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基于强流离子源的离子束溅射镀膜设备均匀性优化

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物理学报 2024年第5期73卷 325-333页

作者：李桑丫张艾霖 †徐欣吕涛王世康罗箐中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029 中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室合肥230031 中国科学技术大学核科学技术学院合肥230026

随着高端光学器件镀膜的发展,其多样性溅射镀膜需求对离子束流流强、均匀度和可调性提出了更高的要求.对于新一代离子束溅射镀膜机来说,如何在不同离子比、不同流强的束流下保持足够的均匀度,成为了溅射镀膜设备的一大难题.本文提出了... 详细信息

随着高端光学器件镀膜的发展,其多样性溅射镀膜需求对离子束流流强、均匀度和可调性提出了更高的要求.对于新一代离子束溅射镀膜机来说,如何在不同离子比、不同流强的束流下保持足够的均匀度,成为了溅射镀膜设备的一大难题.本文提出了一种基于三电极引出系统的优化模拟方法,模拟和优化了离子源的引出系统,研究了等离子体电极、抑制电极、引出电极的形状、角度、距离对离子束引出性能的影响.同时,重点研究了离子比对束流引出的影响.该模型可以指导科研工作者根据离子源的状态和应用需求,对三电极引出系统的角度、距离和形状进行系统优化并找出最优解.最后,本文还给出了一种方法对混合离子束的溅射深度进行了估算.

关键词：溅射沉积镀膜引出系统自动优化束流引出模拟

深度湍流条件下激光往返传输漂移特性的实验探究

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红外与激光工程 2024年第5期53卷 173-182页

作者：李昕淼梅海平张骏昕李艳玲邓涵凌陶志炜中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所、中国科学院大气光学重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院安徽合肥230026 先进激光技术安徽省实验室安徽合肥230037

为探究深度湍流条件下激光往返传输的漂移特性,基于修正的Rytov理论,推导了深度湍流条件下光束漂移角方差表达式。搭建了折返路径激光成像探测系统,实验获取了1 km和7 km传输路径上不同时段激光光斑的回波图像和大气相干长度。利用回波... 详细信息

为探究深度湍流条件下激光往返传输的漂移特性,基于修正的Rytov理论,推导了深度湍流条件下光束漂移角方差表达式。搭建了折返路径激光成像探测系统,实验获取了1 km和7 km传输路径上不同时段激光光斑的回波图像和大气相干长度。利用回波图像计算了漂移角均方差及其各向异性因子并与理论对比。结果表明:漂移角均方差和大气相干长度随时间变化具有明显周期性,两者变化同步,但趋势相反。1 km传输路径上,漂移角均方差在2~24μrad之间波动。而7 km传输路径上漂移角均方差在4~26μrad之间波动。通过对比Kolmogorov理论、Von Karman理论、Exponential理论和修正的Rytov理论模型下漂移角均方差与实测值的相对偏差发现:基于Von Karman理论的模型与1 km传输路径上漂移角均方差的实测值更为吻合,平均相对偏差约为18.20%,基于修正Rytov折射率功率谱理论的模型与7 km传输路径上漂移角均方差的实测值更为吻合,平均相对偏差约为21.09%。在1 km和7 km传输路径上,漂移特性均随着大气相干长度的减小而趋于各向同性。相关实验结果进一步揭示了深度湍流下往返路径传输激光漂移的机理,对于长距离空间光通信维持稳定通信链路具有一定参考价值。

关键词：深度湍流折返路径激光光斑漂移角均方差大气相干长度

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基于啁啾极化晶体的中红外上转换成像研究

红外与激光工程 2024年第3期53卷 52-60页

作者：韩赵其智葛正王小骅周志远史保森中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室安徽合肥230026 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院安徽合肥230026

将物体辐射或反射的中红外波段光转换到可见光区域、再利用高性能的硅基器件探测是一种有效的目标识别手段,规避了传统半导体中红外探测器在灵敏度、深制冷和噪声等性能方面的不足。文中利用啁啾极化的非线性晶体,在强连续泵浦光作用下... 详细信息

