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基于无掩膜光刻的微纳米结构制备与应用研究

基于无掩膜光刻的微纳米结构制备与应用研究

作者：张炜超南京大学

学位级别：硕士

基于深紫外浸没式曝光技术的大规模集成电路制造已接近10 nm特征尺寸。由于工艺复杂、设备昂贵且需要昂贵的光学掩膜版,浸没式曝光技术并不适用于小批量芯片、微光学元件、微纳米功能器件和微观尺寸效应的研究等。简便易行、廉价可靠、... 详细信息

基于深紫外浸没式曝光技术的大规模集成电路制造已接近10 nm特征尺寸。由于工艺复杂、设备昂贵且需要昂贵的光学掩膜版,浸没式曝光技术并不适用于小批量芯片、微光学元件、微纳米功能器件和微观尺寸效应的研究等。简便易行、廉价可靠、能制备亚波长结构的纳米压印技术及无掩膜光刻技术是本论文研究的重点,具体研究内容如下:(1)利用复合纳米压印技术复制阳极氧化铝表面结构,制备了大面积数十纳米直径的硅纳米柱阵列。针对制备出的纳米柱阵列尺寸不均一的问题,我们使用等离子横向侵蚀作用,对压印结果进行了修整,获得形貌较均一的多孔阵列硅模板。另外,我们利用复合纳米压印技术制备了亚波长抗反射结构,该结构可实现对可见光的超低反射(反射率低于5%)。与其他抗反射结构制备工艺相比,纳米压印具有廉价可靠、再现性强的特点。(2)研究了深紫外激光双光束干涉技术在制备周期性微纳米结构中的应用。实验中详细地研究了深紫外化学放大胶ARN-7700在双光束干涉中的响应,以及不同实验条件对胶层形貌的影响。在实验过程中,将传统干涉中的抗反射胶层更改为全反射金属层,并获得了良好的结果,制备了多个不同周期、大面积、形貌均一的硅光栅结构,最小线宽可达到130 nm。最后研究了双光束双曝光工艺,制备了六方与四方点阵结构。(3)借助基于空间光调制器(SLM)的无掩膜光刻设备研究了无规非周期结构的制备工艺。制备了基于计算全息术的衍射成像元件,分析了元件中结构对衍射成像质量的影响。借助热纳米压印技术实现了该类衍射成像元件的大面积、快速、精确复制,有望在防伪领域进一步推广。(4)使用电子束曝光技术结合反应离子刻蚀技术制备了硅基反射型菲涅尔波带片,实验研究了不同聚焦位置对波带片阵列光反射特性的影响。并通过数值模拟研究了菲涅尔波带片对平面波的聚焦作用,借助波带片的聚焦性能可大大提高光电探测器灵敏度。

关键词：纳米压印技术激光干涉技术无掩膜光刻技术电子束曝光技术抗反射衍射光学元件

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基于无监督学习的异常事件检测研究

基于无监督学习的异常事件检测研究

作者：张炜超海南大学

学位级别：硕士

随着智能安防领域的飞速发展,如何实时有效地检测安防视频中的异常事件成为安防领域的研究热点。因此,这就迫切需要一种能对视频中异常事件做出迅速反应的计算机视觉算法,去发现偏离正常模式的行为活动,并识别发生异常事件的时间窗口。... 详细信息

