一、关于温度对光纤面板分辨率影响的讨论(论文文献综述)
焦朋[1](2021)在《光纤传像元件固定图案噪声形成机理研究》文中进行了进一步梳理光纤传像元件是微光夜视、粒子探测器件用像增强器的核心元件,已广泛应用于兵器、电子、航天、核探测等领域的光电信号探测、识别与成像。当前这些领域迫切需要高清晰、宽动态、宽光谱和高灵敏探测成像技术,并对与之配套的光纤传像元件的质量提出了更高的要求。由于光纤传像元件中固定图案噪声(Fixd Pattern Noise,FPN)的存在,限制其使用性能和制备良品率的提高。如何抑制FPN,减少其对探测成像性能的负面作用,已成为光纤传像元件应用基础研究中的关键课题之一。然而,国内外关于光纤传像元件FPN的研究相对较少,更没有系统的理论来阐述其形成的机理。为阐明光纤传像元件FPN的形成机理,本文主要通过现象分析、理论模拟和实验验证三者结合的方式展开研究。首先,分析光纤传像元件的FPN表现形式。通过研究光纤传像元件热压、扭转、拉伸等热过程后的FPN的表现形式及其与工艺间的关系,利用光纤疵点仪表征固定图案噪声微观形态和分布规律,利用扫描电镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)和原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)等手段分析光纤传像元件内部纤维的微观结构与形貌,利用能谱仪(Energy Dispersive X-ray Spectrometer,EDS)半定量分析成分变化趋势。基于检测分析结果建立光透过率的差异与FPN之间的关系,进而分析FPN的形成机理。其次,基于经典物理理论采用仿真软件模拟了不同条件下光子在单根光纤和光纤束中的传播,获得了导致光纤传光条件破坏的几种状态,并量化产生FPN的极限参数。利用Tracepro软件模拟了光纤传像元件纤维传光机理,并基于光纤传像元件斑点、鸡丝、网格等几种FPN的表现形态,分类模拟了单光纤和光纤束内传像条件被破坏的过程与结果,获得了光纤内部气泡、杂质与光纤透过率的关系;光纤芯皮界面扩散对光纤传光性能的影响;以及光纤经热压、扭转、拉伸等热处理后导致多根光纤粘合结构对于纤维传光性能的影响。利用Comsol软件模拟了倏逝波渗透现象对于光纤传像元件FPN形成的影响。最后,基于FPN表象的分析与理论模拟结果,设计了光纤内结石、气泡和光纤形变实验,以验证减少结石、气泡缺陷和抑制光纤形变对控制FPN的作用。通过研究发现,光纤传像元件中斑点、鸡丝型FPN产生的机理:光纤传像元件内部存在杂质和气泡,其尺度大小决定FPN。当杂质尺寸达到临界值时,30%的光子在杂质表面被吸收或反射;气泡尺寸大于临界值时,30%的光子在气泡表面发生折射和反射损失,导致纤维透过率低于正常值的70%。扭转、拉伸等热过程导致光纤锥比增大,光线传输过程中界面反射角不断减小,光子溢出数量增多,透过率下降。黑网型FPN形成机理:光纤束(复丝)边界处纤维变形严重,包层厚度变小,光子传输具有电磁波特性,倏逝波在界面处渗透进包层无法返回纤芯,部分被间隙内光吸收丝(EMA)吸收,导致光纤透过率下降而形成黑网;复丝边界光纤芯皮界面成分扩散严重,阶跃型光纤变为渐变型光纤,光线传输过程中全反射临界角减小,光子损失增多,输出光通量低于正常复丝内部纤维情况。白网型FPN形成机理:在热压、扭转或拉伸等热过程中,复丝边界处光纤皮层减薄直至消失,光纤芯层出现粘连,降低光子损失程度,导致光通量大于其他正常变形区域,在复丝边界处显示为明亮网状结构。
黄亚伟[2](2021)在《球面光纤束的传像性能研究》文中研究指明光纤面板是一种由数以百万计的光纤组成的大面阵刚性无源光纤传像器件,其最重要的优点是可以在不同形状的输入与输出端面,实现一比一图像传递。光纤面板具有代表性的应用是作为同心光学相机的中继传像器件,以解决同心物镜的半球形焦面无法与平面图像传感器相耦合的问题。同时,多个光纤面板通过特定空间布局,拼接后可实现上亿乃至十几亿像素的大幅面成像。然而,由于光纤面板在图像传递过程中会产生损耗以及光纤面板自身结构的离散采样特性,光纤面板的引入势必会造成同心光学相机的成像质量下降。因此,本文在天基空间目标监视领域背景下,针对质心定位精度、调制传递函数以及探测信噪比等三种光纤面板传像性能,进行了系统地理论推导以及仿真实验研究。探究不同参数的光纤面板对上述像质因素的影响程度,通过选择合适的光纤面板参数,以达到降低因光纤面板的加入所造成的像质损失的目的。主要研究工作示下:(1)建立了“同心物镜半球形焦面-光纤面板-图像传感器感光面”的两级二维离散采样耦合模型,提出了一种基于光纤耦合中继传像系统的质心定位精度的求取方法。得出结论:通过控制光纤面板参数,使得质心定位精度维持在0.03pixel量级,实现了因光纤面板的引入所造成的质心定位精度损失的降低。光纤面板和图像传感器之间的相对初始位置所造成的质心定位精度下降幅度几乎一致且维持在0.01pixel以内。(2)建立了一种基于光纤面板的调制传递函数模型。探究了光纤直径、光纤芯径比、光纤排布方式以及光纤面板球形端面对光纤面板的调制传递函数的影响机理。得出结论:当光纤直径越小且光纤芯径比越小时,光纤面板的调制传递函数越高,且其主要由光纤直径决定,受光纤芯径比的影响较弱。在同等光纤参数下,光纤呈正六边排布的光纤面板的调制传递函数要优于光纤呈正方形排布的光纤面板的调制传递函数。(3)建立了一种基于光纤中继传像系统的探测信噪比模型。探究了光纤面板对同心光学相机的探测信噪比的影响机理,表明了光纤面板的透过率是影响探测信噪比的主要因素,并分析了其对探测信噪比的具体影响程度。得出结论:提高光纤面板的透过率,可以减缓系统探测信噪比的降低以及阈值探测信噪比的增高。光纤面板透过率大于0.5时,系统探测信噪比大于3,满足项目要求探测信噪比。本文旨在探明光纤面板对质心定位精度、调制传递函数以及探测信噪比等三种传像性能的影响机理,为实际光纤面板的选型提供了一些指导建议。同时也为同心光学相机整体性能的提升打下了坚实的基础。本文的研究对其他的离散传像器件也有一定的借鉴作用。
李连玉[3](2021)在《N型硅微通道阵列光电化学腐蚀技术研究》文中指出大孔N型硅微通道光电化学腐蚀技术的不断发展,使其在光纤面板、Cs I(Tl)X射线闪烁屏以及波导型X射线闪烁屏等领域中有更好的应用。N型硅微通道可以由光电化学腐蚀实验制备获得,且因电解液组分、硅电极掺杂浓度、诱导坑排列方式、反应时温度等条件的不同得到的硅微通道结构有明显的差异。因此,本论文进行了以下研究:研究了诱导坑对大孔N型硅微通道阵列制备的影响,本文建立了诱导坑结构模型,通过理论模拟得到了光电化学腐蚀过程中诱导坑处电流密度和电势以及诱导坑的结构对硅微通道的影响,得到了不同参数在硅片内部的分布情况,并且分析了光电化学腐蚀过程中的电流密度。通过模拟结果可知,诱导坑在硅微通道的光电化学腐蚀中有积极作用,在光电化学腐蚀制备硅微通道阵列时,带有诱导坑的硅片将优先在诱导坑处发生化学反应,最终,制备的N型硅微通道阵列与诱导坑结构排列形式完全一致。分别使用含非离子Triton X-100、阳离子HTAC和阴离子LAS表面活性剂以及不含表面活性剂的HF电解液,制备出具有不同表面形貌的N型硅微通道。用电化学分析方法,研究了表面活性剂对极化过程的影响。利用扫描电子显微镜观察了硅微通道形貌,并且以质量损失测量和接触角测量为辅助,综合分析了电解液中表面活性剂类型对N型硅微通道的作用。结果显示表面活性剂对N型硅的空间电荷层和Helmholtz层均有一定的影响,同时加入表面活性剂后硅微通道的生长速率有所增加,从生长速率和表面形貌来看,非离子表面活性剂在N型硅微通道光电化学腐蚀中最优。本文研究了光电化学腐蚀过程中温度对大孔N型硅微通道阵列形貌的影响,通过研究发现,当腐蚀的温度过低时,硅微通道停止生长,而当温度过高时,硅微通道表层的孔径变大。因此讨论了温度和空穴迁移率以及扩散系数的关系。利用交流阻抗法测得不同温度界面等效电路的电荷转移电阻,通过研究结果可知温度越高,电荷转移电阻越小。研究了硅电极掺杂浓度对大孔N型硅微通道阵列制备的影响,分别选用电阻率为10-20Ω·cm和>10000Ω·cm的硅材料进行对比试验。利用扫描电子显微镜观察了硅微通道形貌,综合分析了硅电极掺杂浓度对N型硅微通道的作用。结果表明电阻率大于10000Ω·cm的N型硅,更适合制备大孔N型硅微通道阵列。
