超精密加工元件亚表面缺陷飞秒激光-超声耦合测量机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51575488
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    69.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0512.微纳机械系统
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

This project aims to study the transient thermal and photoacoustic coupling effects in generation and propagation of ultrahigh-frequency ultrasound induced by femtosecond laser with application to imaging subsurface defects. Specifically, the mechanism of interaction between the femtosecond-laser-induced ultrasound and the subsurface defects is studied. Then the multi-modal conversion process of ultrahigh-frequency ultrasound is investigated in the presence of subsurface micro structures of ultra-precision devices. The model of the interaction between ultrahigh-frequency phonon and micro structures, micro morphology and subsurface micro defects is established. Furthermore, the process of multi-photon diffusion and asymmetric propagation caused by the micro defects is studied and modeled. The multiple material properties of the ultra-precision devices are calculated online based on different model for different defects, according to which the key parameters in the model of femtosecond-laser-induced ultrasound are updated in real-time. Second, the relationship between the information of defects and the ultrasonic echoes is studied and quantitatively established. A new measurement principle based on multilayer-recursive quadratic optimal representation is proposed. With the simulation model and huge amounts of data, the Boltzmann machine based inter-layer optimal representation is used to adaptively map the ultrasonic echoes to the sparse space of the material characteristics and defects information. Quantitative characterization of the materials and detection of subsurface defects are realized based on this optimal measurement model. Finally, a new microscopic imaging and measurement technique is proposed based on femtosecond-laser-induced ultrahigh-frequency ultrasound and applied to nondestructive detection of subsurface defects in ultra-precision devices.
本项目旨在研究飞秒激光和超声转换之间的瞬态热结构耦合物理过程,从飞秒激光超声与材料中缺陷相互作用机理入手,研究精密加工器件的亚表面微结构形貌造成的高频超声多模态转换过程,建立超高频声子与微结构、微形貌和表面、亚表面微缺陷之间的相互作用和微缺陷影响下的声子多扩散效应模型和非对称传播机制;根据不同的缺陷模型在线计算材料特性值,并作为反馈更新光声作用模型中的关键参数;在明确表面缺陷及亚表面缺陷检测机理的前提下,建立具有不同类型、大小和位置关系的缺陷信息和输出波形之间的对应关系,提出多层逐层二次最优表示的测量原理框架,在已有仿真模型和数据的指导下,采用玻尔兹曼机实现层间抽象化最优表示,自适应地实现将回波数据对应到被测材料的定量化材料特性参数和缺陷信息空间中,通过最优化模型实现对精密加工元件亚表面缺陷的定量表征和检测,形成一套全新的适用于超精密加工器件的亚表面缺陷的飞秒激光诱导超声显微测量方法。

结项摘要

研究超精密加工元件亚表面缺陷飞秒激光-超声耦合测量机理,其主要成果包括:“飞秒脉冲激光-瞬态热-高频超声”多物理场转换机理物理模型的建立,完成了飞秒激光的相控空间调制,搭建了法布里珀罗多普勒干涉仪的连续探测激光光路,并完成了法布里珀罗腔PID控制系统、多级放大滤波电路等多普勒振动干涉仪系统,完成了全光学检测系统的软硬件设计与集成;采用二维热栅将点光源信号辐射为阵列入射光源,灵活实现相控激光束形成的动态延时、动态聚焦和动态变孔径、变迹,实现高精度波束形成和接收,通过面激光源取代原有的线激光和点激光源并使其有效可控,有效的提高了飞秒激光的信噪比;研究了激光超声信号转换机理和光声场与亚表面缺陷的作用机理,根据全波形超声回波信号以及其时频谱特性来精确反演材料特性参数和缺陷信息(包括缺陷种类、大小、位置等)的方法,并结合了智能优化算法实现多维空间下材料多参数同时反演。实现了适用于超精密加工元件的亚表面缺陷的一体化检测。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Simultaneous ultrasonic parameter estimation of a multi-layered material by the PSO-based least squares algorithm using the reflection spectrum
使用反射谱通过基于 PSO 的最小二乘算法同时估计多层材料的超声参数
  • DOI:
    10.1016/j.ultras.2018.08.003
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Ultrasonics
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Yang Xiaoyu;Zhang Chengcheng;Wang Chuanyong;Sun Anyu;Ju Bing Feng;Shen Qiang
  • 通讯作者:
    Shen Qiang
Width gauging of surface slot using laser-generated Rayleigh waves
使用激光产生的瑞利波测量表面槽的宽度
  • DOI:
    10.1016/j.optlastec.2016.12.033
  • 发表时间:
    2017-07-01
  • 期刊:
    OPTICS AND LASER TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Wang, Chuanyong;Sun, Anyu;Xu, Xiaodong
  • 通讯作者:
    Xu, Xiaodong

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

金属薄膜导线的亚微米局域电导率精确测量技术
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴蕾;葛耀峥;居冰峰
  • 通讯作者:
    居冰峰
陶瓷圆柱滚子超精研磨工艺试验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    轴承
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李兴林;居冰峰;冯凯萍;袁巨龙
  • 通讯作者:
    袁巨龙
Rapid measurement of a high step microstructure with 90deg; steep sidewall
90°快速测量高阶微观结构
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Review of Scientific Instruments
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    居冰峰;陈远流;张威;房丰洲
  • 通讯作者:
    房丰洲

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

居冰峰的其他基金

面向原子精度制造的极端时空测量与表征
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
面向原子精度制造的极端时空测量与表征
  • 批准号:
    52142503
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    专项项目
跨尺度微纳米三坐标测量基础理论与技术研究
  • 批准号:
    52035013
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    300 万元
  • 项目类别:
    重点项目
单点金刚石微纳切削过程的跨尺度原位测量关键技术研究
  • 批准号:
    U1709206
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    200.0 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
具有曲率突变特征的三维微纳结构多隧道电流耦合探针显微超精密测量基础技术研究
  • 批准号:
    51175467
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
大面积、高深-宽比微纳结构(HARMS)的超精密在线测量基础技术研究
  • 批准号:
    90923031
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    50.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
平面亚微米级局域导电率及其在MEMS导电薄膜器件无损检测中的应用基础研究
  • 批准号:
    50705086
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码