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一种基于激光辐照热效应的薄膜参数反演方法

陈桂波 张佳佳 王超群 毕娟

一种基于激光辐照热效应的薄膜参数反演方法

陈桂波, 张佳佳, 王超群, 毕娟
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-20
  • 修回日期:  2016-04-14
  • 刊出日期:  2016-06-05

一种基于激光辐照热效应的薄膜参数反演方法

  • 1. 长春理工大学理学院, 长春 130022
  • 通信作者: 毕娟, youbj_cn@sina.com
    基金项目: 

    长春理工大学青年基金(批准号: XQNJJ-2014-03)资助的课题.

摘要: 本文研究并建立了一种基于激光辐照热效应的薄膜参数反演方法. 首先给出激光辐照薄膜产生温升问题的热传导理论模型, 并利用拉普拉斯变换得到了膜层和基底温度场的解析解; 然后以膜层和基底的导热系数为反演参数, 基于非线性共轭梯度算法给出反演基本原理及流程, 并推导得到了反演过程中灵敏度系数的解析表达式; 以aluminum, silver, copper和gold四种金属薄膜为例, 通过与有限元法的计算结果对比验证了温度场解析解的正确性; 最后结合四种金属薄膜进行了参数反演, 通过考察分析不同随机噪声等条件下的参数反演结果, 验证了本文方法在薄膜参数反演精度与反演效率等方面的有效性. 反演结果显示: 本文方法具有较高的反演精度和效率, 在迭代截止误差为10-7时只需用少于20次迭代就能收敛; 在测量数据中加入的随机噪声越小, 反演的迭代收敛次数就越少, 即使是在迭代初值与反演结果相差较大时, 用包含5% 随机噪声的测量数据反演也能快速收敛. 本文提出的薄膜参数反演方法不仅适用于反演导热系数, 也可扩展用于反演膜层反射系数或吸收率等参数, 具有一定的适用性. 本文方法对于激光加工或激光损伤过程中的参数反演及优化具有一定的指导意义.

English Abstract

参考文献 (14)

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