胡凯丰[4](2020)在《仿生多孔径系统超分辨成像研究》文中指出随着光电系统的迅速发展,同时兼具高空间分辨率、大视场的光学设备成为使用者与科研人员不懈努力追求的目标。而大视场与高分辨率之间的矛盾一直是光学研究人员重点关注的问题,传统的单孔径成像系统难以突破这个限制,即使达到高分辨大视场的成像效果,系统的尺寸与复杂程度却会大大提升。多孔径成像系统采用多个相邻视场重叠的子孔径,在通过拼接子图像来增大视场的同时,由于子孔径采集的图像具有混叠信息,超分辨重构技术可以利用这些信息提升图像的分辨率,从而解决传统光学系统大视场与高分辨率之间的矛盾。仿生多孔径红外成像系统的发展前景良好,具有一定的研究意义和重要价值。本文设计了一套多孔径红外成像系统,系统具有3×3个子孔径,采用半视场交叠的成像模型,总视场角为36°×36°。透镜面型使用旋转对称的非球面面型。论文阐述了确定光学系统基本性能参数的方法并进行论证。对红外光学系统的几种结构型式进行分析与比较。确定仿生多孔径红外成像系统的总体设计方案,根据系统的对称性将九个子孔径简化为三个光学系统,使用CODE V软件设计光学系统,并采用MTF、点列图等方式对光学系统的像质进行了评价,保证光学系统的成像性能满足要求。根据透镜数据设计了相应的机械结构与整个系统的光阑阵列。多孔径成像系统的超分辨重构技术主要包括子图像配准与图像重构两个部分,本文建立了一个超分辨重构算法。首先通过尺度不变特征提取算法将图像进行初步快速配准,减少了光照变换和仿射变换的影响。其次采用Keren配准算法使图像配准的精度达到亚像素级,从而满足图像重构的基本要求,并提升了后续重构效果。最后通过结构自适应归一化卷积超分辨算法将采集到的红外图像进行重构,此算法可以很好地保留图像的细节特征与边缘信息,实现了视场的拼接与空间分辨率的提升。最后开展了基础研究实验,实现了图像的超分辨重构,验证了本文所设计的仿生多孔径红外成像系统与图像处理算法的合理性和可行性,为后续在未来高空探测、交通出行、对地监测等领域的应用研究奠定了一定的理论基础。
何相平[5](2019)在《锥形光纤倒像器的制备与传像性能研究》文中研究指明光纤倒像器是在光纤面板的技术基础上发展而来,是一种能将输入的图像绕其轴线旋转180°输出的刚性光纤传像元件。该产品是军用微光夜视仪的关键元件之一,属国家重点支持的高新技术领域的光电信息功能玻璃元器件。传统提升光纤倒像器性能的方法有改进材料组分、减少光纤丝径、增加光纤包层的占比、优化制备工艺等,但这些方法均会带来次生问题,存在难以调和的技术矛盾,已经遇到技术瓶颈,急需寻求新的技术方案来突破。锥形光纤倒像器是一种新型光纤传像元件,由于其三锥形光纤结构的第一锥段具有光线汇聚效应,有利于降低扭转区的光损耗,理论上与传统光纤倒像器相比,应具有更高的分辨率、透过率和对比度。但由于其工艺复杂性及工艺与材料性能之间的交互作用,影响了锥形光纤倒像器的性能。本论文从导致其性能下降的根本原因着手,通过优化材料组成、光纤结构和工艺技术,为高性能光纤倒像器的研发提供一个新的解决方案。主要研究内容如下:(1)针对采用传统光纤倒像器材料制作锥形光纤倒像器存在固定图案噪声不良率高,造成制造成本高企同时制约了其传像性能优势的发挥问题,优选了抗析晶性能、化学稳定性良好的纤芯玻璃,在此基础上,优化了纤芯、纤包层、光吸收玻璃三种玻璃材料的的组成,调整其玻璃化转变温度、热膨胀系数、折射率和透过率,提高了三种材料之间的匹配度,使锥形光纤倒像器内部固定图案噪声的良率由54.3%提升到72.5%。(2)根据波动光学理论,设计合理的芯包几何比例和折射率,降低消逝波漏光,提高倒像器分辨率。依据传光原理,通过理论分析和实验相结合的方法,提出了高透过率、高分辨率的锥形光纤倒像器设计方案。分析了有效数值孔径、扭区宽度H和有效通光面积、光纤轴向最小直径DC之间的关系,优化了锥形光纤倒像器内部光纤的轴向结构,并设计了六种锥形光纤倒像器的外形结构和四种对应的应用结构。根据实验分析,当输入端光纤直径DA≤DC时,以小于原始光纤孔径角入射的光线均可满足全反射传光条件,而与过渡区光纤直径DB的大小无关,该结论为研制高度更短的锥形光纤倒像器提供了理论依据。(3)针对光纤倒像器扭区宽度增大有利于提高分辨率和透过率,但易导致蛇形畸变的矛盾,优化光纤毛坯板的结构设计和扭制工艺的温度场分布,并采用双锥工艺代替单锥工艺,在改善产品边缘分辨率和对比度性能,降低蛇变几率的同时,加工效率提高30%,材料的利用率提高29%32%,降低了生产成本。采用优化的制造工艺成功制造出放大率分别为1.2、1.5和2.0倍的实验样品,其最高分辨率达到171lp/mm,蛇形畸变小于40μm。(4)研究了锥形光纤倒像器的传像性能评价体系,提出了中心与边缘性能差异百分比、正视亮度和相同灰度背景下的调制度三项新的评价指标,实现了锥形光纤倒像器与传统光纤倒像器之间及不同放大率的锥形光纤倒像器之间的性能比较。(5)依据传像性能评价新指标,搭建了相应的测试系统,分析了放大率、锥度和锥区位置参数对技术指标的影响规律,为锥形光纤倒像器的传像性能优化提供了参考依据。采用较优的参数组合制作出放大率1.5倍的样品,样品中心和边缘的平均亮度是常规4μm光纤倒像器的2.1倍,中心和边缘的平均调制度提升了14.55%,分辨率均匀性提升了4.95%,可靠性满足军品的要求。
田丽萍[6](2019)在《高增益小型化条纹变像管的设计与实验研究》文中提出为观察超快强激光物理、等离子体、激光核聚变、超快化学、超快物理学、超快生物学、超快光谱学和光通讯等领域中的快速流逝现象,需要发展具备“察微捕快”能力的超快诊断技术。条纹相机是同时具备飞秒-皮秒级时间分辨和微米级高空间分辨的唯一线性诊断仪器,可提供空间-强度-时间信息或光谱-强度-时间诊断参数,是实现极端条件下微观和超快过程探测的必要手段;对于基础前沿科学研究和提升创新能力具有重要意义,更是惯性约束聚变等国家战略高技术研究中不可或缺的诊断工具。目前,传统条纹变像管的设计重点主要集中于实现超高时间分辨率和空间分辨率方面,且均为像放大型条纹变像管,该类型条纹相机存在增益较低、狭缝方向边缘空间分辨率低、体积大、重量大等不足之处。本文设计并研制了一种小型化条纹变像管,该条纹变像管具有高亮度增益、大探测面积、大动态范围及高边缘空间分辨率等优点。作为条纹相机的核心部件,条纹变像管的辐射、成像及增益特性决定了条纹相机的探测性能。本文全面分析了条纹变像管时空分辨率及亮度增益的影响因素,在此基础上提出了一种高增益小型化条纹变像管结构,采用球面型光电阴极、球面型狭缝加速栅极、球面荧光屏及多折偏转板,并将阴极最佳成像点偏移中心的方法提高条纹变像管光电阴极边缘处的空间分辨率及亮度增益。首先,球面型光电阴极及球面型荧光屏结构,有助于减小傍轴和远轴物点处电子脉冲的光程差和球差,提高条纹变像管的空间分辨率;采用中心电子束欠聚焦、边缘电子束过聚焦、最佳成像点位置偏移阴极中心的方法进一步提高边缘空间分辨率,增大探测面积。其次,狭缝栅极能够提供加速电场,提高光电阴极发射光电子的能量和动量一致性,减小光电子在条纹变像管中的渡越时间,提高时间分辨率;狭缝栅极提供各向异性电场,能够增大电子束斑的最小直径,从而减弱空间电荷效应,增大条纹变像管的动态范围。相对于栅网式加速电极,狭缝电极能够避免电子与栅网碰撞生成二次电子,有利于降低条纹变像管的背景噪声,且狭缝栅极的电子透过率更高,有助于提高条纹变像管的亮度增益。再者,采用多折偏转板结构以保证光电子在不被偏转板截获的情况下获得较高的偏转灵敏度,从而降低偏转系统功率,提高时间分辨率,同时又能降低条纹相机对扫描电压斜率的要求。最终,理论设计的条纹变像管长度仅为Φ40 mm×140 mm,静态空间分辨率高于25lp/mm,动态空间分辨率高于10 lp/mm,时间分辨率优于54.6 ps,偏转灵敏度为17.6 mm/kV,放大倍率仅为0.76.在确定管型的基础上,系统地研究了条纹变像管的时间特性及像差特性。数值分析球面阴栅电极曲率半径对条纹变像管静态空间分辨率、时间畸变的影响,研究结果表明:平面型条纹变像管(平面光电阴极、平面狭缝加速栅极、平面荧光屏条纹变像管)具有正的时间畸变;随着曲率半径的减小,条纹变像管时间畸变逐渐由正值变为负值,且存在最佳曲率半径,使得条纹变像管的时间畸变最小;在此最佳曲率半径下,空间分辨率最高且狭缝扫描像几乎无畸变;球面型条纹变像管能够极大地提高空间分辨率、改善狭缝扫描像的弯曲程度,提高条纹变像管的探测精度。基于理论设计结果,成功研制出一种高增益的小型化条纹变像管,并设计搭建静态测试平台对其静态性能进行全面的测试与分析。结果显示:光电阴极积分灵敏度为178μA/lm,亮度增益高达14.5,光谱灵敏度及辐射增益分别为41 mA/W@550 nm和20.05 mA/W@550 nm,静态空间分辨率为20 lp/mm,狭缝方向放大倍率为0.76.针对设计的高增益小型化条纹变像管,研制了小型化条纹相机整机系统,设计相应的实验测试平台,并对其静态及动态性能进行测试,结果显示:小型条纹相机的边缘静态空间分辨率为15 lp/mm,动态空间分辨率为10 lp/mm@Tscreen=50 ns,时间分辨率优于54.6 ps@Tscreen=4.3 ns,动态范围为345:1@54.6 ps.