随着智能安防领域的飞速发展,如何实时有效地检测安防视频中的异常事件成为安防领域的研究热点。因此,这就迫切需要一种能对视频中异常事件做出迅速反应的计算机视觉算法,去发现偏离正常模式的行为活动,并识别发生异常事件的时间窗口。针对目前异常事件检测领域存着的两大问题:异常事件数据获取难度大和异常定义的主观性,基于无监督学习的算法是当前解决视频中异常事件检测问题的主流算法。本文改进了基于目标检测的异常事件检测算法,通过局部特征分析视频帧中可能出现异常目标的区域,忽略冗余的环境信息,实现对异常事件检测模型高效快速的训练和对异常目标高效精准的检测。此外,针对异常事件发生的主体不明确时基于目标检测的异常事件检测算法无法发挥作用的情况,本文还提出了基于视频预测的异常事件检测算法,采用全局特征来预测视频的未来帧,解决了基于目标检测的异常事件检测算法无法应对场景中出现未知异常目标的问题,以检测准确率略微下降为代价,忽视异常目标的先验信息,实现在任何情况下对异常事件的检测。具体研究内容如下:(1)根据目标检测算法获取视频帧中异常目标可能存在区域,并利用施加强度、光流约束的自编码器提取被捕获到的目标的时空特征,保证正常事件特征的有效性和鲁棒性。通过聚类算法对正常事件特征进行聚类,以此作为正/异常事件分类器的全监督训练数据。针对聚类结果中不同的正常事件类训练多个基于神经网络的分类器,在保证实时性的同时,实现了对正常事件和异常事件高准确度的区分。该算法在Shanghai Tech数据集上的AUC为77.2%,检测效率为25 FPS。(2)提出了一种新颖的生成对抗网络:采用结合密集残差网络和自注意力机制的自动编码器作为生成器,增大正常事件和异常事件的预测结果之间的差异;提出了基于相对生成对抗网络和自注意力机制的判别器,不仅避免了训练过程中的梯度消失,还保证生成器生成更接近真实帧的视频帧。此外,本文还提出了一种新的运动特征,充分利用了视频预测中视频片段的历史信息,并利用感知约束进行异常检测,突出视频中异常对象的异常存在。同时,本文提出了实时异常事件检测的处理流程,模型平均处理时间为每秒37帧。该算法在CUHK Avenue数据集和Shanghai Tech数据集上的AUC分别为89.2%、75.7%,检测效率为37 FPS。

关键词：图像处理异常事件检测目标检测生成对抗网络视频理解

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大型倒虹吸水工结构动力响应分析

大型倒虹吸水工结构动力响应分析

作者：张炜超中国地震局兰州地震研究所

学位级别：硕士

我国的水资源十分丰富,但分配极不均匀,通过大型调水工程实现跨流域的水资源重新分配则显得尤为重要。南水北调工程是目前在建的最大调水工程,它能有效缓解我国北方水资源严重短缺问题,而大型倒虹吸结构作为一种立交水工建筑物广泛应用... 详细信息

我国的水资源十分丰富,但分配极不均匀,通过大型调水工程实现跨流域的水资源重新分配则显得尤为重要。南水北调工程是目前在建的最大调水工程,它能有效缓解我国北方水资源严重短缺问题,而大型倒虹吸结构作为一种立交水工建筑物广泛应用于该调水工程,且以渠道倒虹吸居多。倒虹吸结构分布跨度大,致使其中很多结构都处于高发地震区域,保证这些倒虹吸结构在未来可能遭遇的地震中安全可靠地运行直接决定着南水北调工程的巨大经济社会效益。我国作为一个地震多发国家,加之很多渠道倒虹吸结构身处地震高发区域,这些结构极易遭遇近、远场地震动作用。其中近场地震动伴随有速度和位移脉冲,这种脉冲效应能使结构承受高能量的冲击作用,引起结构产生较大的内力、变形及位移;而远场地震动具有丰富的长周期分量,这些长周期部分很可能与大型渠道倒虹吸结构的管-土整体结构体系自震周期相近或一致,由此形成结构的共振或者类共振现象,从而严重破坏结构。本文依托南水北调工程建设背景,选取工程中的大型渠道倒虹吸作为研究对象。根据土-结构动力相互作用原理,并考虑到管道内动水作用的影响,应用大型有限元分析软件ANSYS建立管-土-水体整体模型,由此并分析计算渠道倒虹吸结构在近、远场两种不同频谱特性地震动作用下的动力响应。文中将渠道倒虹吸结构拆分为成水平管身段和进口渐变段两个部分进行建模研究,分别创建了水平管身段二维、三维模型以及进口渐变段三维模型进行动力响应分析,计算研究结果主要表明:(1)管内水体能有效地降低管-土结构体系各阶振型的幅值,且过水孔道越多,管-土体系自振幅值越小;(2)在本研究设定的近、远地震动作用下,结构在水平向均会产生了较大的绝对位移量,容易造成管道接口的错动破坏;另外,在近场地震动中竖向地震分量也明显引起结构竖向产生较大绝对位移量,因而在近场地震动分析中,考虑竖向地震动十分必要。(3)在本研究设定的近、远场地震动作用下,倒虹吸结构各个模型动力计算的拉、压应力极值均未达到结构的抗拉、抗压强度水平,结构不会出现拉、压应力破坏;但进口渐变段三维模型动力计算产生了1MPa以上的最大拉,该值与结构2.05MPa抗拉强度水平数量级相当,会使结构产生拉应力损伤,比如拉裂缝。(4)在本研究设定的近、远场地震作用下,动力分析中所作的位移、应力时程曲线都存在突跳现象,尤其在远场地震动作用下三维水平管身段模型的应力曲线中突跳更为明显。这种位移、应力突跳现象与近场地震动的脉冲作用,远场地震动引起结构的短暂共振现象不无相关性,另外严重的骤升骤降突调现象对结构破坏作用较大。(5)倒虹吸结构表现出明显的动响应滞后现象,例如绝对位移极值时刻,拉、压应力极值时刻都滞后于地震动的峰值加速度时刻,这应该是缘于地基土的较小弹性模量,且土壤吸收了地震的部分能量。

