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World File Search System激光功率
使用拉曼光谱法监测TI3C2TX MXENE降解途径
摘要：扩展Ti 3 C 2 t X MXENE在纳米复合材料以及跨电子，能源存储，能量转换和传感器技术的跨越中的应用，需要简单有效的分析方法。拉曼光谱是评估MXENE复合材料的关键工具；但是，高激光功率和温度可能导致材料在分析过程中的恶化。因此，需要深入了解MXENE光热降解及其氧化状态的变化，但尚无系统研究。这项研究的主要目的是通过拉曼光谱分析研究MXENE晶格的降解。不同的光谱标记与Ti 3 C 2 t X材料内的结构变化有关，并经历了热和激光诱导的降解。在降解过程中，在几个特定步骤中揭示了光谱标记：层间水分子的数量减少， - 哦，组的数量减少，C -C键的形成，晶格的氧化，氧化的氧化以及TIO 2 Nanoparticles的形成（首先是解剖学酶，核心）。通过跟踪位置移位和Ti 3 C 2 t X的强度变化，发现了表示每个步骤启动的光谱标记。这种光谱方法增强了我们对MXENE降解途径的理解，并促进了这些材料将这些材料的增强和可靠的整合到从储能到传感器的各种应用中的设备中。关键字：2D材料，MXENES，拉曼光谱，TIO 2纳米颗粒，Ti 3 C 2 t X，MXENE降解，激光诱导的破坏
多层交替导电和绝缘微结构的激光打印
摘要：由导电和绝缘材料组成的多层微结构的生产备受关注，因为它们可用作微电子元件。当前提出的这些微结构的制造方法包括自上而下和自下而上的方法，每种方法都有各自的缺点。研究表明，基于激光的方法可以以微米/亚微米分辨率对各种材料进行图案化；然而，尚未实现具有导电/绝缘/导电特性的多层结构。在这里，我们展示了通过热驱动反应和微泡辅助打印相结合的方式激光打印由导电铂和绝缘氧化硅层组成的多层微结构。溶解在 N-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP) 中的 PtCl 2 被用作形成导电 Pt 层的前体，而溶解在 NMP 中的四乙基正硅酸盐形成了由拉曼光谱识别的绝缘氧化硅层。我们通过改变激光功率和迭代次数，证明了绝缘层高度在 ∼ 50 至 250 nm 之间的控制。0.5 V 时氧化硅层的电阻率为 1.5 × 10 11 Ω m。我们发现其他材料多孔且易开裂，因此不适合用作绝缘体。最后，我们展示了微流体如何通过在前体之间快速切换来增强多层激光微打印。这里提出的概念可以为简单制造多层微电子设备提供新的机会。关键词：多层结构、微泡、导电/绝缘、图案形成、微流体■简介
激光定向能量沉积中基于多保真度替代的不确定性量化过程映射
摘要：涉及高斯过程 (GP) 的多保真度 (MF) 替代物用于设计激光定向能量沉积 (L-DED) 增材制造 (AM) 中的时间过程图。过程图用于建立熔池特性（例如熔池深度）与工艺参数（例如激光功率和扫描速度）之间的关系。MFGP 替代物涉及高保真度 (HF) 和低保真度 (LF) 模型。选择 Autodesk Netfabb ® 有限元模型 (FEM) 作为 HF 模型，而选择 Eagar-Tsai 开发的分析模型作为 LF 模型。结果表明，MFGP 替代物能够成功地融合不同保真度模型中存在的信息，以设计时间前向过程图（例如，给定一组真实深度未知的工艺参数，熔池深度是多少？）。为了扩展新开发的建立时间逆过程图的公式（例如，为了实现所需的熔池深度，但不知道真实工艺参数，那么作为时间函数的工艺参数的最佳预测是什么？），在计算预算约束下，通过将 MFGP 代理与贝叶斯优化 (BO) 相结合来进行案例研究。结果表明，与单精度 (SF) GP-BO 相比，MFGP-BO 可以显著提高优化解决方案的质量，同时降低计算预算。与仅限于开发稳态正向过程图的现有方法相比，当前的工作成功地展示了在 L-DED 中实现结合不确定性量化 (UQ) 的时间正向和逆过程图。
用于小行星和彗星核心任务的小型全范围激光雷达