傅骁[7](2018)在《LIBS中阶梯光栅光谱仪实现技术及数据处理算法研究》文中进行了进一步梳理激光诱导击穿光谱(Laser-induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)技术作为一种新兴的原子发射光谱技术,是近年来光谱分析领域的研究热点之一。LIBS具有原位检测、准无损检测、对样品要求低等诸多优势,但同时也存在许多亟待解决的问题,一方面,由于采用脉冲激光激发方式,等离子体存在时间极短,光谱采集具有显着的时间分辨特性,另一方面,在复杂样品成分检测,特别是对金属元素的检测中,原子谱线数量众多且涵盖波段范围宽广,这些要求对LIBS系统前端测量仪器和后端数据处理提出了挑战。本文依托国家高技术研究发展计划(863计划)项目“作物数字化技术研究”课题“生物环境信息的数字化获取与智能诊断技术”,以LIBS技术在土壤金属元素检测中的应用为需求,分别从LIBS中阶梯光栅光谱仪的设计及优化方法和LIBS光谱数据处理算法两方面开展研究,提出时间分辨LIBS中阶梯光栅光谱仪实现方法、宽波段像散校正方法以及LIBS特征波长选择新算法,主要研究内容归纳如下:(1)针对LIBS光谱采集问题,提出了时间分辨LIBS中阶梯光栅光谱仪实现方案,结构上基于中阶梯光栅衍射和棱镜色散理论,设计了紧凑型、宽波段、高分辨的交叉色散光路模型,电路上基于FPGA和ARM平台,构建了时间分辨微光成像系统拓扑结构,算法上结合理论成像模型和质心提取算法,提出了基于最小二乘法和多项式拟合的谱图还原优化算法。(2)针对中阶梯光栅光谱仪像质优化问题,提出了一种基于柱透镜的中阶梯光栅光谱仪宽波段像散校正方法,建立了中阶梯光栅光谱仪的像散数学模型,在光路中引入柱透镜,基于色散模型和测量波段范围优化解算柱透镜位姿参数,实现宽波段范围内像散的有效校正,仿真结果表明,校正后中阶梯光栅光谱仪成像质量显着提高,光斑RMS半径缩小近10倍。(3)针对传统光谱特征波长选择算法在LIBS中无法适用的问题,提出了一种融合间隔偏最小二乘(interval Partial Least Square,iPLS)和迭代预测权重偏最小二乘(modified Iterative Predictor Weighting-PLS,mIPW-PLS)的LIBS快速光谱特征波长选择算法,将整体光谱等分为若干区间,分别基于iPLS和全谱PLS回归系数构建校正因子并对光谱矩阵进行修正,利用mIPW-PLS实现LIBS光谱特征波长的快速选择,有效降低光谱数据维度。(4)针对传统光谱特征波长选择算法效率低下的问题,提出了一种基于全谱变量校正的自动光谱特征波长选择算法(Full Spectral Correction–mIPW-PLS,FSC-mIPW-PLS),在mIPW-PLS基础上,分别利用波长强度与目标含量之间的相关系数、PLS回归系数建立全谱校正因子,同时构建基于特征波长数量和RMSECV(Root Mean Square Error of Cross Validation)值的选择判据,实现特征波长的自动、高效选择,与经典的遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和连续投影算法(Successive Projections Algorithm,SPA)相比,FSC-mIPW-PLS在运行时间方面具有显着的优越性,其单次选择时长仅为GA的1/100、SPA的1/600。(5)搭建了LIBS中阶梯光栅光谱仪样机与LIBS系统实验平台,开展了标准汞灯校准实验,结果表明所研制的LIBS中阶梯光栅光谱仪满足课题指标要求,对土壤中Cu、Ba、Cr等金属元素含量开展了定量分析实验,结果表明提出的LIBS光谱特征波长选择算法可明显改善定量分析模型的预测性能,显着提高计算效率。
张宇[8](2018)在《ICCD/ICMOS莫尔效应及其影响研究》文中提出微光夜视仪利用夜天自然光照明场景被动工作,具有较好的隐蔽性,已被广泛应用于军事领域中的夜间侦查、瞄准、车辆驾驶、光电火控和其他战场作业,并结合红外、激光、雷达等多种技术,组成完整的光电侦查、测量和告警系统,成为军事装备中的重要组成部分。目前,微光夜视器件中主要用于电视型微弱光成像的器件是ICCD/ICMOS。本文针对目前像管直耦式ICCD/ICMOS成像过程中出现的莫尔条纹问题开展研究,以谋求实现ICCD/ICMOS成像效果的最优。本文的主要研究内容及创新性工作如下:1.分析研究了ICCD/ICMOS成像系统莫尔效应的形成机理。通过分析像增强器输出端面光纤面板和图像传感器CCD阵列的微观结构,以及传统标尺光栅莫尔条纹形成的机理,建立了典型光纤面板和CCD的光栅透射函数和基于该函数族的完整的莫尔条纹数学模型,用以分析ICCD莫尔条纹的光场分布,谋求获得像增强器光纤面板与CCD/CMOS阵列的最佳耦合角度,并通过实验数据加以验证,为耦合阶段实现ICCD莫尔条纹的影响最小提供理论依据。2.建立了ICCD莫尔条纹分布仿真模型。使用Solid Works构造了像增强器输出端面光纤面板和图像传感器CCD的微观阵列结构图案,用以仿真模拟光纤面板和CCD耦合后的莫尔条纹分布效果;使用zemax软件构建了光线传输路径,按照光源-光纤面板-CCD-探测器的成像顺序进行了光线追迹,并最终在探测器上追迹到了完整的光场分布;通过调整光纤面板与CCD之间的耦合角度,分析光场分布的强弱变化,获得了不同耦合角度下对应莫尔条纹的周期、对比度及宽度,用以验证前述数学模型的合理性与可行性,并依此确定像增强器输出端面光纤面板的加工角度,用以指导ICCD/ICMOS的耦合工艺,减小莫尔条纹效应的影响,提高像管直耦ICCD/ICMOS成像系统的成像质量。3.研究了像管直耦ICCD/ICMOS成像系统莫尔条纹的后处理技术。通过空域和频域两种方案对莫尔条纹进行了消除研究:通过空域分析莫尔条纹的空间特征,将之视为固定性结构噪声,利用固定噪声减除法进行消除;通过频域分析莫尔条纹的频谱特征,建立莫尔条纹频谱特征滤除函数,通过自适应滤波对图像进行了后处理,降低或消除莫尔条纹对成像质量的影响,并对处理完之后的图像进行了质量评价,寻求到了最佳的莫尔条纹效应处理方法。
陈翔斌[9](2018)在《线性光学电流互感器的图像检测方法研究》文中研究说明光学电流互感器(Optical Current Transformer,OCT)是基于光学传感技术实现的,具有安全环保、绝缘强度高、抗干扰能力强、响应速度快、使用频带宽、信号数字化等诸多优点,是智能电网一次设备的研究热点,具有广阔的应用前景。目前,基于径向检偏原理的线性OCT(下文简称线性OCT)采用偏振检测技术将法拉第旋转角直接转换为光斑图像的同步旋转,克服了传统光强检测模式的诸多缺陷,例如动态测量范围窄、非线性、光功率相关性、线性双折射和温漂等。但其图像检测方法仍然存在缺陷,如成本高,算法误差大,需要将旋转图像转换为平移图像,测量分辨率受图像转换器的光纤数量和电荷偶联相机(Charge Coupled Device Camera,CCDC)像元尺寸的限制等缺点,尤其在小电流测量时,因分辨率不足导致的测量误差较大,难以满足S级测量要求。针对线性OCT中图像检测方法的不足,本文提出一种基于四象限探测器(Four Quardant Dectector,FQD)的图像检测方法,具体的技术路线是:当光斑图像照射在FQD的光敏面上时,各象限的光电二极管输出与光能量成正比的电流,将电流信号经过算法处理后得到法拉第旋转角,从而实现对电流的测量。该方法具有成本低,算法简单,测量分辨率高,精度高等优点。本文以课题组在研的线性OCT的图像检测方法为研究对象,全面系统地阐述了基于FQD的图像检测原理,并详细讨论了FQD的暗区宽度、安装位置和光斑大小等因素对测量精度的影响。通过实验验证了基于FQD图像检测方法的可行性,在额定电流为300A的1%~120%的测量范围内,其最大测量误差降低至0.55%左右;相比于传统的图像检测方法,其测量分辨率提升近100倍,准确度从0.5级提升至0.2S级。最后,本文针对FQD的温度特性进行研究,通过载流子的速率方程建立了FQD的数学模型。通过分析发现,温度的变化主要引起FQD的光电转换系数和暗电流发生漂移,从而影响测量结果。由温度变化引起的测量误差主要与暗电流、入射光功率和法拉第旋转角有关。本文通过实验的方法得到了在-20℃~80℃范围内,不同光功率下的测量误差数据。利用测量误差均方根来描述整个探测范围内,得到随温度和入射光功率变化的误差曲线。从实验结果指出了温度补偿的必要性。
