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熔石英元件磁性复合流体抛光去除特性研究

红外与激光工程 2024年第7期53卷 214-225页

作者：叶卉李壮王健姜晨孙来喜上海理工大学机械工程学院上海200093 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

基于磁性复合流体(Magnetic Compound Fluid,MCF)抛光技术开展了熔石英元件抛光工艺研究,对比了传统MCF和超声辅助MCF(以下简称UMCF)抛光对熔石英材料去除特性的影响,探究了不同抛光时间下MCF和UMCF抛光对熔石英材料去除量/去除率和表... 详细信息

基于磁性复合流体(Magnetic Compound Fluid,MCF)抛光技术开展了熔石英元件抛光工艺研究,对比了传统MCF和超声辅助MCF(以下简称UMCF)抛光对熔石英材料去除特性的影响,探究了不同抛光时间下MCF和UMCF抛光对熔石英材料去除量/去除率和表面粗糙度的影响,并构建了与抛光应力和抛光时间有关的材料去除率模型。研究结果表明,相较于传统MCF,UMCF在提高材料去除率和降低表面粗糙度方面均有优势。两种抛光方式下材料去除机制均为弹塑性去除,UMCF抛光获得的表面粗糙度相比于MCF抛光优化了68.88%。由于流体动压力和超声振动压力的联合作用,UMCF抛光材料去除率最高可达5.74×10^(-3)mm^(3)/min,相比于MCF抛光提升了4.04倍。MCF和UMCF抛光材料去除率与抛光应力和抛光时间均呈现幂函数相关性,且在UMCF抛光中抛光应力对去除率的影响权重大于MCF抛光。

关键词：磁性复合流体抛光超声振动辅助材料去除率粗糙度抛光应力

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空间整形飞秒激光高效制备纳米光栅

强激光与粒子束 2024年第8期36卷 1-8页

作者：赵昶栋刘永刚魏文卿张航邓琥刘泉澄胡建波尚丽平李占锋西南科技大学制造科学与工程学院四川绵阳621010 中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室四川绵阳621900 西南科技大学信息工程学院四川绵阳621010 西南科技大学四川天府新区创新研究院成都610299 西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室四川绵阳621010

针对常规物镜聚焦飞秒激光光斑较小,难以单次直写加工成型大面积纳米光栅结构的问题,提出了利用空间狭缝整形的飞秒激光脉冲直写方法。通过开展单晶硅表面纳米光栅结构对加工系统的参数依赖关系研究,获得入射整形飞秒激光能量密度8.00μ... 详细信息

针对常规物镜聚焦飞秒激光光斑较小,难以单次直写加工成型大面积纳米光栅结构的问题,提出了利用空间狭缝整形的飞秒激光脉冲直写方法。通过开展单晶硅表面纳米光栅结构对加工系统的参数依赖关系研究,获得入射整形飞秒激光能量密度8.00μJ/cm^(2)、扫描速度9 mm/s、狭缝宽度0.40 mm的优化条件。采用SEM、AFM等手段对光栅进行微观表征,结果表明,单次扫描所制备的纳米光栅结构具有极高的宽度(41.20μm),说明提出的方法可以显著提升一次成型大面积纳米光栅结构的制备效率。

关键词：飞秒激光直写空间整形纳米光栅纵横比

自研(1+1)分布式侧面泵浦光纤实现20 kW激光输出

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光学学报 2024年第9期44卷 318-321页

作者：李峰云刘念张春代江云黄值河曹涧秋高聪陈艺黄伶俐楚秋慧张昊宇陶汝茂史仪赵龙彪林宏奂王建军王泽锋景峰中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073 南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094

基于改进的化学气相沉积预制棒制备技术和多光纤并束拉丝光纤拉制工艺,成功制备了(1+1)型分布式侧面泵浦光纤,其中信号纤芯/包层尺寸为60/300μm,泵浦纤芯尺寸为310μm。通过主振荡功率放大结构搭建反向泵浦放大系统,以1018 nm激光器为... 详细信息

