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空间原子氧防护涂层技术研究现状及挑战

中国表面工程 2024年

作者：王虎何延春李中华周超李坤李学磊左华平王晓毅王兰喜杨淼李毅周晖张斌兰州空间技术物理研究所真空技术与物理国防科技重点试验室中国科学院兰州化学物理研究所材料磨损与防护重点试验室

原子氧防护涂层是保障低轨航天器长寿命高可靠的有效途径。简要阐述原子氧防护涂层的研究进展，对影响原子氧防护涂层性能的因素进行研究，结果表明，涂层的表面粗糙度会增加原子氧与材料表面的碰撞概率，涂层中的缺陷会提供原子氧的侵... 详细信息

原子氧防护涂层是保障低轨航天器长寿命高可靠的有效途径。简要阐述原子氧防护涂层的研究进展，对影响原子氧防护涂层性能的因素进行研究，结果表明，涂层的表面粗糙度会增加原子氧与材料表面的碰撞概率，涂层中的缺陷会提供原子氧的侵蚀通道、涂层的成分与结构会影响原子氧反应的概率。调查空间原子氧防护涂层的种类，分析不同类型涂层的特点。无机涂层防护性能优异，但的柔韧性较差；有机硅涂层柔韧性较好，但在大通量原子氧作用下易出现缺陷；复合结构涂层可以满足多种功能复合的需求，但对工艺要求也较高。对涂层制备方法进行整理归纳，对比分析磁控溅射、等离子体增强化学气相沉积、离子束共沉积、原子层沉积、溶胶-凝胶、前驱体光解/水热固化六种不同制备技术的优缺点以及应用对象。分析介绍了原子氧防护涂层的进一步发展趋势。研究为我国低轨航天器材料的原子氧防护提供必要的研究依据和参考，为进一步的原子氧防护涂层技术发展提供研究思路。

关键词：原子氧防护涂层制备

用于柔性电子器件的有机/无机薄膜封装技术研究进展

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表面技术 2024年第3期53卷 101-112页

作者：冯尔鹏董茂进韩仙虎蔡宇宏冯煜东王毅马敏王冠秦丽丽马凤英兰州空间技术物理研究所兰州730010

有机/无机薄膜封装技术被广泛用于有机发光二极管(OLED)、量子点显示及有机光伏等领域,是一种新型的柔性封装技术。综述近年来有机/无机薄膜封装技术的发展趋势,首先概述了传统硬质盖板封装方式与薄膜封装方式的发展及其优缺点。其次,... 详细信息

有机/无机薄膜封装技术被广泛用于有机发光二极管(OLED)、量子点显示及有机光伏等领域,是一种新型的柔性封装技术。综述近年来有机/无机薄膜封装技术的发展趋势,首先概述了传统硬质盖板封装方式与薄膜封装方式的发展及其优缺点。其次,系统地总结了有机/无机薄膜的制备方法,如原子层沉积、等离子体化学气相沉积等,详细阐述了不同制备方法的原理及其应用。再次,讨论了薄膜的微观缺陷、内应力,以及材料界面工程对有机/无机薄膜封装性能的影响,分析总结了有机/无机封装薄膜制备的技术要点,如采用基底表面预处理、引入中性层、调节层间应力等方式获得优质的封装薄膜。最后,探究了有机/无机封装薄膜的内在阻隔机理,提出气体在有机/无机薄膜中的传输方式以努森扩散为主,并总结了提高薄膜封装的策略,即延长气体扩散路径、“主动”引入阻隔基团及薄膜表面改性。提出了未来薄膜封装技术面临的问题,拟为柔性电子器件封装技术的发展提供一定参考。

关键词：柔性电子有机/无机薄膜封装界面内应力阻隔机制

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复兴路上的科学家精神——新时代·新青年中国科学院理论物理研究所彭桓武粒子物理与宇宙学突击队：集体集体集集体，日新日新日日新

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中国科学院院刊 2024年第3期39卷 418-418页

中国科学院理论物理研究所彭桓武粒子物理与宇宙学突击队（以下简称“突击队”）现有成员12人，平均年龄44岁，其中中共党员8人；其攻关任务为研究暗物质暗能量本质及通过引力波研究黑洞及早期宇宙的性质。突击队以彭桓武院士命名，时...