将物体辐射或反射的中红外波段光转换到可见光区域、再利用高性能的硅基器件探测是一种有效的目标识别手段,规避了传统半导体中红外探测器在灵敏度、深制冷和噪声等性能方面的不足。文中利用啁啾极化的非线性晶体,在强连续泵浦光作用下,将中红外波段的光场信息高效、高保真地迁移到可见光域进行探测。通过建立简单的物理模型,理论上讨论了啁啾极化晶体参数对上转换成像性能的影响,并进行了数值仿真;通过实验进一步研究了啁啾晶体上转换方法在转换带宽、成像视场等成像关键参数上的优势,实验结果与理论计算值吻合较好。通过上转换方法,演示了相干光与非相干光照明条件下目标探测,实现了相干光照明下的光学边缘增强成像和非相干照明下的热辐射目标识别。这一工作对基于啁啾晶体的上转换成像系统的理解、设计和实际应用具有重要参考价值。

关键词：中红外成像上转换啁啾极化晶体带宽效率

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阿尔茨海默病治疗药物的突破

科学通报 2024年第17期69卷 2351-2359页

作者：高心怡张娟刘强中国科学技术大学生命科学与医学部合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230027 中国科学技术大学第一附属医院脑衰老与脑疾病研究中心合肥230027 中国科学技术大学衰老生物医学安徽省重点实验室合肥230027 中国科学技术大学中国科学技术大学第一附属医院神经内科合肥230027 中国科学技术大学安徽省生物医学与健康实验室合肥230027 中国科学技术大学生命科学与医学部前沿交叉科学与生物医学研究所合肥230027

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是发病率最高的神经退行性疾病,主要表现为记忆力下降,认知功能缺陷,目前尚无有效的治疗手段.随着人口老龄化加剧,AD发病率逐年上升,找到有效的AD药物刻不容缓.对AD发病机理的研究中,Aβ假说是普... 详细信息

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是发病率最高的神经退行性疾病,主要表现为记忆力下降,认知功能缺陷,目前尚无有效的治疗手段.随着人口老龄化加剧,AD发病率逐年上升,找到有效的AD药物刻不容缓.对AD发病机理的研究中,Aβ假说是普遍接受的致病机制:淀粉样蛋白(amyloid-β,Aβ)沉积产生神经毒性,导致神经元死亡.针对该致病机理设计的Aβ单抗药物的研发却很曲折,在2023年7月,美国食品药品监督管理局(U.S.Food and Drug Administration,FDA)批准上市抗Aβ的单克隆抗体Lecanemab,在经过18个月的药物注射后,与安慰剂组相比,治疗组患者大脑中Aβ沉积发生明显减少,减缓疾病的进程.与此同时,另一个Aβ单抗Donanemab药物也表现出相似的治疗效果.这不仅证明Aβ假说的正确性,为大量的AD患者带来治疗的希望和曙光.因此,这两种药物被Science评为2023十大科学突破之一.但是,这两种药物仅对AD早期的病人有较好的治疗效果,且药物的使用可能会带来脑出血(amyloid-related imaging abnormalities-hemorrhage,ARIA-H)、脑水肿(amyloid-related imaging abnormalitiesedema or effusions,ARIA-E)等副作用,这些副作用在APOEε4纯和患者出现的比例更高.因此,寻求更安全有效的治疗药物仍需更进一步研究.

关键词：阿尔茨海默病 Aβ假说单抗类药物 Lecanemab Donanemab

基于改进的多分量频率-贝塞尔变换法研究郯庐断裂带潍坊段上地壳径向各向异性结构

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地球物理学报 2024年第3期67卷 1037-1052页

作者：周桂理罗松姚华建中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 中国科学技术大学蒙城地球物理国家野外科学观测研究站安徽蒙城230026

郯庐断裂带潍坊段位于郯庐断裂带中部,具有复杂的地质结构,总体呈现“两堑夹一垒”的构造格局.相比于郯庐断裂带其他区域,潍坊段地震活动性较弱,属于地震空区,未来发生大地震的可能性尚不明确.前人对该地区的研究目前仅局限于速度结构... 详细信息

