發(fā)布時(shí)間:2023-03-23 15:13:21
序言:寫作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁,我們?yōu)槟x了8篇的技術(shù)技術(shù)論文樣本,期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā),請(qǐng)盡情閱讀。
數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是近些年發(fā)展起來(lái)的一門新興學(xué)科,它涉及到數(shù)據(jù)庫(kù)和人工智能等多個(gè)領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù),能夠從這些大量數(shù)據(jù)中抽取出有價(jià)值信息的技術(shù)稱之為數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。數(shù)據(jù)挖掘方法有統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘、決策樹方法、聚類方法等八種方法,關(guān)聯(lián)規(guī)則是其中最常用的研究方法。關(guān)聯(lián)規(guī)則算法是1993年由R.Atal,Inipusqi,Sqtm三人提出的Apriori算法,是指從海量數(shù)據(jù)中挖掘出有價(jià)值的能夠揭示實(shí)體和數(shù)據(jù)項(xiàng)間某些隱藏的聯(lián)系的有關(guān)知識(shí),其中描述關(guān)聯(lián)規(guī)則的兩個(gè)重要概念分別是Suppor(t支持度)和Confi-dence(可信度)。只有當(dāng)Support和Confidence兩者都較高的關(guān)聯(lián)規(guī)則才是有效的、需要進(jìn)一步進(jìn)行分析和應(yīng)用的規(guī)則。
二、使用Weka進(jìn)行關(guān)聯(lián)挖掘
Weka的全名是懷卡托智能分析環(huán)境(WaikatoEnviron-mentforKnowledgeAnalysis),是一款免費(fèi)的、非商業(yè)化的、基于JAVA環(huán)境下開源的機(jī)器學(xué)習(xí)以及數(shù)據(jù)挖掘軟件[2]。它包含了許多數(shù)據(jù)挖掘的算法,是目前最完備的數(shù)據(jù)挖掘軟件之一。Weka軟件提供了Explorer、Experimenter、Knowledge-Flow、SimpleCLI四種模塊[2]。其中Explorer是用來(lái)探索數(shù)據(jù)環(huán)境的,Experimenter是對(duì)各種實(shí)驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試,KnowledgeFlow和Explorer類似,但該模塊通過(guò)其特殊的接口可以讓使用者通過(guò)拖動(dòng)的形式去創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)方案,Simple-CLI為簡(jiǎn)單的命令行界面。以下數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)主要用Ex-plorer模塊來(lái)進(jìn)行。
(一)數(shù)據(jù)預(yù)處理
數(shù)據(jù)挖掘所需要的所有數(shù)據(jù)可以由系統(tǒng)排序模塊生成并進(jìn)行下載。這里我們下載近兩年的教師科研信息。為了使論文總分、學(xué)術(shù)著作總分、科研獲獎(jiǎng)總分、科研立項(xiàng)總分、科研總得分更有利于數(shù)據(jù)挖掘計(jì)算,在這里我們將以上得分分別確定分類屬性值。
(二)數(shù)據(jù)載入
點(diǎn)擊Explorer進(jìn)入后有四種載入數(shù)據(jù)的方式,這里采用第一種Openfile形式。由于Weka所支持的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式為ARFF,我們將處理好的xls格式另存為csv,在weka中找到這個(gè)文件并重新保存為arff文件格式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的載入。由于所載入的數(shù)據(jù)噪聲比較多,這里應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)表中與本次數(shù)據(jù)任務(wù)不相關(guān)的屬性進(jìn)行移除,只將學(xué)歷、職稱、論文等級(jí)、學(xué)術(shù)著作等級(jí)、科研獲獎(jiǎng)等級(jí)、科研立項(xiàng)等級(jí)、科研總分等級(jí)留下。
(三)關(guān)聯(lián)挖掘與結(jié)果分析