张勇[10](2016)在《稀土离子掺杂闪烁玻璃和闪烁光纤面板的制备与发光性能的研究》文中研究表明随着高能物理、工业探测和医学成像等领域的快速发展,社会各个领域对闪烁体材料的需求日益增加,闪烁体材料的研究已成为广大研究者们的关注热点。闪烁晶体由于制备过程复杂、生产成本高、大批量和大尺寸生产难度大以及各部分发光特性存在差异等因素,使其在应用上受到制约。相比之下,闪烁玻璃的制备工艺简单、成本低廉、组分和性能连续可调、塑形加工性能优异,易于大批量、大尺寸生产,使其成为高性能闪烁材料研究和应用的关注热点,对其研究也取得了很大的进展。但选择合适的玻璃基质材料,改善和调控各种稀土离子在不同玻璃基质中的发光性能仍是闪烁玻璃研究的重要内容。本论文以Tb3+、Ce3+、Eu3+掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃为研究对象,较为系统的研究了稀土离子单掺情况下的发光机理以及掺杂浓度对玻璃材料的微观结构、光学性质的影响,并讨论了玻璃中Gd3+离子与其它稀土离子间的能量传递机制。随后,研究了玻璃组成中F-、Gd3+含量以及敏化离子Ce3+、Dy3+对Tb3+离子在钆-钡-铝硅酸盐氟氧玻璃中发光性能的影响,并在获得高X射线探测效率的Tb3+激活闪烁玻璃的基础上,初步探索了闪烁光纤面板的制备工艺。研究结果表明:(1)采用高温熔融法成果制备了Tb3+、Ce3+、Eu3+离子单掺和Ce3+/Tb3+、Dy3+/Tb3+离子共掺的钆-钡-铝硅酸盐氟氧玻璃。这些玻璃的网络骨架是由[Si O4]四面体和[Al O4]四面体以顶点相连的方式构成,Gd3+、Ba2+和其它稀土离子处于网络间隙,F-离子部分取代O2-进入网络内部;玻璃具有较高的密度和良好的热稳定性以及高可见区透过率。(2)在紫外光的激发下,Tb3+单掺闪烁玻璃发出明亮的绿光,主要源于5D4→7FJ(J=6,5,4,3)的电子跃迁。随着Tb3+离子掺杂浓度的增加,发光强度不断增强,但荧光寿命变短;Tb3+离子之间的交叉弛豫过程有利于5D4态的跃迁发射。Ce3+单掺闪烁玻璃在紫外光的激发下发出强烈的蓝紫光,是由Ce3+离子的5d-4f电子跃迁引起;随着Ce3+掺杂浓度的增加,发光峰位置不断红移,发光强度先增强后减弱,最佳的Ce3+掺杂浓度为0.1mol%;荧光衰减时间为纳秒级,且随掺杂浓度的增加而减小。Eu3+单掺闪烁玻璃在紫外光激发时主要发出红光,源于Eu3+离子的5D0→7FJ(J=0,1,2,3,4)跃迁,其中5D0→7F2跃迁(615nm)发射最强,荧光衰减时间为毫秒级;发光强度和5D0→7F2与5D0→7F1跃迁强度的比值随Eu3+掺杂浓度的增加先增大而后减弱,在Eu2O3含量为6mol%时达到最大。(3)在Tb3+、Ce3+或Eu3+单掺闪烁玻璃中存在Gd3+→Tb3+、Gd3+→Ce3+和Gd3+→Eu3+的能量传递过程,能量传递效率随着稀土离子掺杂浓度的增加而增大;Gd3+→Tb3+的能量传递方式为电偶极-电偶极相互作用;而Gd3+→Ce3+和Gd3+→Eu3+的能量传递为电四极-电四极相互作用。(4)在X射线激发下,Tb3+、Ce3+、Eu3+单掺玻璃样品均表现出闪烁发光特性。其中,Tb3+掺杂玻璃样品表现最佳,Tb2O3含量为6mol%的玻璃样品的发光强度达到BGO晶体的4.9倍,积分闪烁效率为BGO晶体的64%;而Ce3+掺杂玻璃样品表现最差,积分闪烁效率最高仅为BGO晶体的6.5%;Eu3+单掺玻璃样品的积分闪烁效率最高为BGO晶体的32.4%。相比之下,Tb3+掺杂玻璃样品更适合于X射线探测,可应用于工业无损检测和医学影像等领域。(5)在Tb3+掺杂闪烁玻璃中,玻璃组成中的F-离子浓度的增加使Tb3+离子的发光强度有所增强,但会降低玻璃的密度;较高的F-离子浓度会使玻璃在浇注过程中出现表面析晶现象,影响光纤的拉制。Gd3+浓度的增加可以有效提高玻璃的密度,并通过能量传递增强Tb3+离子的荧光发射,但浓度过高会降低Tb3+离子的发光强度,最佳的Gd2O3含量为6mol%。(6)在Tb3+掺杂闪烁玻璃中引入Ce3+离子能够通过Ce3+→Tb3+的能量传递敏化增强Tb3+离子的发光;在X射线激发下,最佳Ce3+掺杂浓度为0.4mol%,此时相对于BGO晶体的积分闪烁效率提高到82%,发光强度达到BGO晶体的6.2倍。但Dy3+离子的引入对Tb3+离子的发光起到了很强的负面影响,使Tb3+离子的发光强度不断降低。因此,在钆-钡-铝硅酸盐氟氧玻璃中不适合选择Dy3+离子作为敏化剂。(7)以高X射线探测效率的Ce3+/Tb3+共掺钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃为芯层玻璃,成功制备不同厚度的Tb3+激活闪烁光纤面板。Tb3+激活闪烁光纤面板在X射线激发下发出明亮的绿光,发光强度随厚度的增加而增强。
二、关于温度对光纤面板分辨率影响的讨论(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、关于温度对光纤面板分辨率影响的讨论(论文提纲范文)
(1)光纤传像元件固定图案噪声形成机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 光纤传像元件 |
1.2.1 光纤传像元件工作原理和结构 |
1.2.2 光纤传像元件制备工艺 |
1.2.3 光纤传像元件性能 |
1.2.4 应用领域及存在的问题 |
1.3 光纤传像元件固定图案噪声的研究现状 |
1.3.1 固定图案噪声研究理论基础 |
1.3.2 斑点、鸡丝的定义和检测标准 |
1.3.3 网格的定义和检测标准 |
1.3.4 固定图案噪声检测技术的研究 |
1.3.5 发展趋势及问题 |
1.4 本文的研究目的和研究内容 |
1.4.1 研究目的 |
1.4.2 研究内容 |
第二章 光纤传像元件样品制备与测试 |
2.1 主要原材料、仪器设备 |
2.1.1 主要原材料 |
2.1.2 主要仪器 |
2.2 实验样品制备 |
2.2.1 光纤传像元件制备 |
2.2.2 切片实验样品制备 |
2.3 原材料性能表征 |
2.3.1 折射率 |
2.3.2 透过率和反射率 |
2.3.3 膨胀系数、转变温度及软化温度点 |
2.4 光纤传像元件成像性能表征 |
2.4.1 分辨率 |
2.4.2 对比度 |
2.4.3 透过率 |
2.5 小结 |
第三章 固定图案噪声的表现及其影响因素 |
3.1 引言 |
3.2 斑点、鸡丝噪声的产生原因 |
3.2.1 光纤传像元件内固有缺陷 |
3.2.2 扭转工艺对于斑点、鸡丝的影响 |
3.2.3 拉伸工艺对于斑点、鸡丝的影响 |
3.3 网格噪声的产生原因 |
3.3.1 扭转工艺对网格噪声的影响 |
3.3.2 结构对网格噪声的影响 |
3.4 小结 |
第四章 固定图案噪声形成模拟及验证 |
4.1 引言 |
4.2 理论模拟物理基础 |
4.3 模拟过程材料基础参数 |
4.3.1 原材料折射率 |
4.3.2 原材料透过率与反射率 |
4.4 固定图案噪声形成的理论模拟及机理分析 |
4.4.1 斑点、鸡丝形成机理的理论模拟及分析 |
4.4.2 网格形成机理的理论模拟及分析 |