郯庐断裂带潍坊段位于郯庐断裂带中部,具有复杂的地质结构,总体呈现“两堑夹一垒”的构造格局.相比于郯庐断裂带其他区域,潍坊段地震活动性较弱,属于地震空区,未来发生大地震的可能性尚不明确.前人对该地区的研究目前仅局限于速度结构和方位各向异性结构,对于上地壳径向各向异性结构特征鲜有报道.因此,研究该区域上地壳速度模型和径向各向异性结构,有助于更好地认识郯庐断裂带潍坊段浅地壳(生地震的可能性.我们利用2017年在潍坊段所布设的302个短周期地震仪采集的背景噪声数据,基于改进的多分量频率-贝塞尔变换(MMFJ)法,同时提取到潍坊段东南侧四个区域子阵列的Rayleigh波和Love波的基阶及高阶频散数据,并且进一步反演这些频散数据得到了SV波和SH波速度以及径向各向异性结构.数值实验结果表明,高阶模式频散数据的加入能够降低反演的非唯一性,更好地约束浅地壳径向各向异性结构.实例中的径向各向异性结果表明,郯庐断裂带潍坊段四个区域都有近似相同的变形特征:在约2 km以浅,径向各向异性为负(V_(SH)V_(SV)),这可能与早期地壳伸展沉积导致的水平变形结构有关.2~5 km,四个区域径向各向异性结构各有不同,但总体处于由负到正的转折状态.这可能因为2~5 km不仅受到断裂结构的控制作用,也受到水平沉积结构的影响,导致径向各向异性结构较为复杂.

关键词：改进的多分量频率-贝塞尔变换法径向各向异性郯庐断裂带沂沭断裂带背景噪声

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基于无监督学习的风洞压敏漆图像配准算法

光学学报 2024年第9期44卷 164-176页

作者：刘康孙熊伟施海亮王先华叶函函程晨朱锋吴时超中国科学技术大学中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室

为满足压强敏感涂料（简称“压敏漆”）图像准确、快速的配准需求，提出一种基于无监督学习的压敏漆图像配准方法——PIR-Net。首先，针对风洞环境中零件的大程度形变问题，构造多尺度的网络框架，实现压敏漆图像由粗到细的配准；其次... 详细信息

为满足压强敏感涂料（简称“压敏漆”）图像准确、快速的配准需求，提出一种基于无监督学习的压敏漆图像配准方法——PIR-Net。首先，针对风洞环境中零件的大程度形变问题，构造多尺度的网络框架，实现压敏漆图像由粗到细的配准；其次，构造类似U-Net结构的卷积网络，实现图像宏观结构特征和局部细节特征的融合；最后，设计基于结构相似性的损失函数并引入梯度场约束，以提高特征稀疏图像的配准精度。实验结果表明，相较于领域内的典型配准方法，所提方法的归一化互相关指标提高了16.4%，均方误差提高了19.1%。

关键词：机器视觉压敏漆图像非刚性变形图像配准无监督学习

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同方期刊数据库

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基于多模态信息融合的四足机器人避障方法

工程科学学报 2024年第8期46卷 1426-1433页

作者：吕友豪贾袁骏庄圆董琦中国科学技术大学先进技术研究院合肥230026 中国电子科学研究院北京100049

提出了一种全新的基于多模态信息融合技术的四足机器人避障方法.该方法将机器人的本体传感器信息与外部传感器信息相结合,以提高机器人在复杂环境下的决策能力.具体而言,该方法设计了一种多模态强化学习神经网络模型,使机器人能够从自... 详细信息

