射峰标准卡片符合。这说明其纯度较高,且该技术能缩短工艺时长,优化封装流程。

关键词：支撑结构氧化锆 3D打印红外探测器杜瓦

轮轨材料激光溶覆Fe基合金涂层的微观组织与磨损性能研究

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轮轨材料激光溶覆Fe基合金涂层的微观组织与磨损性能研究

作者：付志凯西南交通大学

学位级别：硕士

重载化是铁路运输发展方向之一,重载铁路的主要特点是大轴重和大运输量。重载铁路技术的不断发展,为现代社会进步做出重要贡献,但重载铁路系统中的一些问题也逐渐暴露出来,而轮轨的磨损就是其中最重要的问题之一。激光熔覆作为先进的表... 详细信息

重载化是铁路运输发展方向之一,重载铁路的主要特点是大轴重和大运输量。重载铁路技术的不断发展,为现代社会进步做出重要贡献,但重载铁路系统中的一些问题也逐渐暴露出来,而轮轨的磨损就是其中最重要的问题之一。激光熔覆作为先进的表面处理方法,许多轮轨研究学者已经将其应用于轮轨材料表面处理,通过激光熔覆技术对重载轮轨材料表面进行处理,使重载轮轨的磨损有所减缓,这不仅能够提高铁路运输安全性同时又可以减少铁路运输成本。论文所用激光熔覆材料是Fe基合金粉末,以及添加0.4%、1.2%、2%氧化镧后的Fe基合金粉末,所用设备为CO2激光器(TR-3000),对车轮和钢轨试样表面激光熔覆处理后,分别获得具有四种Fe基合金激光熔覆涂层的轮轨试样,通过维氏硬度仪测量激光熔覆涂层的硬度、使用扫描电子显微镜观察熔覆层微观组织结构、元素分布及利用x射线衍射仪分析熔覆层物相组成等。在干态下和油润滑条件下,利用MMS-2A滚动磨损试验机分别研究了激光熔覆处理轮轨试样的磨损性能及滚动接触疲劳性能,使用测量分析设备如维氏硬度仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪及光学显微镜等,对轮轨试样的磨损与损伤进行了分析。所得出的主要结论如下：1、轮轨试样的激光熔覆层组织均匀致密,未发现明显的气孔、裂纹,熔覆组织主要有两种,分别是晶组织和枝晶组织;结合区附近主要为粗大柱状晶组织,中部至表层出现胞状晶、树枝晶;主要组成相为(Fe,Ni)和Cr7C3;激光熔覆Fe基处理使轮轨试样表面硬度得到较大提高;氧化镧的加入,改变晶界的结构,降低晶界张力和促使晶粒长大的驱动力,使晶粒发生细化,从而使组织更加均匀,共晶组织结构明显细化并且弥散度增大。2、轮轨试样进行Fe基熔覆处理后,枝晶组织具有较好的韧性,网状共晶组织具有较高硬度,二者相互作用,形成了特殊结构,使熔覆试样具有极高的表面硬度,同时具有较好的韧性,其抗磨损性能明显增强,磨损率分别降低了32%和42%,有效地减缓了试样的表面损伤、表层塑性变形及裂纹的扩展,Fe基熔覆处理使轮轨试样的磨损机制发生变化,由为疲劳磨损变为了轻微疲劳和轻微粘着磨损。3、添加氧化镧后,氧化镧在晶界处偏聚,阻碍晶粒长大,使晶界得到强化,促使晶粒之间的滑移容易传递,有利于表层组织中微裂纹顶部的应力松弛,增大裂纹扩展的阻力,使材料的磨损降低,1.2%氧化镧对激光熔覆车轮和钢轨试样的强化作用最好,磨损率分别降低约为46%和76%,且抵抗表层裂纹出现及扩展的能力最好。4、在油润滑条件下激光熔覆处理后轮轨试样的表面损伤轻微,试样的抗疲劳剥离性能明显提高;添加氧化镧后晶界杂质减少,熔覆层组织得到改善,晶粒不易碎裂,共晶组织细化弥散度增大,材料韧性增强,试样表面剥离损伤进一步减轻,其中添加1.2%氧化镧后,试样的滚动接触疲劳性能最好。