WeakExplorer界面中提供了數(shù)據(jù)挖掘多種算法,在這里我們選擇“Associate”標(biāo)簽下的Apriori算法。之后將“l(fā)owerBoundMinSupprot”(最小支持度)參數(shù)值設(shè)為0.1,將“upperBoundMinSupprot”(最大支持度)參數(shù)值設(shè)為1,在“metiricType”的參數(shù)值選項(xiàng)中選擇lift選項(xiàng),將“minMetric”參數(shù)值設(shè)為1.1,將“numRules”(數(shù)據(jù)集數(shù))參數(shù)值設(shè)為10,其它選項(xiàng)保存默認(rèn)值,這樣就可以挖掘出支持度在10%到100%之間并且lift值超過(guò)1.1且排名前10名的關(guān)聯(lián)規(guī)則。其挖掘參數(shù)信息和關(guān)聯(lián)挖掘的部分結(jié)果。
三、挖掘結(jié)果與應(yīng)用
以上是針對(duì)教師基本情況和科研各項(xiàng)總分進(jìn)行的反復(fù)的數(shù)據(jù)挖掘工作,從挖掘結(jié)果中找到最佳模式進(jìn)行匯總。以下列出了幾項(xiàng)作為參考的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果。
1、科研立項(xiàng)得分與論文、科研總得分關(guān)聯(lián)度高,即科研立項(xiàng)為A級(jí)的論文也一定是A。這與實(shí)際也是相符的,因?yàn)榭蒲辛㈨?xiàng)得A的教師應(yīng)該是主持了省級(jí)或是國(guó)家級(jí)的立項(xiàng)的同時(shí)也參與了其他教師的科研立項(xiàng),在課題研究的過(guò)程中一定會(huì)有國(guó)家級(jí)論文或者省級(jí)論文進(jìn)行發(fā)表來(lái)支撐立項(xiàng),所以這類教師的論文得分也會(huì)很高。針對(duì)這樣的結(jié)果,在今后的科研工作中,科研處要鼓勵(lì)和幫助教師搞科研,為教師的科研工作提供精神上的支持和物質(zhì)上的幫助,這樣在很大程度上能夠帶動(dòng)整個(gè)學(xué)??蒲泄ぷ鞯倪M(jìn)展。
2、副教授類的教師科研立項(xiàng)得分很高,而講師類教師和助教類教師的科研立項(xiàng)得分很低,這樣符合實(shí)際情況。因?yàn)楦苯淌陬惖慕處熡幸欢ǖ慕虒W(xué)經(jīng)驗(yàn),并且很多副教授類的教師還想晉職稱,所以大多數(shù)副教授類教師都會(huì)申請(qǐng)一些課題。而對(duì)于講師類和助教類的教師,由于教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足很少能進(jìn)行省級(jí)以上的課題研究,因此這兩類教師的科研立項(xiàng)分?jǐn)?shù)不高。針對(duì)這樣的結(jié)果,在今后的科研工作中,科研處可以采用一幫一、結(jié)對(duì)子的形式來(lái)幫助年輕教師,這樣可以使青年教師參與到老教師的科研課題研究工作中去,在課題研究工程中提高科研能力和教學(xué)能力。
關(guān)鍵詞:納米科學(xué)納米技術(shù)納米管納米線納米團(tuán)簇半導(dǎo)體
NanoscienceandNanotechnology–theSecondRevolution
Abstract:Thefirstrevolutionofnanosciencetookplaceinthepast10years.Inthisperiod,researchersinChina,HongKongandworldwidehavedemonstratedtheabilitytofabricatelargequantitiesofnanotubes,nanowiresandnanoclustersofdifferentmaterials,usingeitherthe“build-up”or“build-down”approach.Theseeffortshaveshownthatifnanostructurescanbefabricatedinexpensively,therearemanyrewardstobereaped.Structuressmallerthan20nmexhibitnon-classicalpropertiesandtheyofferthebasisforentirelydifferentthinkinginmakingdevicesandhowdevicesfunction.Theabilitytofabricatestructureswithdimensionlessthan70nmallowthecontinuationofminiaturizationofdevicesinthesemiconductorindustry.Thesecondnanoscienceandnantechnologyrevolutionwilllikelytakeplaceinthenext10years.Inthisnewperiod,scientistsandengineerswillneedtoshowthatthepotentialandpromiseofnanostructurescanberealized.Therealizationisthefabricationofpracticaldeviceswithgoodcontrolinsize,composition,orderandpuritysothatsuchdeviceswilldeliverthepromisedfunctions.Weshalldiscusssomedifficultiesandchallengesfacedinthisnewperiod.Anumberofalternativeapproacheswillbediscussed.Weshallalsodiscusssomeoftherewardsifthesedifficultiescanbeovercome.