基于改进的化学气相沉积预制棒制备技术和多光纤并束拉丝光纤拉制工艺,成功制备了(1+1)型分布式侧面泵浦光纤,其中信号纤芯/包层尺寸为60/300μm,泵浦纤芯尺寸为310μm。通过主振荡功率放大结构搭建反向泵浦放大系统,以1018 nm激光器为级联泵浦源,该光纤激光器最终实现了20.13 kW的最高功率输出,经过拟合后的斜率效率为82.3%,由泵浦纤反向端输出的残余泵浦比例的最大值为6%,信号光受激拉曼散射抑制比达到37.65 dB。在测试中,光纤所有部位均表现出优异的热负载性能,这是首次通过(1+1)型分布式侧面泵浦方式实现了20 kW的单根光纤输出功率。

关键词：光纤光学高功率光纤激光器分布式侧面泵浦残余泵浦受激拉曼散射

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温度作用下ANPZ太赫兹光谱非谐性机理

激光与光电子学进展 2024年第5期61卷 522-527页

作者：谢钗段勇威刘泉澄邓琥张祺武志翔魏文卿尚丽平西南科技大学信息工程学院四川绵阳621010 西南科大四川天府新区创新研究院四川成都610299 中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621900

太赫兹光谱可表征晶体分子间弱相互作用,太赫兹光谱的非谐性机理为晶体宏观性质认知提供了微观基础。以2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(ANPZ)为对象,研究了温度作用下太赫兹光谱非谐性机理。通过光谱测量,获得ANPZ不同吸收峰的温度诱导非谐... 详细信息

太赫兹光谱可表征晶体分子间弱相互作用,太赫兹光谱的非谐性机理为晶体宏观性质认知提供了微观基础。以2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(ANPZ)为对象,研究了温度作用下太赫兹光谱非谐性机理。通过光谱测量,获得ANPZ不同吸收峰的温度诱导非谐特性。通过密度泛函理论,对吸收的振动特性进行指认。对振动特性的分解结果表明:特定分子间氢键的软化是太赫兹光谱强非谐性的原因。进一步,基于声子和准简谐近似计算了ANPZ原子随温度的位移特性,并对上述分析结论进行了验证。研究表明:太赫兹光谱技术结合相关方法,可以深入分析温度作用下晶体内分子间氢键的响应规律,可为晶体宏观性质的认识提供科学分析手段。

关键词：光谱学非谐性模态分解分子间氢键温度

高能氦离子辐照对CLAM钢微观结构和力学行为的影响

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材料工程 2024年第5期52卷 138-147页

作者：罗爱博梁延祥姚勇王罗斌万强西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010 中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999

聚变堆包层结构材料在服役期间会产生辐照损伤,CLAM钢作为热核聚变堆的首选结构材料,对其进行辐照行为研究十分有必要。采用高能氦离子对CLAM钢进行辐照实验,利用纳米压痕实验结合原子力显微镜(AFM)研究CLAM钢在辐照过程中的微观组织演... 详细信息

聚变堆包层结构材料在服役期间会产生辐照损伤,CLAM钢作为热核聚变堆的首选结构材料,对其进行辐照行为研究十分有必要。采用高能氦离子对CLAM钢进行辐照实验,利用纳米压痕实验结合原子力显微镜(AFM)研究CLAM钢在辐照过程中的微观组织演化和力学性能的变化。结果表明:辐照后的CLAM钢中形成位错环和He泡,且随着辐照剂量的增加,位错环和He泡密度增加,尺寸增大。辐照后CLAM钢发生显著的辐照硬化效应,随着辐照剂量的增加,辐照硬化程度增加,但当辐照剂量增大到一定程度,辐照硬化效应减弱。利用DBH模型和FKH模型讨论辐照中微观结构的变化对辐照硬化效应的影响。随着辐照剂量的增加,压痕周围材料隆起堆积的范围减小,堆积高度增加,且高剂量辐照后压痕周围的堆积中出现了剪切带,表明CLAM钢辐照后脆性明显增加。