4.5 斑点、鸡丝噪声实验验证 |
4.5.1 样品制备过程 |
4.5.2 验证结果及分析 |
4.6 网格噪声实验验证 |
4.6.1 工艺设计及制备过程 |
4.6.2 验证结果及分析 |
4.7 小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间参加科研情况及取得的研究成果 |
致谢 |
(2)球面光纤束的传像性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
1.2.1 光纤传像技术的国内外研究现状 |
1.2.2 同心光学相机中继传像方案的国内外研究现状 |
1.3 光纤传像技术的应用领域和发展趋势 |
1.4 本论文主要研究内容及章节安排 |
1.4.1 本论文主要研究内容 |
1.4.2 本论文章节安排 |
1.5 本章小结 |
第2章 光纤面板的技术基础 |
2.1 光纤传像方案的原理 |
2.1.1 光纤的传像原理 |
2.1.2 光纤面板的中继传像原理 |
2.2 光纤面板的主要性能及参数指标 |
2.2.1 数值孔径 |
2.2.2 填充因子与光纤排列方式 |
2.2.3 透过率 |
2.2.4 分辨率 |
2.2.5 其他光纤面板参数 |
2.3 图像传感器 |
2.4 本章小结 |
第3章 光纤面板对质心定位精度的影响研究 |
3.1 成像光斑模型 |
3.1.1 衍射光斑模型 |
3.1.2 高斯光斑模型 |
3.2 质心定位算法 |
3.2.1 灰度加权质心法 |
3.2.2 灰度平方加权质心法 |
3.2.3 灰度阈值质心法 |
3.2.4 高斯曲面拟合质心法 |
3.3 质心定位误差的评价标准 |
3.3.1 质心定位误差标准差 |
3.3.2 光斑与图像传感器的相对位置 |
3.3.3 成像光斑的散焦处理 |
3.4 光纤面板中继传像数值模型 |
3.5 填充因子和光纤直径对质心定位精度的影响研究 |
3.6 相对初始位置对质心定位精度的影响研究 |
3.6.1 光纤面板的旋转对质心定位精度的影响研究 |
3.6.2 光纤面板的平移对质心定位精度的影响研究 |
3.7 本章小结 |
第4章 光纤面板的调制传递函数研究 |
4.1 基于光纤传像器件的调制传递函数的国内外研究现状 |
4.2 基于光纤面板的调制传递函数理论研究 |
4.2.1 经典的调制传递函数理论 |
4.2.2 光纤面板的调制传递函数理论 |
4.3 光纤面板参数对调制传递函数的影响研究 |
4.3.1 光纤直径对调制传递函数的影响研究 |
4.3.2 光纤芯径比对调制传递函数的影响研究 |
4.3.3 光纤排布方式对调制传递函数的影响研究 |
4.4 光纤面板的球形端面对调制传递函数的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 光纤面板对探测信噪比的影响研究 |
5.1 空间可见光成像载荷的信噪比数值模型 |
5.1.1 空间可见光成像载荷的空间目标信号 |
5.1.2 空间可见光成像载荷的噪声 |
5.1.3 空间可见光成像载荷的信噪比模型 |
5.2 光纤面板对探测信噪比的影响研究 |
5.2.1 光纤面板引入后的信噪比公式修正 |
5.2.2 光纤面板的有效通光面积对信噪比的影响 |
5.2.3 光纤单丝的透过率对信噪比的影响 |
5.2.4 光纤面板的引入对系统信噪比的影响 |
5.3 实验验证 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 论文主要研究工作总结 |
6.2 论文创新点 |
6.3 研究工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(3)N型硅微通道阵列光电化学腐蚀技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 硅微通道光电化学腐蚀概述 |
1.1.1 硅微通道光电化学腐蚀的发展历史、研究背景及现状 |
1.1.2 光电化学腐蚀制备硅微通道的特点及应用 |
1.2 大孔N型硅微通道阵列制备面临的挑战 |
1.3 本论文的研究目的、内容及意义 |
1.3.1 研究目的 |
1.3.2 研究意义 |
1.3.3 研究内容 |
第2章 N型硅微通道阵列光电化学腐蚀机理与电化学分析方法 |
2.1 HF电解液中N型硅微通道的形成机理 |
2.2 电化学分析方法 |
2.2.1 开路电压法 |
2.2.2 Tafel曲线扫描法 |
2.2.3 线性扫描伏安法 |
2.2.4 Mott-Schottky曲线扫描法 |
2.2.5 电化学阻抗谱法 |
2.3 本章小结 |
第3章 N型硅微通道阵列光电化学腐蚀的仿真建模 |
3.1 仿真使用的软件—COMSOL MULTIPHYSICS |
3.2 COMSOL软件建立模型步骤 |
3.3 模型求解的边界条件 |
3.4 仿真结果 |
3.5 本章小结 |
第4章 N型硅微通道阵列光电化学腐蚀中表面活性剂的影响 |
4.1 表面活性剂概述 |
4.1.1 表面活性剂结构和分类 |
4.1.2 表面活性剂作用 |
4.2 实验仪器与药品 |
4.3 表面活性剂影响硅微通道制备的电化学测试与分析 |
4.3.1 表面活性剂对开路电位和光电流的影响 |
4.3.2 表面活性剂对Tafel曲线的影响 |
4.3.3 表面活性剂对平带电压的影响 |
4.3.4 表面活性剂对暗电流的影响 |
4.3.5 表面活性剂对交流阻抗的影响 |
4.4 质量损失测量与分析 |
4.5 形貌分析 |
4.6 接触角及表面张力测量与吸附模型分析 |
4.7 本章小结 |
第5章 大孔N型硅微通道阵列光电化学腐蚀的影响因素 |
5.1 大孔硅微通道结构制备的主要影响因素简析 |
5.2 诱导坑对大孔硅微通道结构制备的影响 |
5.2.1 诱导坑的制备 |
5.2.2 实验研究 |
5.3 温度对大孔硅微通道结构制备的影响 |
5.3.1 平带电位V_(FB) |
5.3.2 温度对平带电压的影响 |
5.3.3 温度对交流阻抗的影响 |
5.4 掺杂浓度对大孔硅微通道结构制备的影响 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论及创新点 |
6.1.1 结论 |
6.1.2 创新点 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
致谢 |
(4)仿生多孔径系统超分辨成像研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 多孔径成像系统国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 论文研究内容 |
第2章 仿生多孔径系统成像原理及初始结构的建立 |
2.1 多孔径成像原理 |
2.2 子孔径红外光学系统参数确定 |
2.2.1 探测波段的选择 |
2.2.2 红外成像系统作用距离的数学模型 |
2.2.3 子孔径红外光学系统参数的确定 |
2.3 透镜表面面型 |
2.4 像质评价方法 |
2.5 本章小结 |
第3章 仿生多孔径红外系统的设计与优化 |
3.1 子孔径红外光学系统结构型式的确定 |
3.1.1 反射式光学系统结构 |
3.1.2 折射式光学系统结构 |
3.1.3 折反式光学系统结构 |
3.2 传感器的选型 |
3.3 多孔径阵列的设计 |
3.3.1 多孔径阵列参数设定 |
3.3.2 初始结构计算方法 |
3.3.3 光学设计软件的选择 |
3.3.4 透镜阵列的设计方案 |
3.3.5 设计结果与像质评价 |
3.4 机械结构的设计 |
3.4.1 镜筒设计 |
3.4.2 光阑的设计 |
3.5 本章小结 |
第4章 图像超分辨重构技术研究 |
4.1 图像配准技术研究 |
4.1.1 图像特征分析与提取 |
4.1.2 SIFT算法 |
4.1.3 特征点匹配与相对位移 |
4.2 SIFT算法的图像配准实验 |
4.3 图像超分辨重构技术 |
4.3.1 超分辨重构的含义 |
4.3.2 超分辨重构的原理及退化模型 |
4.3.3 Keren配准算法 |
4.3.4 结构自适应归一化卷积超分辨重构算法 |