提出了一种全新的基于多模态信息融合技术的四足机器人避障方法.该方法将机器人的本体传感器信息与外部传感器信息相结合,以提高机器人在复杂环境下的决策能力.具体而言,该方法设计了一种多模态强化学习神经网络模型,使机器人能够从自身的传感数据和外部传感器数据中学习.该模型采用监督和非监督学习技术相结合的方法进行训练,以优化机器人在避障任务中的表现.此外,还创新地引入了Transformer层和注意力机制,使机器人能够有选择地关注相关的传感信息并过滤掉无关信息,提高在未知动态环境中的规划可靠性.该方法在具有不同障碍物、不平坦地形等具有挑战性的模拟环境中进行了评估.实验结果表明,所提出的方法相较于对照组可以显著提高四足机器人的避障成功率.此外,由于引入了注意力机制,所提出的算法在动态未知环境下也具有一定的可靠性,使其在实际应用中更加实用.本文的意义主要在于引入多模态信息融合技术和Transformer层,以提高机器人在避障任务中的表现.通过仿真环境的实验结果显示,该学习策略能够显著改善机器人的运动控制能力,并且多模态Transformer模型进一步增强了其性能使其具备优越的泛化性.此外,进一步的分析和可视化也表明了学习策略利用外部输入进行决策的有效性.

关键词：四足机器人路径规划强化学习信息融合 Transformer

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基于双楔形扫描镜的甲烷气体光谱成像方法

物理学报 2024年第11期73卷 145-154页

作者：王夏春张志荣蔡永军孙鹏帅庞涛夏滑吴边郭强中国科学技术大学研究生院科学岛分院合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室合肥230031 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室合肥230031 国防科技大学先进激光技术安徽省实验室合肥230037 国家管网集团科学技术研究总院分公司廊坊065000

随着我国油气管道铺设数量的增加,对管道的维护工作也需予以更多的重视.目前,在油气输送站场内,主要采用人工巡检、对射式和云台式检测设备来检测天然气泄漏.但是这些方法存在响应度差、检测区域受限、泄漏点定位较慢等问题.为了满足对... 详细信息

随着我国油气管道铺设数量的增加,对管道的维护工作也需予以更多的重视.目前,在油气输送站场内,主要采用人工巡检、对射式和云台式检测设备来检测天然气泄漏.但是这些方法存在响应度差、检测区域受限、泄漏点定位较慢等问题.为了满足对油气管道泄漏实时监测和快速定位的需求,本文设计了一种快速、精确控制的双楔形扫描镜系统,结合可调谐半导体激光吸收光谱技术,使得气体测量由原来的点测量转换为面测量.通过反解迭代优化算法,控制楔形镜的转角获得高效均匀的光束扫描轨迹,并将激光束的偏转方向及检测位置与对应的甲烷浓度信息相融合,构建了包含有位置信息的甲烷浓度数据,实现甲烷气体的光谱成像.实验中为了定量验证测量准确度及空间分辨率,通过标准气袋模拟甲烷泄漏分布,结果表明系统的成像浓度检测限小于500 ppm·m(1 ppm=10^(–6)),位置分辨率小于6 cm.同时该方法可以依据油气站场的测量距离调节扫描步进节点,从而实现成像分辨率的可调节,该成像方法为精确定位甲烷气体泄漏提供了新的思路.

关键词：激光吸收光谱甲烷气体检测双楔形扫描镜气体成像

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月球直射辐照度仪同光轴装调及传递定标

光子学报 2024年第4期53卷 158-170页

作者：王鑫蕊李新潘琰李萍张权韦玮秦萌萌中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026

采用激光水平仪与平面反射镜相结合的方式,在实验室模拟月球对追踪相机与探测镜头进行同光轴装调,避免未同光轴导致测试不到信号或者信号太小造成数据不准确的问题,实验结果显示实验室同光轴装调误差在±0.03°以内。为保证仪器定标系... 详细信息

采用激光水平仪与平面反射镜相结合的方式,在实验室模拟月球对追踪相机与探测镜头进行同光轴装调,避免未同光轴导致测试不到信号或者信号太小造成数据不准确的问题,实验结果显示实验室同光轴装调误差在±0.03°以内。为保证仪器定标系数的准确性,采用已溯源于国家计量基准的标准灯传递定标微光灯的方式,利用激光测距仪与激光水平仪、平面反射镜相结合的方式保证传递定标精度,解决了直接使用标准灯定标带来的探测器非线性响应误差和长定标距离误差的难题。为地基对月观测仪器建立高精度的月球辐射模型提供了一种思路与解决方法。

关键词：辐射定标月球直射辐照度仪激光水平仪同光轴传递定标