关键词： CLAM钢氦离子辐照辐照硬化纳米压痕 DBH模型 FKH模型

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激光扫描作用花岗岩表面玻璃化特性研究

激光与光电子学进展 2024年第5期61卷 288-296页

作者：姜昌浪康民强刘记立吴行才朱启华韩大匡武汉理工大学理学院湖北武汉430070 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 思达威(北京)能源科技有限公司北京100097 中国石油勘探开发研究院北京100083

随着人类能源需求的增长,油气钻井活动日益频繁。激光钻井在能源领域具有极大的应用价值,有望实现井下原位玻璃套管的制造,以替代传统金属套管,为油气钻井工程节省大量时间和资金。激光辐照岩石玻璃化的稳定形成是实现玻璃套管的关键因... 详细信息

随着人类能源需求的增长,油气钻井活动日益频繁。激光钻井在能源领域具有极大的应用价值,有望实现井下原位玻璃套管的制造,以替代传统金属套管,为油气钻井工程节省大量时间和资金。激光辐照岩石玻璃化的稳定形成是实现玻璃套管的关键因素。基于激光扫描花岗岩实验并结合物相检测和数值模拟方法,对激光烧蚀花岗岩玻璃化的影响因素和机理进行了研究。结果表明,受激光扫描后,花岗岩各组成矿物按熔化的难易程度分别发生熔化和碎裂现象,部分表面转化为深色玻璃;高速气流可有效清除岩石碎屑和粉尘,且能够提高激光作用效率和增加岩石玻璃的附着力;花岗岩易受温度作用而发生破裂,其较低的扫描速度和气流辅助条件有利于玻璃化的形成。在实际工程应用中,采用控制扫描速度和辅助高速气流的方法控制岩石的温度作用,形成稳定岩石玻璃和制造稳固覆盖于硬岩表面的原位玻璃化井壁。本研究探究了激光扫描作用岩石的玻璃化机理,为拓展激光钻井的工程应用提供了重要参考。

关键词：油气钻井激光钻井玻璃化花岗岩套管温度应力

基于激光等离子体产生的轫致辐射源实现同核异能素^(152m)Eu的高效激发

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核技术 2024年第3期47卷 93-101页

作者：罗凯军樊文茹袁赟齐伟张景丽张晓辉邓志刚罗文南华大学核科学技术学院衡阳421001 中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900

同核异能素在宇宙元素合成中发挥着重要作用,并且在控制核能释放方面有潜在的应用。其中,铕(Eu)在现实中有重要的研究意义,例如152Eu被用来做放射性实验的标准源,并且其同核异能态^(152m1)Eu有73%的概率发生β-衰变产生天体p核素钆(^(15... 详细信息

同核异能素在宇宙元素合成中发挥着重要作用,并且在控制核能释放方面有潜在的应用。其中,铕(Eu)在现实中有重要的研究意义,例如152Eu被用来做放射性实验的标准源,并且其同核异能态^(152m1)Eu有73%的概率发生β-衰变产生天体p核素钆(^(152)Gd),因此^(152m1)Eu是产生天体p核素^(152)Gd过程中的重要核素。在本工作中,基于激光等离子体产生的轫致辐射源,我们在实验上实现了^(152m1)Eu(45.6 keV,T_(1/2)=9.31 h)的高效激发,其产额能达到8×10^(4)个粒子/发。此外,进一步通过Geant4-GENBOD程序数值模拟了^(152m1,m2)Eu的产额、产生时间以及峰值激发效率随电子温度的演化情况。研究发现,在入射电子电荷量固定为17.6 nC,且当电子温度达到15 MeV时,^(152m1)Eu和^(152m2)Eu的产额趋于饱和,分别为8×10^(6)和2×10^(5)个粒子/发;^(152m1)Eu和^(152m2)Eu的峰值激发效率分别有望达到约10^(17)和10^(16)个粒子/s,其中^(152m1)Eu和^(152m2)Eu的脉宽几乎不变,均为32 ps。超短超强激光技术能够极大提高同核异能素的激发效率,这将为研究宇宙元素合成问题以及控制核能释放应用研究提供一个重要的研究途径。