Keywords:Nanoscience,Nanotechnology,Nanotubes,Nanowires,Nanoclusters,“build-up”,“build-down”,Semiconductor
I.引言
納米科學(xué)和技術(shù)所涉及的是具有尺寸在1-100納米范圍的結(jié)構(gòu)的制備和表征。在這個(gè)領(lǐng)域的研究舉世矚目。例如,美國(guó)政府2001財(cái)政年度在納米尺度科學(xué)上的投入要比2000財(cái)政年增長(zhǎng)83%,達(dá)到5億美金。有兩個(gè)主要的理由導(dǎo)致人們對(duì)納米尺度結(jié)構(gòu)和器件的興趣的增加。第一個(gè)理由是,納米結(jié)構(gòu)(尺度小于20納米)足夠小以至于量子力學(xué)效應(yīng)占主導(dǎo)地位,這導(dǎo)致非經(jīng)典的行為,譬如,量子限制效應(yīng)和分立化的能態(tài)、庫(kù)侖阻塞以及單電子邃穿等。這些現(xiàn)象除引起人們對(duì)基礎(chǔ)物理的興趣外,亦給我們帶來(lái)全新的器件制備和功能實(shí)現(xiàn)的想法和觀念,例如,單電子輸運(yùn)器件和量子點(diǎn)激光器等。第二個(gè)理由是,在半導(dǎo)體工業(yè)有器件持續(xù)微型化的趨勢(shì)。根據(jù)“國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路向(2001)“雜志,2005年前動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)和微處理器(MPU)的特征尺寸預(yù)期降到80納米,而MPU中器件的柵長(zhǎng)更是預(yù)期降到45納米。然而,到2003年在MPU制造中一些不知其解的問(wèn)題預(yù)期就會(huì)出現(xiàn)。到2005年類似的問(wèn)題將預(yù)期出現(xiàn)在DRAM的制造過(guò)程中。半導(dǎo)體器件特征尺寸的深度縮小不僅要求新型光刻技術(shù)保證能使尺度刻的更小,而且要求全新的器件設(shè)計(jì)和制造方案,因?yàn)楫?dāng)MOS器件的尺寸縮小到一定程度時(shí)基礎(chǔ)物理極限就會(huì)達(dá)到。隨著傳統(tǒng)器件尺寸的進(jìn)一步縮小,量子效應(yīng)比如載流子邃穿會(huì)造成器件漏電流的增加,這是我們不想要的但卻是不可避免的。因此,解決方案將會(huì)是制造基于量子效應(yīng)操作機(jī)制的新型器件,以便小物理尺寸對(duì)器件功能是有益且必要的而不是有害的。如果我們能夠制造納米尺度的器件,我們肯定會(huì)獲益良多。譬如,在電子學(xué)上,單電子輸運(yùn)器件如單電子晶體管、旋轉(zhuǎn)柵門管以及電子泵給我們帶來(lái)諸多的微尺度好處,他們僅僅通過(guò)數(shù)個(gè)而非以往的成千上萬(wàn)的電子來(lái)運(yùn)作,這導(dǎo)致超低的能量消耗,在功率耗散上也顯著減弱,以及帶來(lái)快得多的開關(guān)速度。在光電子學(xué)上,量子點(diǎn)激光器展現(xiàn)出低閾值電流密度、弱閾值電流溫度依賴以及大的微分增益等優(yōu)點(diǎn),其中大微分增益可以產(chǎn)生大的調(diào)制帶寬。在傳感器件應(yīng)用上,納米傳感器和納米探測(cè)器能夠測(cè)量極其微量的化學(xué)和生物分子,而且開啟了細(xì)胞內(nèi)探測(cè)的可能性,這將導(dǎo)致生物醫(yī)學(xué)上迷你型的侵入診斷技術(shù)出現(xiàn)。納米尺度量子點(diǎn)的其他器件應(yīng)用,比如,鐵磁量子點(diǎn)磁記憶器件、量子點(diǎn)自旋過(guò)濾器及自旋記憶器等,也已經(jīng)被提出,可以肯定這些應(yīng)用會(huì)給我們帶來(lái)許多潛在的好處??偠灾?,無(wú)論是從基礎(chǔ)研究(探索基于非經(jīng)典效應(yīng)的新物理現(xiàn)象)的觀念出發(fā),還是從應(yīng)用(受因結(jié)構(gòu)減少空間維度而帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)以及因應(yīng)半導(dǎo)體器件特征尺寸持續(xù)減小而需要這兩個(gè)方面的因素驅(qū)使)的角度來(lái)看,納米結(jié)構(gòu)都是令人極其感興趣的。
II.納米結(jié)構(gòu)的制備———首次浪潮