中国科学院理论物理研究所彭桓武粒子物理与宇宙学突击队（以下简称“突击队”）现有成员12人，平均年龄44岁，其中中共党员8人；其攻关任务为研究暗物质暗能量本质及通过引力波研究黑洞及早期宇宙的性质。突击队以彭桓武院士命名，时刻牢记以国家安全和发展为己任，秉承“集体集体集集体、日新日新日日新”的科研思想，旨在传承老一辈科学家精神、践行新时代科学家精神。

关键词：

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芯片级节流制冷器实验及红外探测器应用研究

红外与激光工程 2024年第6期53卷 18-30页

作者：童欣夏明李淑芬李家鹏槐阳邱杰昆明物理研究所云南昆明650223

芯片级节流制冷器(Micro Miniature Refrigerator, MMR)是一种新型节流制冷器,其轴向尺寸大幅短于传统节流制冷器,能够显著降低与之适配的红外探测器体积。然而,目前的芯片级节流制冷器的红外探测器应用仍存在较多困难。为提升MMR的性能... 详细信息

芯片级节流制冷器(Micro Miniature Refrigerator, MMR)是一种新型节流制冷器,其轴向尺寸大幅短于传统节流制冷器,能够显著降低与之适配的红外探测器体积。然而,目前的芯片级节流制冷器的红外探测器应用仍存在较多困难。为提升MMR的性能,使其满足红外探测器应用需求,建立了MMR计算模型以研究制冷器的流动换热以及工作特性并指导样机制造,模型计算结果与实验值符合良好;制造了MMR样机,并根据理论分析和实验结果提出了针对制冷器结构、材料、流道布置等优化方案,显著提升了制冷性能;进一步提出了能够适配红外探测器的MMR实验样机,该样机能够显著缩短红外探测器轴向尺寸,实现了高温60℃环境下38 s达到126 K制冷温度(使用200 mL气瓶常压下充注50 MPa氩气并将气瓶和样机放入60℃环境下保温2 h),能够满足320 pixel×256 pixel,像元间距15μm的中波红外探测器降温性能需求,并且较国外同类型探测器产品也具有一定技术优势。

关键词：芯片级节流制冷器性能优化实验研究红外探测器

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面向真实场景的单帧红外图像超分辨率重建

红外技术 2024年第4期46卷 427-436页

作者：师奕峰陈楠朱芳毛文彪李发明王添福张济清姚立斌昆明物理研究所云南昆明650223

现有的红外图像超分辨率重建方法主要依赖实验数据进行设计,但在面对真实环境中的复杂退化情况时,它们往往无法稳定地表现。针对这一挑战,本文提出了一种基于深度学习的新颖方法,专门针对真实场景下的红外图像超分辨率重建,构建了一个... 详细信息

现有的红外图像超分辨率重建方法主要依赖实验数据进行设计,但在面对真实环境中的复杂退化情况时,它们往往无法稳定地表现。针对这一挑战,本文提出了一种基于深度学习的新颖方法,专门针对真实场景下的红外图像超分辨率重建,构建了一个模拟真实场景下红外图像退化的模型,并提出了一个融合通道注意力与密集连接的网络结构。该结构旨在增强特征提取和图像重建能力,从而有效地提升真实场景下低分辨率红外图像的空间分辨率。通过一系列消融实验和与现有超分辨率方法的对比实验,本文方法展现了其在真实场景下红外图像处理中的有效性和优越性。实验结果显示,本文方法能够生成更锐利的边缘,并有效地消除噪声和模糊,从而显著提高图像的视觉质量。

关键词：红外图像深度学习超分辨真实场景退化模型

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nBn结构长波红外碲镉汞器件优化设计

红外技术 2024年第7期46卷 815-820页

作者：覃钢孔金丞任洋陈卫业杨晋秦强赵俊昆明物理研究所云南昆明650223

分析了Type-I型能带对nBn结构碲镉汞器件性能的影响。通过理论计算获得了势垒层组分、掺杂浓度与能带带阶的关系,确定了nBn结构长波器件吸收层掺杂浓度与暗电流的关系。优化了nBn结构长波红外碲镉汞器件的掺杂浓度、势垒层与吸收层之间... 详细信息