关键词：倒虹吸相互作用有限元人工边界地震反应时程分析

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大型倒虹吸进口渐变段结构三维动力响应分析

人民长江 2019年第S2期50卷 114-118,166页

作者：张炜超孙昱郭安宁任浩陕西省地震局陕西西安710068 中国地震局兰州地震研究所甘肃兰州730000

为进一步了解倒虹吸进口渐变段结构在地震作用下的动力特性,选取大型倒虹吸进口渐变段作为研究对象,基于土体-结构动力相互作用原理,并考虑管道内水体作用的影响,应用有限元分析软件建立土-管-水三维整体模型。研究分析了倒虹吸进口渐... 详细信息

为进一步了解倒虹吸进口渐变段结构在地震作用下的动力特性,选取大型倒虹吸进口渐变段作为研究对象,基于土体-结构动力相互作用原理,并考虑管道内水体作用的影响,应用有限元分析软件建立土-管-水三维整体模型。研究分析了倒虹吸进口渐变段结构在近、远场两种不同频谱特性地震动作用下的抗震性能。研究结果表明:管道结构在水平向均产生了较大的绝对位移量,容易造成管道接口的错动破坏;管道拉、压应力极值均未达到结构的抗拉、抗压强度水平,结构不会出现应力破坏,但最大拉应力与结构抗拉强度数量级相当,会使结构产生拉应力损伤;管道竖板拉应力一般大于顶、底板应力且整个进口渐变段中水平管段所受拉应力最大;管道表现出明显的动响应滞后现象。

关键词：进口渐变段倒虹吸抗震性能土体-管道-水体三维模型

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1477年银川地震考证研究

地震工程学报 2014年第3期36卷 674-681页

作者：张炜超郭安宁中国地震局兰州地震研究所甘肃兰州730000 中国地震局黄土地震工程重点实验室甘肃兰州730000

1477年5月13日银川一带发生强烈地震,地震处于沙漠边缘,故史料记载不够详细。此次地震有限的地震史料,结合前人研究的历史地震震级估计和烈度衰减经验公式及相关的地震资料,通过估算和对比方法重新分析研究1477年地震的震级和震中。建... 详细信息

1477年5月13日银川一带发生强烈地震,地震处于沙漠边缘,故史料记载不够详细。此次地震有限的地震史料,结合前人研究的历史地震震级估计和烈度衰减经验公式及相关的地震资料,通过估算和对比方法重新分析研究1477年地震的震级和震中。建议此次地震震级应为M7,震中位置为民勤东130 km处,而银川和张掖的地震烈度分别取值为Ⅶ和Ⅵ度。结合新建议的震中位置,简单讨论这次地震发生的构造条件。

关键词： 1477 年地震史料经验公式震级和震中发震构造

城市建筑群抗震韧性能力评价方法研究——以安康市为例开展应用

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灾害学 2023年

作者：任浩张炜超田勤虎韶丹阮仕琦陕西省地震局震灾风险防治中心

分析了城市建筑群抗震韧性影响因素，并分别研究了内部因素与外部因素的影响规律。基于安康市第一次全国自然灾害综合风险普查数据，开展了城市建筑群精细化分类研究，并结合已有成熟的单体建筑抗震韧性评价方法，以震后建筑功能恢复时... 详细信息

分析了城市建筑群抗震韧性影响因素，并分别研究了内部因素与外部因素的影响规律。基于安康市第一次全国自然灾害综合风险普查数据，开展了城市建筑群精细化分类研究，并结合已有成熟的单体建筑抗震韧性评价方法，以震后建筑功能恢复时间作为韧性评价指标，计算内部因素对城市建筑群抗震韧性的影响。研究了救灾能力、人口密度、经济水平等外部因素与城市建筑群抗震韧性评价指标之间的定量关系，进而提出公里格网综合影响系数，基于此提出了外部因素对城市建筑群抗震韧性影响的计算方法。建立了同时计算内部因素和外部因素影响的城市建筑群抗震韧性能力评价模型，并以安康市为例开展应用。