摘要：我们报告了一种新型空间激光雷达的开发，该雷达专为执行小型行星体任务而设计，用于地形测绘和样本采集或着陆支持。该仪器设计为具有宽动态范围，并针对不同任务阶段提供多种操作模式。激光发射器由光纤激光器组成，该激光器通过归零伪噪声 (RZPN) 代码进行强度调制。接收器通过将检测到的信号与 RZPN 内核关联来检测编码脉冲序列。与常规伪噪声 (PN) 激光雷达不同，RZPN 内核在激光发射窗口外设置为零，从而消除了接收器积分时间内的大部分背景噪声。该技术允许使用低峰值功率但高脉冲率的激光器（例如光纤激光器）进行长距离测距而不会产生混叠。激光功率和探测器的内部增益均可调整，以提供宽测量动态范围。激光调制代码模式也可以在轨道上重新配置，以优化针对不同测量环境的测量。接收器采用多像素线性模式光子计数 HgCdTe 雪崩光电二极管 (APD) 阵列，在近红外至中红外波长范围内具有近量子极限灵敏度，许多光纤激光器和二极管激光器都在此波长范围内工作。该仪器采用模块化和多功能设计，主要采用光通信行业开发的组件构建。
通过热电发生器（OE 20200825）
摘要。检测高能激光罢工是军事资产在未来战争中生存的关键。引入激光武器系统要求能够快速检测到这些罢工，而不会通过主动传感技术破坏军装的隐身能力。我们探索了热电发生器（TEG）用作自动的被动传感器来检测此类罢工的使用。使用各种功率等级，波长和光束尺寸的激光器进行实验，以击中2×2 cm 2以不同构型排列的市售TEG。在8.5至509.3 w∕cm 2之间，用808-，1070-和1980 nm激光击中TEG的开路电压和短路电流反应，比较了2至8 mm之间的斑点。teg表面温度表明传感器可以在接近400°C的温度下存活。teg开路电压幅度与净入射激光功率相比，与特定的辐照度水平更加密切，并且线性受到温度变化的限制。开路电压响应以10％至90％的升高时间为〜2至10 s，尽管表面温度未达到等级。以开路电压为传感参数，检测阈值高于标准偏差噪声水平，可以在激光罢工开始后的300毫秒内超过辐照度的辐射水平约为200 w∕cm 2。根据测得的电响应估算了估计高达16 MW的潜在收获功率水平。开发了与实验相对应的多物理有限元模型，以进一步优化轻质，低剖面TEG传感器，以检测高能激光罢工。©2020光学仪器工程师协会（SPIE）[doi：10.1117/1.oe.59.11.117105]
通过直接能量沉积制造的单道沉积物的特性获取自动化
摘要：金属增材制造工艺自诞生以来就得到了长足的发展，现代系统能够制造结构应用的部件。然而，要通过这些方法成功加工，需要进行大量实验，才能找到优化参数。在基于激光的工艺中，例如直接能量沉积，通常会沉积单道珠并进行分析，从而获得有关输入参数如何影响输出对基材的粘附等特性的信息。这些特性通常使用专门的软件从切割线珠的横截面获得的图像中确定。所提出的方法基于 Python 算法，使用 scikit-image 库和在 H13 工具钢上生产的 18Ni300 马氏体时效钢的光学显微镜成像，并计算 DED 生产的线珠的相关特性，例如轨道高度、宽度、渗透性、润湿性角度、基材上方和下方的横截面积和稀释比例。 18Ni300 马氏体时效钢沉积物的优化条件为：激光功率为 1550 W，进给速率为 12 g min −1，扫描速度为 12 mm s −1，保护气体流速为 25 L min −1，载气体流速为 4 L min −1，激光光斑直径为 2.1 mm。对于横截面焊道，计算其各自的高度、宽度和穿透力的误差分别为 2.71%、4.01% 和 9.35%；稀释比例计算的误差为 14.15%，基材上方面积的误差为 5.27%，基材下方面积的误差为 17.93%。处理一幅图像的平均计算时间为 12.7 秒。开发的方法是纯分段的，可以从机器学习实施中受益。
选择性激光熔融添加剂制造过程中熔体池区域的反馈控制
摘要：选择性激光熔化（SLM）是一种金属粉末融合添加剂制造工艺，具有为航空航天和生物医学植入物制造复杂组件的潜力。大规模适应受到阻碍。非均匀熔体池尺寸是这些缺陷的主要原因。由于先前的粉末床轨道加热而导致的熔体池尺寸变化。在这项工作中，对相邻轨道产生的热量的效果进行了建模，并设计了反馈控制。控制的目的是调节熔体池横截面区域，以拒绝粉末床内相邻轨道的热量的影响。SLM过程的热模型是使用集总池体积的能量平衡开发的。将来自相邻轨道的干扰热建模为熔体池的初始温度。将热模型与干扰模型结合起来，导致了一个非线性模型，描述了熔体池的演化。PID是一种经典的反馈控制方法，用于最大程度地减少轨道干扰对熔体池面积的影响。在已知的环境中为所需的熔体池区域调整了控制器。仿真结果表明，在扫描16毫秒内的粉末层多个轨道的扫描过程中，所提出的控制器调节所需的熔体池面积，并在0.04 mm的长度内将激光功率降低了10％，大约在五个轨道中。这减少了孔形成的机会。因此，它提高了使用SLM工艺制造的组件的质量，从而减少了缺陷。