关键词：激光熔覆轮轨材料磨损 Fe基合金氧化镧

竞争吸附条件下HKUST-1脱硫性能及吸附机理研究

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竞争吸附条件下HKUST-1脱硫性能及吸附机理研究

作者：付志凯大连理工大学

学位级别：硕士

燃料油的超深度脱硫是一个世界范围内亟待解决的迫切课题。加氢脱硫在超深度脱硫方面存在局限性,对汽油馏分的辛烷值影响较大。吸附脱硫作为一种简单易操作的超深度脱硫手段,不影响油品品质,有望成为加氢脱硫最佳的辅助手段。金属有机... 详细信息

燃料油的超深度脱硫是一个世界范围内亟待解决的迫切课题。加氢脱硫在超深度脱硫方面存在局限性,对汽油馏分的辛烷值影响较大。吸附脱硫作为一种简单易操作的超深度脱硫手段,不影响油品品质,有望成为加氢脱硫最佳的辅助手段。金属有机骨架材料(MOFs)是一种新型的有机无机杂化多孔材料,其在吸附脱硫方面的潜在应用,已引起研究者们的日益关注。本文主要研究了HKUST-1在环己烯和甲苯存在下对噻吩的吸附脱硫性能,并从热力学和光谱表征等角度对其吸附机理进行了初步探索;最后,对MIL-101和MOF-505的吸附脱硫性能进行了探索性的考察。HKUST-1在环己烯和甲苯存在下对噻吩的吸附脱除表现出优良的选择性,HKUST-1对噻吩的吸附符合Langmuir方程,对环己烯和甲苯的吸附符合Freundlich方程,不同的吸附模型表明吸附机理不同。通过多温度下的Langmuir吸附等温线,计算出HKUST-1对噻吩的吸附热为-37.31±2.04 kJ/mol,属于物理吸附。25℃时HKUST-1对噻吩的极限吸附量为0.860 mmol S/g。红外光谱等研究结果表明,HKUST-1与噻吩之间存在Cu2+-S和氢键两种作用力;与环己烯之间存在Cu2+与 C=C之间作用和氢键两种作用;对甲苯吸附仅有氢键作用。在上述作用力中,Cu2+-S之间的作用力最强。HKUST-1对噻吩的优异吸附性能主要与Cu2+有关。HKUST-1对不同位置甲基取代噻吩的脱硫性能的明显变化,也说明Cu2+-S间作用在吸附脱硫中起主要作用。HKCUST-1具有优良的再生性能。现阶段实验结果表明MIL-101和MOF-505对噻吩和二苯并噻吩的吸附脱硫效果均不理想。孔道中有机配体未能完全清除使MIL-101的脱硫能力受限,而较小的比表面积可能与MOF-505较低的吸附硫容有关。

关键词： MOFs 吸附脱硫竞争吸附吸附机理光谱表征

基于ARM的TFT-LCD面板检测设备硬件的研制

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基于ARM的TFT-LCD面板检测设备硬件的研制

作者：付志凯哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

薄膜场效应晶体管液晶显示器TFT-LCD是当今世界发展最快的显示技术。日本、韩国和我国大陆、台湾地区的大型显示企业纷纷投巨资发展TFT-LCD产业。其应用领域广泛,包括液晶电视、台式机电脑、笔记本电脑、移动电话、数码相机等。嵌入式... 详细信息