有兩種制備納米結(jié)構(gòu)的基本方法:build-up和build-down。所謂build-up方法就是將已預(yù)制好的納米部件(納米團(tuán)簇、納米線以及納米管)組裝起來(lái);而build-down方法就是將納米結(jié)構(gòu)直接地淀積在襯底上。前一種方法包含有三個(gè)基本步驟:1)納米部件的制備;2)納米部件的整理和篩選;3)納米部件組裝成器件(這可以包括不同的步驟如固定在襯底及電接觸的淀積等等)?!癰uild-up“的優(yōu)點(diǎn)是個(gè)體納米部件的制備成本低以及工藝簡(jiǎn)單快捷。有多種方法如氣相合成以及膠體化學(xué)合成可以用來(lái)制備納米元件。目前,在國(guó)內(nèi)、在香港以及在世界上許多的實(shí)驗(yàn)室里這些方法正在被用來(lái)合成不同材料的納米線、納米管以及納米團(tuán)簇。這些努力已經(jīng)證明了這些方法的有效性。這些合成方法的主要缺點(diǎn)是材料純潔度較差、材料成份難以控制以及相當(dāng)大的尺寸和形狀的分布。此外,這些納米結(jié)構(gòu)的合成后工藝再加工相當(dāng)困難。特別是,如何整理和篩選有著窄尺寸分布的納米元件是一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題,這一問(wèn)題迄今仍未有解決。盡管存在如上的困難和問(wèn)題,“build-up“依然是一種能合成大量納米團(tuán)簇以及納米線、納米管的有效且簡(jiǎn)單的方法??墒沁@些合成的納米結(jié)構(gòu)直到目前為止仍然難以有什么實(shí)際應(yīng)用,這是因?yàn)樗鼈內(nèi)狈?shí)用所苛求的尺寸、組份以及材料純度方面的要求。而且,因?yàn)橥瑯拥脑蛴眠@種方法合成的納米結(jié)構(gòu)的功能性質(zhì)相當(dāng)差。不過(guò)上述方法似乎適宜用來(lái)制造傳感器件以及生物和化學(xué)探測(cè)器,原因是垂直于襯底生長(zhǎng)的納米結(jié)構(gòu)適合此類的應(yīng)用要求。
“Build-down”方法提供了杰出的材料純度控制,而且它的制造機(jī)理與現(xiàn)代工業(yè)裝置相匹配,換句話說(shuō),它是利用廣泛已知的各種外延技術(shù)如分子束外延(MBE)、化學(xué)氣相淀積(MOVCD)等來(lái)進(jìn)行器件制造的傳統(tǒng)方法?!癇uild-down”方法的缺點(diǎn)是較高的成本。在“build-down”方法中有幾條不同的技術(shù)路徑來(lái)制造納米結(jié)構(gòu)。最簡(jiǎn)單的一種,也是最早使用的一種是直接在襯底上刻蝕結(jié)構(gòu)來(lái)得到量子點(diǎn)或者量子線。另外一種是包括用離子注入來(lái)形成納米結(jié)構(gòu)。這兩種技術(shù)都要求使用開有小尺寸窗口的光刻版。第三種技術(shù)是通過(guò)自組裝機(jī)制來(lái)制造量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)。自組裝方法是在晶格失配的材料中自然生長(zhǎng)納米尺度的島。在Stranski-Krastanov生長(zhǎng)模式中,當(dāng)材料生長(zhǎng)到一定厚度后,二維的逐層生長(zhǎng)將轉(zhuǎn)換成三維的島狀生長(zhǎng),這時(shí)量子點(diǎn)就會(huì)生成。業(yè)已證明基于自組裝量子點(diǎn)的激光器件具有比量子阱激光器更好的性能。量子點(diǎn)器件的飽和材料增益要比相應(yīng)的量子阱器件大50倍,微分增益也要高3個(gè)量級(jí)。閾值電流密度低于100A/cm2、室溫輸出功率在瓦特量級(jí)(典型的量子阱基激光器的輸出功率是5-50mW)的連續(xù)波量子點(diǎn)激光器也已經(jīng)報(bào)道。無(wú)論是何種材料系統(tǒng),量子點(diǎn)激光器件都預(yù)期具有低閾值電流密度,這預(yù)示目前還要求在大閾值電流條件下才能激射的寬帶系材料如III組氮化物基激光器還有很大的顯著改善其性能的空間。目前這類器件的性能已經(jīng)接近或達(dá)到商業(yè)化器件所要求的指標(biāo),預(yù)期量子點(diǎn)基的此類材料激光器將很快在市場(chǎng)上出現(xiàn)。量子點(diǎn)基光電子器件的進(jìn)一步改善主要取決于量子點(diǎn)幾何結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。雖然在生長(zhǎng)條件上如襯底溫度、生長(zhǎng)元素的分氣壓等的變化能夠在一定程度上控制點(diǎn)的尺寸和密度,自組裝量子點(diǎn)還是典型底表現(xiàn)出在大小、密度及位置上的隨機(jī)變化,其中僅僅是密度可以粗糙地控制。自組裝量子點(diǎn)在尺寸上的漲落導(dǎo)致它們的光發(fā)射的非均勻展寬,因此減弱了使用零維體系制作器件所期望的優(yōu)點(diǎn)。由于量子點(diǎn)尺寸的統(tǒng)計(jì)漲落和位置的隨機(jī)變化,一層含有自組裝量子點(diǎn)材料的光致發(fā)光譜典型地很寬。在豎直疊立的多層量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)中這種譜展寬效應(yīng)可以被減弱。如果隔離層足夠薄,豎直疊立的多層量子點(diǎn)可典型地展現(xiàn)出豎直對(duì)準(zhǔn)排列,這可以有效地改善量子點(diǎn)的均勻性。然而,當(dāng)隔離層薄的時(shí)候,在一列量子點(diǎn)中存在載流子的耦合,這將失去因使用零維系統(tǒng)而帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。怎樣優(yōu)化量子點(diǎn)的尺寸和隔離層的厚度以便既能獲得好均勻性的量子點(diǎn)又同時(shí)保持載流子能夠限制在量子點(diǎn)的個(gè)體中對(duì)于獲得器件的良好性能是至關(guān)重要的。