关键词：同核异能素^(152m)Eu 激光等离子体轫致辐射源 (γ,n)反应峰值激发效率

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高功率激光装置基于靶点的同步测量技术

中国激光 2024年第13期51卷 143-152页

作者：张天宇范薇汪小超杨琳华能李国扬姜秀青郭亚晶张攀政谢志勇孙明营张生佳汪涛宋佳驹顾侃中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800 中国科学院大学材料科学与光电研究中心北京100049 上海交通大学IFSA协同创新中心上海200240 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所上海201800

针对惯性约束聚变高功率激光装置对多路激光到达靶点的高精度时间同步调控需求,提出一种基于散射球的靶球同位替代的同步测量技术,该技术可有效避免由于测试点偏离靶心带来的同步测试误差。利用放置于靶场中心的散射球,将来自任一方向... 详细信息

针对惯性约束聚变高功率激光装置对多路激光到达靶点的高精度时间同步调控需求,提出一种基于散射球的靶球同位替代的同步测量技术,该技术可有效避免由于测试点偏离靶心带来的同步测试误差。利用放置于靶场中心的散射球,将来自任一方向入射的单束紫外光近各向同性地散射到4π立体角内。采用非球面透镜结合高速光电探测技术捕获散射光,从而测得待测光束与时间参考基准的同步时间延迟。在神光II装置上开展了在线验证实验,获得基于靶点的长脉冲时间同步抖动小于1.5 ps的延时的测试结果。并离线验证了基于散射球的技术方案应用于10 ps脉宽激光束之间的同步测试可行性。该方法可为高功率激光装置长长、长短脉冲之间和皮秒激光之间的皮秒级高精度时间同步测试提供技术支持。

关键词：同步测量靶点散射球抖动

选区激光熔化制备CuSn10/AlSi10Mg功能梯度材料组织演变及裂纹产生机理

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中国激光 2024年

作者：何鑫罗霞汤金钢赵庄戴玉宏黄本生西南石油大学成都新杉宇航科技有限公司中国工程物理研究院

选区激光熔化(SLM)制备功能梯度材料(FGMs)可以对性能进行局部定制。本文通过SLM制备了CuSn10/AlSi10Mg功能梯度材料，研究了材料成分比对CuSn10/AlSi10Mg过渡层显微组织的影响。通过CALPHAD计算了过渡层的物相及其数量，并结合EBSD结... 详细信息

选区激光熔化(SLM)制备功能梯度材料(FGMs)可以对性能进行局部定制。本文通过SLM制备了CuSn10/AlSi10Mg功能梯度材料，研究了材料成分比对CuSn10/AlSi10Mg过渡层显微组织的影响。通过CALPHAD计算了过渡层的物相及其数量，并结合EBSD结果讨论了梯度材料界面区域组织演化规律，揭示了界面区域裂纹的形成机制。结果表明，CuSn10/AlSi10Mg过渡层显微组织由基体、Al4Cu9相和Al2Cu相组成，形貌呈柱状晶粒和细小等轴晶粒。在过渡层区(从铜合金侧到铝合金侧)，随着AlSi10Mg含量的增加，基体含量变化不大，Al/Cu金属间化合物含量变化剧烈，Al4Cu9相先析出且含量逐渐减少，Al2Cu相后析出且含量逐渐增加，裂纹周围有大量Al/Cu金属间化合物生成。过渡区域内产生宏观开裂的主要原因是直接生成的Al4Cu9相引起高体积变化(4.4%)容易首先在0-20%AlSi10Mg区域内形成应力集中，启动微裂纹；Al2Cu相与基体中多余的铜转变为Al4Cu9相(间接生成)引起的高体积变化(4.3%)在80%AlSi10Mg区域内则进一步加重应力集中造成宏观开裂；避免Al4Cu9的生成(直接和间接生成)是解决裂纹的主要途径。过渡层区域的显微硬度高于两侧基体，最高硬度在裂纹处(804HV)，与Al4Cu9的硬度相近。

关键词：选区激光熔化功能梯度材料显微组织演变裂纹产生机理显微硬度