薄膜场效应晶体管液晶显示器TFT-LCD是当今世界发展最快的显示技术。日本、韩国和我国大陆、台湾地区的大型显示企业纷纷投巨资发展TFT-LCD产业。其应用领域广泛,包括液晶电视、台式机电脑、笔记本电脑、移动电话、数码相机等。嵌入式系统是功能强、使用灵活、适应面宽、最有发展前途的计算机应用技术之一。它是一个面向应用,以计算机技术为基础,软硬件可剪裁的操作系统,具有低功耗、体积小、集成度高等特点。在TFT-LCD生产制造过程中,各生产厂商都非常重视测试环节,每一片面板都要经过严格测试。目前,10英寸以下中小尺寸面板正广泛的应用在各类数码产品中,种类繁多,测试要求各异。这样在测试环节需要针对客户的特定要求制定相应测试工艺和配备相应的硬件,导致测试工装不能统一,增加了测试成本,也给测试维修带来困难。为了节约成本,提高效率,开发通用性强的测试设备是非常必要的。本文根据苏州友达光电有限公司的要求和提供的TFT-LCD面板及相关的时序控制芯片,利用基于S3C2410的嵌入式开发平台,制作了一台通用性强的中小尺寸TFT-LCD面板测试设备。本文主要论述硬件系统的设计与制作,主要设计和制作了以S3C2410为核心的最小系统,以及包括LCD检测模块、串口、网口、USB接口等各部分功能模块电路。所有硬件通过调试初步获得成功,达到预定目标。

关键词： TFT-LCD 嵌入式 ARM9 测试

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等温淬火球墨铸铁滚动磨损与损伤性能

材料工程 2015年第5期43卷 75-80页

作者：付志凯王文健丁昊昊顾凯凯刘启跃西南交通大学牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所成都610031

利用不同热处理方式和球化工艺,获得两种显微组织和不同硬度的等温淬火球墨铸铁(Austempered Ductile Iron,ADI)材料,利用MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机对比研究了两种等温淬火球墨铸铁材料、车轮材料与U71Mn钢轨匹配时的滚动磨损与损... 详细信息

利用不同热处理方式和球化工艺,获得两种显微组织和不同硬度的等温淬火球墨铸铁(Austempered Ductile Iron,ADI)材料,利用MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机对比研究了两种等温淬火球墨铸铁材料、车轮材料与U71Mn钢轨匹配时的滚动磨损与损伤性能。结果表明:ADI材料与U71Mn钢轨匹配时的摩擦因数明显小于车轮材料;由于ADI材料具有自润滑效果导致其磨损率明显小于车轮材料,ADI材料的自润滑性能也降低了对摩副U71Mn钢轨的磨损率,其中含有较大球状石墨和较少残余奥氏体的ADI2材料和对摩副U71Mn钢轨的磨损率最小;ADI材料的磨损机制主要表现为轻微疲劳磨损,对摩副U71Mn钢轨的磨损机制主要表现为黏着和轻微疲劳磨损,而轮轨材料匹配时的塑性流动层显著,损伤以表面疲劳裂纹和剥层损伤为主。

关键词：等温淬火球墨铸铁自润滑磨损率损伤

红外焦平面探测器热应力的有限元仿真方法分析

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激光与红外 2020年第4期50卷 429-434页

作者：李雪梨张磊付志凯华北光电技术研究所北京100015

以64×64红外焦平面探测器为例,构建了包含探测器芯片、铟柱、填充胶和读出电路的全尺寸有限元仿真模型,与探测器芯片、填充层和读出电路的简化模型进行对比。研究表明,两种模型在芯片热应力的变化趋势上保持一致。由于铟材料与碲镉汞... 详细信息

以64×64红外焦平面探测器为例,构建了包含探测器芯片、铟柱、填充胶和读出电路的全尺寸有限元仿真模型,与探测器芯片、填充层和读出电路的简化模型进行对比。研究表明,两种模型在芯片热应力的变化趋势上保持一致。由于铟材料与碲镉汞材料之间的热膨胀系数相差较大,随着芯片尺寸的增大,铟柱的影响逐渐增加,填充层简化模型计算得到的芯片热应力与全尺寸模型的热应力的差距会越来越大。

关键词：焦平面探测器热应力有限元分析