很清楚納米科學(xué)的首次浪潮發(fā)生在過(guò)去的十年中。在這段時(shí)期,研究者已經(jīng)證明了納米結(jié)構(gòu)的許多嶄新的性質(zhì)。學(xué)者們更進(jìn)一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法來(lái)進(jìn)行納米結(jié)構(gòu)制造。這些成果向我們展示,如果納米結(jié)構(gòu)能夠大量且廉價(jià)地被制造出來(lái),我們必將收獲更多的成果。
在未來(lái)的十年中,納米科學(xué)和技術(shù)的第二次浪潮很可能發(fā)生。在這個(gè)新的時(shí)期,科學(xué)家和工程師需要征明納米結(jié)構(gòu)的潛能以及期望功能能夠得到兌現(xiàn)。只有獲得在尺寸、成份、位序以及材料純度上良好可控能力并成功地制造出實(shí)用器件才能實(shí)現(xiàn)人們對(duì)納米器件所期望的功能。因此,納米科學(xué)的下次浪潮的關(guān)鍵點(diǎn)是納米結(jié)構(gòu)的人為可控性。
III.納米結(jié)構(gòu)尺寸、成份、位序以及密度的控制——第二次浪潮
為了充分發(fā)揮量子點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)之處,我們必須能夠控制量子點(diǎn)的位置、大小、成份已及密度。其中一個(gè)可行的方法是將量子點(diǎn)生長(zhǎng)在已經(jīng)預(yù)刻有圖形的襯底上。由于量子點(diǎn)的橫向尺寸要處在10-20納米范圍(或者更小才能避免高激發(fā)態(tài)子能級(jí)效應(yīng),如對(duì)于GaN材料量子點(diǎn)的橫向尺寸要小于8納米)才能實(shí)現(xiàn)室溫工作的光電子器件,在襯底上刻蝕如此小的圖形是一項(xiàng)挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題。對(duì)于單電子晶體管來(lái)說(shuō),如果它們能在室溫下工作,則要求量子點(diǎn)的直徑要小至1-5納米的范圍。這些微小尺度要求已超過(guò)了傳統(tǒng)光刻所能達(dá)到的精度極限。有幾項(xiàng)技術(shù)可望用于如此的襯底圖形制作。
—電子束光刻通??梢杂脕?lái)制作特征尺度小至50納米的圖形。如果特殊薄膜能夠用作襯底來(lái)最小化電子散射問(wèn)題,那特征尺寸小至2納米的圖形可以制作出來(lái)。在電子束光刻中的電子散射因?yàn)樗^近鄰干擾效應(yīng)(proximityeffect)而嚴(yán)重影響了光刻的極限精度,這個(gè)效應(yīng)造成制備空間上緊鄰的納米結(jié)構(gòu)的困難。這項(xiàng)技術(shù)的主要缺點(diǎn)是相當(dāng)費(fèi)時(shí)。例如,刻寫一張4英寸的硅片需要時(shí)間1小時(shí),這不適宜于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。電子束投影系統(tǒng)如SCALPEL(scatteringwithangularlimitationprojectionelectronlithography)正在發(fā)展之中以便使這項(xiàng)技術(shù)較適于用于規(guī)模生產(chǎn)。目前,耗時(shí)和近鄰干擾效應(yīng)這兩個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有得到解決。
—聚焦離子束光刻是一種機(jī)制上類似于電子束光刻的技術(shù)。但不同于電子束光刻的是這種技術(shù)并不受在光刻膠中的離子散射以及從襯底來(lái)的離子背散射影響。它能刻出特征尺寸細(xì)到6納米的圖形,但它也是一種耗時(shí)的技術(shù),而且高能離子束可能造成襯底損傷。
—掃描微探針術(shù)可以用來(lái)劃刻或者氧化襯底表面,甚至可以用來(lái)操縱單個(gè)原子和分子。最常用的方法是基于材料在探針作用下引入的高度局域化增強(qiáng)的氧化機(jī)制的。此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)用來(lái)刻劃金屬(Ti和Cr)、半導(dǎo)體(Si和GaAs)以及絕緣材料(Si3N4和silohexanes),還用在LB膜和自聚集分子單膜上。此種方法具有可逆和簡(jiǎn)單易行等優(yōu)點(diǎn)。引入的氧化圖形依賴于實(shí)驗(yàn)條件如掃描速度、樣片偏壓以及環(huán)境濕度等??臻g分辨率受限于針尖尺寸和形狀(雖然氧化區(qū)域典型地小于針尖尺寸)。這項(xiàng)技術(shù)已用于制造有序的量子點(diǎn)陣列和單電子晶體管。這項(xiàng)技術(shù)的主要缺點(diǎn)是處理速度慢(典型的刻寫速度為1mm/s量級(jí))。然而,最近在原子力顯微術(shù)上的技術(shù)進(jìn)展—使用懸臂樑陣列已將掃描速度提高到4mm/s。此項(xiàng)技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)是它的杰出的分辨率和能產(chǎn)生任意幾何形狀的圖形能力。但是,是否在刻寫速度上的改善能使它適用于除制造光刻版和原型器件之外的其他目的還有待于觀察。直到目前為止,它是一項(xiàng)能操控單個(gè)原子和分子的唯一技術(shù)。