使用 STS316L 的 L-DED 增材制造工艺中，机械性能和微观结构随粉末进料密度的变化
摘要：激光定向能量沉积 (L-DED) 是一种值得注意的增材制造方法，其中金属粉末通过喷嘴喷涂，然后使用激光逐层压实。与其他增材制造工艺不同，DED 对制造部件尺寸的限制较少，这使其有利于生产大型部件。然而，在增材制造中使用 DED 需要仔细优化各种工艺参数，包括激光功率、送粉速率、喷嘴扫描速度和沉积路径，因为这些参数会显著影响制造部件的几何形状和性能。最近的研究已经广泛调查了在不同能量密度下通过 DED 制造的部件的微观结构和性能，但对与送粉相关的变量的研究仍然缺乏。在本研究中，以粉末线密度 (PLD) 为参数，观察到在使用 STS316L 进行 DED 增材制造时，焊珠几何形状、微观结构和力学性能的变化以及送粉密度的变化。通过粉末进料速率和扫描速度控制，利用粉末线密度对 STS316L 合金粉末进行 1 线沉积，从而能够在沉积过程中观察焊珠的几何形状和熔池形状。此外，通过控制粉末线密度的 DED 制造方形样品，以观察由此产生的微观结构和机械性能。观察到，即使在相同的能量密度下，样品也会根据粉末线密度表现出不同的晶粒形貌、微观结构和机械性能，各向异性的变化尤其显著。这凸显了粉末进料密度作为与能量密度一起优化 DED 增材制造工艺的关键变量的重要性。本研究的结果有望通过调节粉末进料密度来帮助控制金属增材制造工艺中制造部件的各向异性和强度。
通过结构化的光系统及其在再制造行业中的应用
摘要直接能量沉积（DED）过程利用激光能量融化金属粉末并将其存放在基板上，以生产复杂的金属零件。这项研究被用作修复二手零件的再制造和维修过程，从而减少了制造业中不必要的废物。但是，修复过程中可能会产生缺陷，例如孔隙率或颠簸的形态缺陷。传统上，操作员将使用实验设计（DOE）或仿真方法来了解打印参数对印刷部分的影响。有几个影响因素：激光功率，扫描速度，粉末进料速度和对峙距离。每个DED机器在实践中都有不同的设置，这导致打印结果的一些不确定性。例如，在不同的DED机器中可以改变喷嘴直径和激光类型。因此，假设如果可以实时监控打印过程，则修复可能更有效。在这项研究中，使用结构化的光系统（SLS）来捕获印刷过程的层面信息。SLS系统能够以10 µm的高分辨率进行3D表面扫描。鉴于对零件的初步扫描并允许对每一层信息进行实时观察，要确定需要存放多少材料。一旦找到缺陷，DED机器（混合机器）将更改工具并删除有缺陷的层。修复后，应用无损方法计算机断层扫描（CT）检查其内部特征。在这项研究中，使用316L不锈钢的DED机器来执行维修过程以证明其有效性。实验室构建的SLS系统用于捕获每个层的信息，并为质量评估提供了CT数据。新颖的制造方法可以提高DED维修质量，减少维修时间并促进维修自动化。将来，在制造行业中使用巨大的潜力来修复用过的零件，并避免购买新零件所涉及的额外费用。
迈向增材制造中的数字孪生框架
激光定向能量沉积 (DED) 在增材制造 (AM) 中具有显著优势，可用于生产复杂的几何形状并促进材料功能分级。然而，材料属性不一致和零件多变等固有挑战仍然存在，这主要是由于其分层制造方法。对这些挑战至关重要的是 DED 过程中的热量积累，这会影响最终材料的微观结构和性能。尽管用于管理热量积累和温度调节的闭环控制方法在 DED 文献中很普遍，但很少有方法将实时监控、基于物理的建模和控制同时集成在一个有凝聚力的框架中。为了解决这个问题，我们提出了一个数字孪生 (DT) 框架，用于实时模型预测控制 DED 的工艺参数，以实现特定的工艺设计目标。为了实现该目标，我们详细介绍了利用基于长短期记忆 (LSTM) 的机器学习的替代模型的开发，该模型使用贝叶斯推理来预测 DED 构建部件各个空间位置的温度。该模型提供未来温度状态的实时预测。此外，我们引入了用于时间序列过程优化 (BOTSPO) 的贝叶斯优化 (BO) 方法。它的基本原理与传统 BO 一致，其新颖之处在于我们独特的时间序列过程配置文件生成器，具有降低维度的表示。BOTSPO 用于动态过程优化，我们在其中部署 BOTSPO 来确定最佳激光功率配置文件，旨在实现 DED 构建中的所需机械性能。识别的配置文件建立了一个过程轨迹，在线过程优化旨在匹配或超越该轨迹的性能。本文阐述了数字孪生框架的组成部分，主张将其整合为 AM 的综合数字孪生系统。