4.3.5 图像超分辨算法设计 |
4.4 图像超分辨重构仿真实验 |
4.5 本章小节 |
第5章 总结与展望 |
5.1 论文总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
作者简介及在校期间科研成果 |
致谢 |
(5)锥形光纤倒像器的制备与传像性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 光纤倒像器的应用 |
1.1.2 光纤倒像器的发展历程 |
1.1.3 光纤倒像器的结构原理及制造技术 |
1.1.4 光纤倒像器的关键传像指标 |
1.1.5 传统光纤倒像器性能提升的局限 |
1.2 锥形光纤倒像器的发展 |
1.2.1 锥形光纤倒像器的发明及研究现状 |
1.2.2 锥形光纤倒像器的有益效果 |
1.2.3 锥形光纤倒像器当前存在的技术问题 |
1.3 本文工作的目的意义 |
第二章 锥形光纤倒像器的设计 |
2.1 材料设计 |
2.1.1 对材料的性能要求 |
2.1.2 三种玻璃材料成分设计 |
2.1.3 玻璃试样的熔制和配方优选 |
2.2 结构设计 |
2.2.1 内部光纤结构的设计 |
2.2.2 外形结构的设计 |
2.2.3 应用结构的设计 |
2.3 本章小结 |
第三章 锥形光纤倒像器制备工艺的研究 |
3.1 制备工艺概述 |
3.2 毛坯的制备 |
3.2.1 材料的制备 |
3.2.2 拉丝、排列和熔压工艺 |
3.2.3 毛坯外形的设计和制作 |
3.3 拉锥-扭转工艺研究 |
3.3.1 拉锥-扭转的工艺方案 |
3.3.2 加工顺序的优化 |
3.4 成品冷加工 |
3.5 本文制备样品的实验数据 |
3.6 本章小结 |
第四章 锥形光纤倒像器传像性能的研究 |
4.1 传像性能评价指标及其测试方法的研究 |
4.1.1 中心与边缘性能差异百分比 |
4.1.2 正视亮度 |
4.1.3 相同灰度背景下的调制度 |
4.2 传像性能的优化 |
4.2.1 实验方案设计及实验结果 |
4.2.2 工艺参数对分辨率的影响 |
4.2.3 工艺参数对正视亮度的影响 |
4.2.4 工艺参数对调制度的影响 |
4.2.5 工艺参数的优化组合方案 |
4.2.6 实验成果的性能比较 |
4.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间获得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(6)高增益小型化条纹变像管的设计与实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 超快诊断及条纹相机技术简述 |
1.2 条纹相机工作原理 |
1.3 条纹相机发展历史与现状 |
1.4 条纹相机的应用 |
1.5 选题目的和意义 |
1.6 本文的研究内容与创新点 |
1.6.1 主要研究内容 |
1.6.2 创新点 |
第2章 条纹变像管电子光学系统概述 |
2.1 条纹变像管电子光学基础 |
2.1.1 光电发射系统 |
2.1.2 加速系统 |
2.1.3 聚焦系统 |
2.1.4 偏转系统 |
2.1.5 阳极系统 |
2.1.6 荧光屏系统 |
2.2 条纹变像管性能评价体系 |
2.2.1 渡越时间及时间畸变 |
2.2.2 时间分辨率 |
2.2.3 空间分辨率 |
2.2.4 动态范围 |
2.2.5 亮度增益 |
2.3 本章小结 |
第3章 高增益小型化条纹变像管电子光学设计 |
3.1 CST仿真软件在结构设计中的应用 |
3.2 条纹变像管设计考虑事项 |
3.2.1 条纹变像管结构建模分析 |
3.2.2 光电阴极发射电子初始状态分析 |
3.3 高增益小型化条纹变像管结构设计 |
3.3.1 球面光电阴极及球面荧光屏设计 |
3.3.2 狭缝栅极结构设计 |
3.3.3 偏转扫描系统设计 |
3.3.4 电透镜聚焦系统设计 |
3.3.5 圆孔阑结构球面锥状阳极系统设计 |
3.4 高增益小型化条纹变像管静态性能研究 |
3.4.1 时间弥散及时间畸变 |
3.4.2 物理时间分辨率数值模拟 |
3.4.3 空间分辨率数值模拟 |
3.4.4 放大倍率数值模拟 |
3.4.5 偏转灵敏度数值模拟 |
3.4.6 像差计算 |
3.5 高增益小型化条纹变像管动态性能研究 |
3.5.1 影响动态时空分辨率因素分析 |
3.5.2 时间分辨率数值计算 |
3.5.3 空间分辨率数值计算 |
3.6 “条纹”工作模式下性能评估 |
3.6.1 “条纹”像质影响因素分析 |
3.6.2 “条纹”像数值模拟 |
3.7 平面及球面光阴极、荧光屏条纹变像管性能比较 |
3.7.1 时间分辨率比较 |
3.7.2 空间分辨率比较 |
3.7.3 “条纹”像比较 |
3.8 门控选通型条纹变像管 |
3.8.1 门控选通条纹管必要性分析 |
3.8.2 高斯型门控选通信号的门控特性研究 |
3.9 本章小结 |
第4章 高增益小型化条纹变像管制管与实验测试 |
4.1 高增益小型化条纹变像管制管 |
4.1.1 高灵敏度光电阴极制备 |
4.1.2 高效荧光屏制备 |
4.1.3 高增益小型化条纹变像管制管 |
4.2 条纹变像管测试系统介绍 |
4.2.1 测试系统的软件部分 |
4.2.2 测试系统的硬件部分 |
4.3 条纹变像管灵敏度及增益测试 |
4.3.1 积分灵敏度的测试 |
4.3.2 光谱灵敏度的测试 |
4.3.3 亮度增益的测试 |
4.3.4 辐射功率增益的测试 |
4.4 条纹变像管成像性能测试 |
4.4.1 空间分辨率测试 |
4.4.2 空间调制传递函数测试 |
4.4.3 放大倍率测试 |
4.5 荧光屏衰减时间测试 |
4.6 图像均匀性测试 |
4.7 研制中遇到的问题及解决措施 |
4.7.1 荧光屏上存在黑斑 |
4.7.2 荧光屏中心部分区域有类似擦拭的痕迹 |
4.7.3 条纹变像管老化后灵敏度降低 |
4.7.4 条纹变像管裸管不打火,灌封后打火 |
4.8 本章小结 |
第5章 高增益小型化条纹相机系统研制与实验测试 |
5.1 小型条纹相机各模块研制 |
5.1.1 前端狭缝输入光学系统 |
5.1.2 高低压供电电源系统 |
5.1.3 扫描电控系统 |
5.1.4 工控系统 |
5.1.5 像增强系统 |
5.1.6 后端光锥耦合CCD记录系统 |
5.1.7 小型条纹相机整机集成 |
5.2 高增益小型化条纹相机系统静态测试 |
5.2.1 静态及动态测试方案 |
5.2.2 静态空间分辨率测试 |
5.3 高增益小型化条纹相机系统的动态测试 |
5.3.1 时间分辨率测试 |
5.3.2 动态空间分辨率测试 |
5.3.3 扫描非线性测试 |
5.3.4 动态范围测试 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录:中英文缩写对照表 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(7)LIBS中阶梯光栅光谱仪实现技术及数据处理算法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 原子发射光谱与LIBS技术 |
1.2.2 中阶梯光栅光谱仪 |
1.2.3 光谱数据处理算法 |
1.3 论文主要研究内容及创新点 |
1.3.1 主要内容及章节安排 |
1.3.2 主要创新点 |
1.4 本章小结 |
第2章 LIBS检测需求及总体方案设计 |
2.1 引言 |
2.2 LIBS技术原理与需求 |
2.2.1 LIBS技术基本原理 |
2.2.2 LIBS检测系统需求分析 |
2.3 LIBS光谱检测总体方案设计 |
2.3.1 LIBS光谱仪实现方法 |
2.3.2 LIBS光谱数据处理难点 |
2.3.3 系统总体方案与关键技术 |
2.4 本章小结 |
第3章 LIBS中阶梯光栅光谱仪设计理论与方法研究 |
3.1 引言 |
3.2 中阶梯光栅光谱仪数学模型 |
3.2.1 中阶梯光栅衍射模型 |
3.2.2 棱镜色散模型 |
3.3 紧凑型光学系统设计与参数计算 |
3.3.1 系统光路结构 |
3.3.2 中阶梯光栅选型 |