—多孔膜作為淀積掩版的技術(shù)。多孔膜能用多種光刻術(shù)再加腐蝕來(lái)制備,它也可以用簡(jiǎn)單的陽(yáng)極氧化方法來(lái)制備。鋁膜在酸性腐蝕液中陽(yáng)極氧化就可以在鋁膜上產(chǎn)生六角密堆的空洞,空洞的尺寸可以控制在5-200nm范圍。制備多孔膜的其他方法是從納米溝道玻璃膜復(fù)制。用這項(xiàng)技術(shù)已制造出含有細(xì)至40nm的空洞的鎢、鉬、鉑以及金膜。
—倍塞(diblock)共聚物圖形制作術(shù)是一種基于不同聚合物的混合物能夠產(chǎn)生可控及可重復(fù)的相分離機(jī)制的技術(shù)。目前,經(jīng)過(guò)反應(yīng)離子刻蝕后,在旋轉(zhuǎn)涂敷的倍塞共聚物層中產(chǎn)生的圖形已被成功地轉(zhuǎn)移到Si3N4膜上,圖形中空洞直徑20nm,空洞之間間距40nm。在聚苯乙烯基體中的自組織形成的聚異戊二烯(polyisoprene)或聚丁二烯(polybutadiene)球(或者柱體)可以被臭氧去掉或者通過(guò)鋨染色而保留下來(lái)。在第一種情況,空洞能夠在氮化硅上產(chǎn)生;在第二種情況,島狀結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生。目前利用倍塞共聚物光刻技術(shù)已制造出GaAs納米結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)的側(cè)向特征尺寸約為23nm,密度高達(dá)1011/cm2。
—與倍塞共聚物圖形制作術(shù)緊密相關(guān)的一項(xiàng)技術(shù)是納米球珠光刻術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)的基本思路是將在旋轉(zhuǎn)涂敷的球珠膜中形成的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上。各種尺寸的聚合物球珠是商業(yè)化的產(chǎn)品。然而,要制作出含有良好有序的小尺寸球珠薄膜也是比較困難的。用球珠單層膜已能制備出特征尺寸約為球珠直徑1/5的三角形圖形。雙層膜納米球珠掩膜版也已被制作出。能夠在金屬、半導(dǎo)體以及絕緣體襯底上使用納米球珠光刻術(shù)的能力已得到確認(rèn)。納米球珠光刻術(shù)(納米球珠膜的旋轉(zhuǎn)涂敷結(jié)合反應(yīng)離子刻蝕)已被用來(lái)在一些半導(dǎo)體表面上制造空洞和柱狀體納米結(jié)構(gòu)。
—將圖形從母體版轉(zhuǎn)移到襯底上的其他光刻技術(shù)。幾種所謂“軟光刻“方法,比如復(fù)制鑄模法、微接觸印刷法、溶劑輔助鑄模法以及用硬模版浮雕法等已被探索開發(fā)。其中微接觸印刷法已被證明只能用來(lái)刻制特征尺寸大于100nm的圖形。復(fù)制鑄模法的可能優(yōu)點(diǎn)是ellastometric聚合物可被用來(lái)制作成一個(gè)戳子,以便可用同一個(gè)戳子通過(guò)對(duì)戳子的機(jī)械加壓能夠制作不同側(cè)向尺寸的圖形。在溶劑輔助鑄模法和用硬模版浮雕法(或通常稱之為納米壓印術(shù))之間的主要差異是,前者中溶劑被用于軟化聚合物,而后者中軟化聚合物依靠的是溫度變化。溶劑輔助鑄模法的可能優(yōu)點(diǎn)是不需要加熱。納米壓印術(shù)已被證明可用來(lái)制作具有容量達(dá)400Gb/in2的納米激光光盤,在6英寸硅片上刻制亞100nm分辨的圖形,刻制10nmX40nm面積的長(zhǎng)方形,以及在4英寸硅片上進(jìn)行圖形刻制。除傳統(tǒng)的平面納米壓印光刻法之外,滾軸型納米壓印光刻法也已被提出。在此類技術(shù)中溫度被發(fā)現(xiàn)是一個(gè)關(guān)鍵因素。此外,應(yīng)該選用具有較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚合物。為了取得高產(chǎn),下列因素要解決:
1)大的戳子尺寸
2)高圖形密度戳子
3)低穿刺(lowsticking)
4)壓印溫度和壓力的優(yōu)化
5)長(zhǎng)戳子壽命。
具有低穿刺率的大尺寸戳子已經(jīng)被制作出來(lái)。已有少量研究工作在試圖優(yōu)化壓印溫度和壓力,但顯然需要進(jìn)行更多的研究工作才能得到溫度和壓力的優(yōu)化參數(shù)。高圖形密度戳子的制作依然在發(fā)展之中。還沒(méi)有足夠量的工作來(lái)研究戳子的壽命問(wèn)題。曾有研究報(bào)告報(bào)道,覆蓋有超薄的特氟隆類薄膜的模板可以用來(lái)進(jìn)行50次的浮刻而不需要中間清洗。報(bào)告指出最大的性能退化來(lái)自于嵌在戳子和聚合物之間的灰塵顆粒。如果戳子是從ellastometric母版制作出來(lái)的,抗穿刺層可能需要使用,而且進(jìn)行大約5次壓印后需要更換。值得關(guān)心的其他可能問(wèn)題包括鑲嵌的灰塵顆引起的戳子損傷或聚合物中圖形損傷,以及連續(xù)壓印之間戳子的清洗需要等。盡管進(jìn)一步的優(yōu)化和改良是必需的,但此項(xiàng)技術(shù)似乎有希望獲得高生產(chǎn)率。壓印過(guò)程包括對(duì)準(zhǔn)、加熱及冷卻循環(huán)等,整個(gè)過(guò)程所需時(shí)間大約20分鐘。使用具有較低玻璃化轉(zhuǎn)換溫度的聚合物可以縮短加熱和冷卻循環(huán)所需時(shí)間,因此可以縮短整個(gè)壓印過(guò)程時(shí)間。IV.納米制造所面對(duì)的困難和挑戰(zhàn)