关键词：建筑群韧性评价建筑抗震韧性功能恢复时间陕西安康

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地震应急测绘信息智能综合处理技术研究

地震工程学报 2018年第2期40卷 363-368页

作者：曾瑞王英彦张炜超义乌工商职业技术学院浙江义乌322000 陕西省地震局陕西西安710068

地震应急测绘信息对于全面获取震区灾情,针对性援救震灾地区有着重要意义。当前针对震区的测绘信息以独立分类形式存在,缺少数据关联性,在整体信息获取上存在较大缺陷,其地震应急响应能力较差。提出地震应急测绘信息智能综合处理方法,... 详细信息

地震应急测绘信息对于全面获取震区灾情,针对性援救震灾地区有着重要意义。当前针对震区的测绘信息以独立分类形式存在,缺少数据关联性,在整体信息获取上存在较大缺陷,其地震应急响应能力较差。提出地震应急测绘信息智能综合处理方法,构建地震应急联动信息服务技术平台,设计地震灾情辨识框架;通过判断地震灾情辨识框架,提取地震灾情测绘信息的特征向量,得到地震灾情信息关联规则集,引入测绘数据融合算法,将获取的地震灾情信息进行智能融合,获取地震灾害测绘情况的信息融合结果,实现地震灾情的智能综合性处理。实验结果表明,所提方法在地震应急测绘信息智能综合处理方面具备较强的信息处理与分析能力,具有较强的地震应急响应能力,为我国震后应急指挥工作提供了技术支持。

关键词：地震应急测绘信息综合处理多源地震灾情信息信息融合

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黄土动力塑性变形特性的试验研究及定量分析

地震工程与工程振动 2019年第4期39卷 139-147页

作者：孙昱张炜超任浩孙军杰张创军陕西省地震局乾陵地震台陕西咸阳713300 陕西省地震局应急中心陕西西安710068 中国地震局兰州地震研究所甘肃兰州730000

根据室内动三轴试验结果,得到了黄土的含水量、孔隙比、试验振次、固结应力比等关键参量对黄土震陷变形的影响特性;通过对黄土震陷的时程曲线进行分析,描绘了黄土在发生塑性变形过程时的发展规律;在原状非饱和黄土的残余变形定量研究中... 详细信息

根据室内动三轴试验结果,得到了黄土的含水量、孔隙比、试验振次、固结应力比等关键参量对黄土震陷变形的影响特性;通过对黄土震陷的时程曲线进行分析,描绘了黄土在发生塑性变形过程时的发展规律;在原状非饱和黄土的残余变形定量研究中对黄土震陷的几个基本参数及其主要影响因素进行了分析,实现了不同含水量下原状非饱和黄土震陷残余应变数学模型的建立,并对黄土体塑性破坏的力学机制进行了分析。

关键词：非饱和黄土动荷载残余应变动三轴试验

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近场地震动作用下倒虹吸水平管段动力特性

水力发电 2019年第10期45卷 59-63,101页

作者：张炜超孙昱郭安宁陕西省地震局陕西西安710068 中国地震局兰州地震研究所甘肃兰州730000

选取倒虹吸水平管段作为研究对象,考虑管道周围覆土及内部水作用的影响,应用有限元方法研究结构在近场地震动作用下的动力特性。研究表明:管道在水平向产生了较大的绝对位移量;管道拉、压应力极值均未达到结构的抗拉、抗压强度水平,结... 详细信息

选取倒虹吸水平管段作为研究对象,考虑管道周围覆土及内部水作用的影响,应用有限元方法研究结构在近场地震动作用下的动力特性。研究表明:管道在水平向产生了较大的绝对位移量;管道拉、压应力极值均未达到结构的抗拉、抗压强度水平,结构不会出现应力破坏;管道竖板拉应力一般大于顶、底板应力,沿管道纵向方向结构拉应力值相差不大,沿横向方向则边孔底板及中孔顶板的拉应力较大;管道表现出明显的动响应滞后现象。

关键词：倒虹吸水平管段土体—管道—水体动力特性