3.3.3 色散棱镜设计 |
3.3.4 准直-聚焦球面镜设计 |
3.3.5 位置参数设计 |
3.3.6 光学系统仿真 |
3.4 时间分辨微光成像系统设计与性能分析 |
3.4.1 像面参数分析 |
3.4.2 ICCD成像模型 |
3.4.3 硬件拓扑结构 |
3.4.4 性能测试与分析 |
3.5 谱图还原及波长校准优化算法 |
3.5.1 谱图还原模型 |
3.5.2 优化算法描述 |
3.5.3 结果与分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 中阶梯光栅光谱仪像差校正及优化方法研究 |
4.1 引言 |
4.2 光谱仪像差理论 |
4.2.1 几何像差 |
4.2.2 波像差 |
4.3 中阶梯光栅光谱仪的像差特点 |
4.3.1 球差 |
4.3.2 慧差 |
4.3.3 像散 |
4.4 基于柱透镜的宽波段像散消除方法 |
4.5 仿真结果与像质评价 |
4.5.1 仿真结果 |
4.5.2 像质评价 |
4.6 本章小结 |
第5章 LIBS光谱数据处理算法研究 |
5.1 引言 |
5.2 LIBS光谱数据特征与处理需求 |
5.2.1 数据特征 |
5.2.2 数据处理需求 |
5.3 光谱数据预处理 |
5.3.1 均值归一化 |
5.3.2 小波阈值去噪 |
5.4 经典的光谱特征波长选择算法 |
5.4.1 间隔偏最小二乘法 |
5.4.2 迭代预测变量权重偏最小二乘法 |
5.4.3 连续投影算法 |
5.4.4 遗传算法 |
5.5 融合iPLS及 mIPW-PLS的 LIBS快速光谱特征波长选择算法 |
5.5.1 算法描述 |
5.5.2 结果与讨论 |
5.6 基于全谱校正的LIBS自动光谱特征波长选择算法 |
5.6.1 算法描述 |
5.6.2 结果与讨论 |
5.7 本章小结 |
第6章 LIBS中阶梯光栅光谱仪及数据处理实验研究 |
6.1 引言 |
6.2 中阶梯光栅光谱仪样机搭建及实验 |
6.2.1 中阶梯光栅光谱仪样机搭建 |
6.2.2 汞灯校准实验及结果 |
6.3 LIBS系统搭建及定量分析实验 |
6.3.1 LIBS实验系统与土壤样品 |
6.3.2 LIBS定量分析实验及结果 |
6.4 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(8)ICCD/ICMOS莫尔效应及其影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 莫尔效应的国内外研究现状 |
1.2.1 莫尔条纹数学模型及仿真的国内外研究现状 |
1.2.2 基于图像处理消除莫尔条纹的国内外研究现状 |
1.3 本文的主要结构及章节安排 |
1.3.1 本文的研究内容与技术路线 |
1.3.2 本文的组织结构 |
第二章 像管直耦ICCD/ICMOS莫尔效应形成机理分析 |
2.1 ICCD/ICMOS基本结构组成 |
2.1.1 像管直耦ICCD/ICMOS夜视成像系统工作原理 |
2.1.2 像增强器的原理与结构 |
2.1.3 光纤面板的结构与制造 |
2.1.4 CCD/CMOS的结构 |
2.1.5 像管直耦ICCD/ICMOS莫尔条纹效应的形成 |
2.2 像管直耦ICCD/ICMOS莫尔条纹的数学模型 |
2.2.1 像管直耦ICCD/ICMOS莫尔条纹的透明度函数 |
2.2.2 像管直耦ICCD/ICMOS莫尔条纹基波周期 |
2.2.3 像管直耦ICCD莫尔条纹最小化的参数 |
2.3 耦合角度合理性的实验验证 |
2.4 本章小结 |
第三章 像管直耦ICCD/ICMOS莫尔条纹光场分布仿真 |
3.1 系统设计 |
3.1.1 光纤面板横截面模型设计 |
3.1.2 CCD模型设计 |
3.1.3 元件选择与参数设置 |
3.2 像管直耦ICCD莫尔条纹仿真及结果分析 |
3.2.1 不同耦合角度莫尔条纹分布情况分析 |
3.2.2 像管直耦ICCD莫尔条纹的定量分析 |
3.2.3 像管直耦ICCD/ICMOS最佳耦合角度分析 |
3.2.4 CCD/CMOS的最佳光纤面板排列方式 |
3.3 本章小结 |
第四章 基于数字图像处理的莫尔条纹消除研究 |
4.1 基于固定性几何噪声的莫尔条纹空间域消除研究与实验 |
4.1.1 像管直耦ICCD/ICMOS莫尔条纹的特点 |
4.1.2 固定性几何噪声减除法消除莫尔条纹 |
4.2 像管直耦ICCD/ICMOS莫尔条纹频率域消除研究与实验 |
4.2.1 二维傅里叶变换在数字图像滤波中的应用 |
4.2.2 像管直耦ICCD/ICMOS莫尔条纹频谱分析 |
4.2.3 基于频谱分析的莫尔条纹去除方法研究 |
4.2.3.1 高斯低通滤波器 |
4.2.3.2 陷波滤波器 |
4.2.3.3 自适应滤波器 |
4.3 图像质量评价 |
4.3.1 图像质量评价参数 |
4.3.2 图像质量评价分析与总结 |
4.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
(9)线性光学电流互感器的图像检测方法研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 OCT的发展历程及研究现状 |
1.2.1 OCT的发展历程 |
1.2.2 OCT的研究现状 |
1.3 OCT的基本测量原理 |
1.3.1 MOCT |
1.3.2 FOCT |
1.4 OCT测量原理的局限性 |
1.4.1 光强检测模式 |
1.4.2 光功率相关性 |
1.4.3 温漂问题 |
1.4.4 线性双折射 |
1.5 课题研究的意义 |
1.6 本文的主要研究内容 |
第二章 线性OCT的测量原理概述 |
2.1 线性OCT的光路测量原理 |
2.2 传感头结构 |
2.2.1 集磁式传感头 |
2.2.2 直通光路式传感头 |
2.3 径向偏振光栅 |
2.4 光斑成像模式 |
2.5 本章小结 |
第三章 光电探测器件的选取 |
3.1 光电探测器件的比较 |
3.2 基于CCD相机图像检测的局限性 |
3.2.1 成本高 |
3.2.2 测量分辨率不足 |
3.2.3 图像处理算法复杂 |
3.3 FQD图像检测的优越性 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于FQD的图像检测方法 |
4.1 基于FQD的图像检测原理 |
4.2 暗区宽度对测量精度的影响及误差补偿方法 |
4.2.1 暗区宽度对测量精度的影响分析 |
4.2.2 误差补偿方法 |
4.3 安装位置对测量精度的影响 |
4.4 实验验证 |
4.4.1 实验系统 |
4.4.2 实验结果 |
4.4.3 实验小结 |
4.5 本章小结 |
第五章 FQD的温度特性研究 |
5.1 FQD的数学模型 |
5.2 温度对探测精度的影响 |
5.3 实验和结果分析 |
5.3.1 实验系统 |
5.3.2 实验过程及结果 |
5.3.3 实验小结 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
主要成果和结论 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(10)稀土离子掺杂闪烁玻璃和闪烁光纤面板的制备与发光性能的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 闪烁体概述 |
1.1.1 闪烁发光机理 |
1.1.2 闪烁体性能表征方法 |
1.1.3 闪烁体种类 |
1.2 闪烁玻璃 |
1.2.1 闪烁玻璃的构成 |
1.2.2 闪烁玻璃的研究进展 |
1.3 闪烁玻璃光纤面板 |
1.4 论文选题依据及主要研究内容 |
1.4.1 选题依据 |
1.4.2 研究内容 |
第二章 样品制备与测试方法 |
2.1 玻璃组成设计 |
2.1.1 发光离子选择 |
2.1.2 玻璃基质体系选择 |
2.2 玻璃样品的制备 |
2.2.1 实验原料 |
2.2.2 制备方法 |
2.3 性能表征测试方法 |
2.3.1 物理性质与结构表征 |
2.3.2 光学性能测试 |