上述每一種用于在襯底上圖形刻制的技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。目前,似乎沒(méi)有哪個(gè)單一種技術(shù)可以用來(lái)高產(chǎn)量地刻制納米尺度且任意形狀的圖形。我們可以將圖形刻制的全過(guò)程分成下列步驟:
1.在一塊模版上刻寫圖形
2.在過(guò)渡性或者功能性材料上復(fù)制模版上的圖形
3.轉(zhuǎn)移在過(guò)渡性或者功能性材料上復(fù)制的圖形。
很顯然第二步是最具挑戰(zhàn)性的一步。先前描述的各項(xiàng)技術(shù),例如電子束光刻或者掃描微探針光刻技術(shù),已經(jīng)能夠刻寫非常細(xì)小的圖形。然而,這些技術(shù)都因相當(dāng)費(fèi)時(shí)而不適于規(guī)模生產(chǎn)。納米壓印術(shù)則因可作多片并行處理而可能解決規(guī)模生產(chǎn)問(wèn)題。此項(xiàng)技術(shù)似乎很有希望,但是在它能被廣泛應(yīng)用之前現(xiàn)存的嚴(yán)重的材料問(wèn)題必須加以解決。納米球珠和倍塞共聚物光刻術(shù)則提供了將第一步和第二步整合的解決方案。在這些技術(shù)中,圖形由球珠的尺寸或者倍塞共聚物的成分來(lái)確定。然而,用這兩種光刻術(shù)刻寫的納米結(jié)構(gòu)的形狀非常有限。當(dāng)這些技術(shù)被人們看好有很大的希望用來(lái)刻寫圖形以便生長(zhǎng)出有序的納米量子點(diǎn)陣列時(shí),它們卻完全不適于用來(lái)刻制任意形狀和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的圖形。為了能夠制造出高質(zhì)量的納米器件,不但必須能夠可靠地將圖形轉(zhuǎn)移到功能材料上,還必須保證在刻蝕過(guò)程中引入最小的損傷。濕法腐蝕技術(shù)典型地不產(chǎn)生或者產(chǎn)生最小的損傷,可是濕法腐蝕并不十分適于制備需要陡峭側(cè)墻的結(jié)構(gòu),這是因?yàn)樵谘谀0嫦乱欢ǔ潭鹊你@蝕是不可避免的,而這個(gè)鉆蝕決定性地影響微小結(jié)構(gòu)的刻制。另一方面,用干法刻蝕技術(shù),譬如,反應(yīng)離子刻蝕(RIE)或者電子回旋共振(ECR)刻蝕,在優(yōu)化條件下可以獲得陡峭的側(cè)墻。直到今天大多數(shù)刻蝕研究都集中于刻蝕速度以及刻蝕出垂直墻的能力,而關(guān)于刻蝕引入損傷的研究嚴(yán)重不足。已有研究表明,能在表面下100nm深處探測(cè)到刻蝕引入的損傷。當(dāng)器件中的個(gè)別有源區(qū)尺寸小于100nm時(shí),如此大的損傷是不能接受的。還有就是因?yàn)樗械募{米結(jié)構(gòu)都有大的表面-體積比,必須盡可能地減少在納米結(jié)構(gòu)表面或者靠近的任何缺陷。
隨著器件持續(xù)微型化的趨勢(shì)的發(fā)展,普通光刻技術(shù)的精度將很快達(dá)到它的由光的衍射定律以及材料物理性質(zhì)所確定的基本物理極限。通過(guò)采用深紫外光和相移版,以及修正光學(xué)近鄰干擾效應(yīng)等措施,特征尺寸小至80nm的圖形已能用普通光刻技術(shù)制備出。然而不大可能用普通光刻技術(shù)再進(jìn)一步顯著縮小尺寸。采用X光和EUV的光刻技術(shù)仍在研發(fā)之中,可是發(fā)展這些技術(shù)遇到在光刻膠以及模版制備上的諸多困難。目前來(lái)看,雖然也有一些具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題需要解決,特別是需要克服電子束散射以及相關(guān)聯(lián)的近鄰干擾效應(yīng)問(wèn)題,但投影式電子束光刻似乎是有希望的一種技術(shù)。掃描微探針技術(shù)提供了能分辨單個(gè)原子或分子的無(wú)可匹敵的精度,可是此項(xiàng)技術(shù)卻有固有的慢速度,目前還不清楚通過(guò)給它加裝陣列懸臂樑能否使它達(dá)到可以接受的刻寫速度。利用轉(zhuǎn)移在自組裝薄膜中形成的圖形的技術(shù),例如倍塞共聚物以及納米球珠刻寫技術(shù)則提供了實(shí)現(xiàn)成本不是那么昂貴的大面積圖形刻寫的一種可能途徑。然而,在這種方式下形成的圖形僅局限于點(diǎn)狀或者柱狀圖形。對(duì)于制造相對(duì)簡(jiǎn)單的器件而言,此類技術(shù)是足夠用的,但并不能解決微電子工業(yè)所面對(duì)的問(wèn)題。需要將圖形從一張模版復(fù)制到聚合物膜上的各種所謂“軟光刻“方法提供了一種并行刻寫的技術(shù)途徑。模版可以用其他慢寫技術(shù)來(lái)刻制,然后在模版上的圖形可以通過(guò)要么熱輔助要么溶液輔助的壓印法來(lái)復(fù)制。同一塊模版可以用來(lái)刻寫多塊襯底,而且不像那些依賴化學(xué)自組裝圖形形成機(jī)制的方法,它可以用來(lái)刻制任意形狀的圖形。然而,要想獲得高生產(chǎn)率,某些技術(shù)問(wèn)題如穿刺及因灰塵導(dǎo)致的損傷等問(wèn)題需要加以解決。對(duì)一個(gè)理想的納米刻寫技術(shù)而言,它的運(yùn)行和維修成本應(yīng)該低,它應(yīng)具備可靠地制備尺寸小但密度高的納米結(jié)構(gòu)的能力,還應(yīng)有在非平面上刻制圖形的能力以及制備三維結(jié)構(gòu)的功能。此外,它也應(yīng)能夠做高速并行操作,而且引入的缺陷密度要低。然而時(shí)至今日,仍然沒(méi)有任何一項(xiàng)能制作亞100nm圖形的單項(xiàng)技術(shù)能同時(shí)滿足上述所有條件?,F(xiàn)在還難說(shuō)是否上述技術(shù)中的一種或者它們的某種組合會(huì)取代傳統(tǒng)的光刻技術(shù)。究竟是現(xiàn)有刻寫技術(shù)的組合還是一種全新的技術(shù)會(huì)成為最終的納米刻寫技術(shù)還有待于觀察。