分析了Type-I型能带对nBn结构碲镉汞器件性能的影响。通过理论计算获得了势垒层组分、掺杂浓度与能带带阶的关系,确定了nBn结构长波器件吸收层掺杂浓度与暗电流的关系。优化了nBn结构长波红外碲镉汞器件的掺杂浓度、势垒层与吸收层之间的组分过渡,建立了二维器件仿真模型并对nBn结构长波红外碲镉汞器件的能带结构进行了计算,结果表明器件结构参数的优化可以有效降低器件工作所需的开启电压,同时在吸收层内几乎不会形成耗尽区,从而有效抑制SRH产生-复合电流及隧穿电流。计算了器件结构参数优化后的长波红外碲镉汞nBn器件暗电流的变温特性,器件工作温度达到110 K以上。为高性能势垒结构长波红外碲镉汞器件的研制提供了理论依据。

关键词： nBn结构长波红外碲镉汞能带带阶暗电流

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变光阑长波红外连续变焦光学系统设计

红外技术 2024年第5期46卷 491-500页

作者：唐晗周春芬冯建伟张巍普龙曹凌马文怡谷王宏波毕宇波蒋旭科张麟李虹明昆明物理研究所云南昆明650223

非制冷长波连续变焦光学系统由于相对孔径大导致小型化和无热化设计困难,本文采用可变光阑约束物镜尺寸压缩系统总长,实现长波640×512非制冷连续变焦光学系统轻小型化设计。通过材料合理配置及主动补偿实现5片透镜的8.5×连续变焦光学... 详细信息

非制冷长波连续变焦光学系统由于相对孔径大导致小型化和无热化设计困难,本文采用可变光阑约束物镜尺寸压缩系统总长,实现长波640×512非制冷连续变焦光学系统轻小型化设计。通过材料合理配置及主动补偿实现5片透镜的8.5×连续变焦光学系统消热设计。该系统F#恒定1.2、工作波段为8~12μm、视场变焦范围为30°×24°~3.5°×2.8°、系统总长187.5 mm,该连续变焦光学系统重量轻、总长短、透过率高、在-40℃~+60℃温度范围全视场成像质量良好。

关键词：非制冷长波连续变焦光学系统可变光阑消热差

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氧化钒非制冷探测器吸收特性研究

红外技术 2024年第3期46卷 261-268页

作者：杨君杨春丽袁俊尹树东李华英白兰艳马敏昆明物理研究所云南昆明650223

随着氧化钒非制冷红外焦平面的像元尺寸的减小,导致探测器的吸收面积呈边长的二次方锐减,如何提高氧化钒非制冷红外焦平面阵列的吸收效率成为一个非常关键的研究课题。本文从材料和结构角度出发,分别在单层材料吸收特性、不同吸收结构... 详细信息

随着氧化钒非制冷红外焦平面的像元尺寸的减小,导致探测器的吸收面积呈边长的二次方锐减,如何提高氧化钒非制冷红外焦平面阵列的吸收效率成为一个非常关键的研究课题。本文从材料和结构角度出发,分别在单层材料吸收特性、不同吸收结构、腔体高度、膜系厚度等几个方面对影响单层、双层氧化钒非制冷探测器光学吸收的各因素进行了全面系统的仿真。通过对各因素进行量化比较,同时结合仿真结果给出了提高氧化钒非制冷探测器吸收的系统方法,对于氧化钒非制冷探测器的设计与研究具有一定的参考意义。

关键词：氧化钒非制冷探测器吸收特性光学仿真膜厚分析腔体优化

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超表面在微测辐射热计中的应用

红外技术 2024年第1期46卷 1-11页

作者：杨君袁俊杨春丽王文金张杰李华妮昆明物理研究所云南昆明650223

超表面突破了传统自然材料的电磁特性限制,同时也解决了三维超材料难以加工实现等瓶颈问题,使器件朝着集成化,小型化,低成本,可调谐的方向不断发展。目前超表面已在许多领域得到了较为广泛的应用,在探测器领域也越来越受到人们的重视,... 详细信息

超表面突破了传统自然材料的电磁特性限制,同时也解决了三维超材料难以加工实现等瓶颈问题,使器件朝着集成化,小型化,低成本,可调谐的方向不断发展。目前超表面已在许多领域得到了较为广泛的应用,在探测器领域也越来越受到人们的重视,通过独特的材料、结构设计,超表面可有效完成电磁波各项特性的精确调控,通过超表面的集成,微测辐射热计在光吸收增强,器件波段选择改善等方面有了更多的可能性。本文针对超表面及其在微测辐射热计上的应用研究进行了阐述,展现了超表面在这一领域的发展趋势和广阔前景。

关键词：超表面微测辐射热计光吸收增强波段选择