第三章 Tb~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的制备与发光性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 Tb~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的制备 |
3.3 Tb~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的结构 |
3.4 Tb~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的性能 |
3.4.1 密度和特征温度 |
3.4.2 紫外-可见透射光谱分析 |
3.4.3 荧光光谱分析 |
3.4.4 荧光衰减曲线分析 |
3.4.5 X射线激发发射谱分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 Ce~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的制备与发光性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 Ce~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的制备 |
4.3 Ce~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的结构 |
4.4 Ce~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的性能 |
4.4.1 密度和特征温度 |
4.4.2 紫外-可见透射光谱分析 |
4.4.3 荧光光谱分析 |
4.4.4 荧光衰减曲线分析 |
4.4.5 X射线激发发射光谱分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 Eu~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的制备与发光性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 Eu~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的制备 |
5.3 Eu~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的结构 |
5.4 Eu~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的性能 |
5.4.1 密度和特征温度 |
5.4.2 紫外-可见透射光谱分析 |
5.4.3 荧光光谱分析 |
5.4.4 荧光衰减曲线分析 |
5.4.5 X射线激发发射光谱分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 F~-、Gd~(3+)离子浓度对Tb~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的性能影响 |
6.1 引言 |
6.2 F-离子浓度对Tb~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃性能影响 |
6.2.1 不同F-离子浓度的Tb~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的制备 |
6.2.2 BF系列Tb~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的结构 |
6.2.3 BF系列Tb~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的性能 |
6.3 Gd~(3+)离子浓度对Tb~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃性能的影响 |
6.3.1 不同Gd~(3+)离子浓度的Tb~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的制备 |
6.3.2 Gd系列Tb~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的结构 |
6.3.3 Gd系列Tb~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的性能 |
6.4 本章小结 |
第七章 Ce~(3+)、Dy~(3+)离子对Tb~(3+)离子发光性能的敏化影响 |
7.1 引言 |
7.2 Ce~(3+)离子对Tb~(3+)离子发光性能的敏化影响 |
7.2.1 Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的制备 |
7.2.2 Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的结构 |
7.2.3 Ce~(3+)对Tb~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光特性的影响 |
7.3 Dy~(3+)离子对Tb~(3+)离子发光性能的敏化影响 |
7.3.1 Dy~(3+)/Tb~(3+)共掺钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的制备 |
7.3.2 Dy~(3+)/Tb~(3+)共掺钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃的结构 |
7.3.3 Dy~(3+)对Tb~(3+)掺杂钆-钡-铝硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光特性的影响 |
7.4 本章小结 |
第八章 Tb~(3+)激活闪烁光纤面板的试制 |
8.1 引言 |
8.2 闪烁光纤面板的基本原理 |
8.3 闪烁光纤面板的制备过程 |
8.3.1 芯层玻璃棒的制作 |
8.3.2 光纤的拉制 |
8.3.3 光纤面板的熔压 |
8.3.4 切割及表面加工 |
8.4 Tb~(3+)激活闪烁光纤面板的性能 |
8.4.1 分辨率与光纤面板传像效果 |
8.4.2 Tb~(3+)激活闪烁光纤面板发光性能 |
8.5 本章小结 |
第九章 结论与展望 |
9.1 结论 |
9.2 不足与展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文 |
四、关于温度对光纤面板分辨率影响的讨论(论文参考文献)
- [1]光纤传像元件固定图案噪声形成机理研究[D]. 焦朋. 中国建筑材料科学研究总院, 2021
- [2]球面光纤束的传像性能研究[D]. 黄亚伟. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(08)
- [3]N型硅微通道阵列光电化学腐蚀技术研究[D]. 李连玉. 长春理工大学, 2021(02)
- [4]仿生多孔径系统超分辨成像研究[D]. 胡凯丰. 吉林大学, 2020(08)
- [5]锥形光纤倒像器的制备与传像性能研究[D]. 何相平. 华南理工大学, 2019(06)
- [6]高增益小型化条纹变像管的设计与实验研究[D]. 田丽萍. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2019(05)
- [7]LIBS中阶梯光栅光谱仪实现技术及数据处理算法研究[D]. 傅骁. 天津大学, 2018(06)
- [8]ICCD/ICMOS莫尔效应及其影响研究[D]. 张宇. 北京理工大学, 2018(07)
- [9]线性光学电流互感器的图像检测方法研究[D]. 陈翔斌. 福州大学, 2018(03)
- [10]稀土离子掺杂闪烁玻璃和闪烁光纤面板的制备与发光性能的研究[D]. 张勇. 长春理工大学, 2016(01)