另一項(xiàng)挑戰(zhàn)是,為了更新我們關(guān)于納米結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和知識(shí),有必要改善現(xiàn)有的表征技術(shù)或者發(fā)展一種新技術(shù)能夠用來(lái)表征單個(gè)納米尺度物體。由于自組裝量子點(diǎn)在尺寸上的自然漲落,可信地表征單個(gè)納米結(jié)構(gòu)的能力對(duì)于研究這些結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)是絕對(duì)至關(guān)重要的。目前表征單個(gè)納米結(jié)構(gòu)的能力非常有限。譬如,沒(méi)有一種結(jié)構(gòu)表征工具能夠用來(lái)確定一個(gè)納米結(jié)構(gòu)的表面結(jié)構(gòu)到0.1À的精度或者更佳。透射電子顯微術(shù)(TEM)能夠用來(lái)研究一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部情況,但是它不能提供有關(guān)表面以及靠近表面的原子排列情況的信息。掃描隧道顯微術(shù)(STM)和原子力顯微術(shù)(AFM)能夠給出表面某區(qū)域的形貌,但它們并不能提供定量結(jié)構(gòu)信息好到能仔細(xì)理解表面性質(zhì)所要求的精度。當(dāng)近場(chǎng)光學(xué)方法能夠給出局部區(qū)域光譜信息時(shí),它們能給出的關(guān)于局部雜質(zhì)濃度的信息則很有限。除非目前用來(lái)表征表面和體材料的技術(shù)能夠擴(kuò)展到能夠用來(lái)研究單個(gè)納米體的表面和內(nèi)部情況,否則能夠得到的有關(guān)納米結(jié)構(gòu)的所有重要結(jié)構(gòu)和組份的定量信息非常有限。
V.展望
在利用激光進(jìn)行的三維測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的測(cè)量方法主要有三種:干涉法、飛行時(shí)間法和三角法。1.1干涉法干涉法測(cè)量是利用激光的干涉原理來(lái)完成對(duì)物體測(cè)量的一種方法,其原理是將一束相干光通過(guò)分光系統(tǒng)分成測(cè)量光和參考光,通過(guò)測(cè)量光波與參考光波相干疊加產(chǎn)生的干涉條紋變化量來(lái)獲得物體表面的深度信息。干涉法的測(cè)量精度高,在100m范圍內(nèi)可以獲得0.1mm的分辨率。1.2飛行時(shí)間法飛行時(shí)間法是通過(guò)測(cè)量脈沖光束的飛行時(shí)間來(lái)測(cè)量距離的一種測(cè)量方法,其原理是通過(guò)測(cè)量發(fā)射和接收激光脈沖信號(hào)的時(shí)間差來(lái)間接獲得被測(cè)目標(biāo)的距離。飛行時(shí)間法以時(shí)間分辨率來(lái)?yè)Q取距離測(cè)量精度,精度相對(duì)較低,一般在1mm左右,精度高的測(cè)量頭可達(dá)亞毫米級(jí),常用于大尺度遠(yuǎn)距離測(cè)量。1.3三角法三角法是光學(xué)測(cè)量中最常見(jiàn)的一種測(cè)量方法。它是將待測(cè)點(diǎn)的深度坐標(biāo),通過(guò)不同的檢測(cè)元件,利用幾何三角關(guān)系轉(zhuǎn)換為相對(duì)于光學(xué)基準(zhǔn)的偏移量進(jìn)而計(jì)算出該點(diǎn)深度值。根據(jù)具體照明方式的不同,光學(xué)三角法可分為兩大類:被動(dòng)三角法和主動(dòng)三角法。激光三角法測(cè)量是基于激光的主動(dòng)三角法,是近年來(lái)研究較多、發(fā)展比較成熟的一種測(cè)距方法。其測(cè)量原理是:由光源發(fā)出的光照射到被測(cè)物體表面上,反射后在檢測(cè)器(如:CCD)上成像,物體表面的位置改變,檢測(cè)器上成的像也隨之改變,由幾何三角關(guān)系即可通過(guò)對(duì)像移的檢測(cè)和計(jì)算出實(shí)際高度。激光三角法測(cè)量的精度取決于感光設(shè)備的敏感程度、與被測(cè)表面的距離、被測(cè)物表面的光學(xué)特性等,適合于近距測(cè)量,精度一般在絲米級(jí)。
2測(cè)量方法的選擇
船板的形狀尺寸測(cè)量是一個(gè)典型的外表面三維曲面測(cè)量。由于船板是一個(gè)連續(xù)而光滑的曲面,因此,可以將整個(gè)曲面離散成m×n個(gè)點(diǎn),通過(guò)測(cè)量得到這些點(diǎn)的坐標(biāo)值后,即可通過(guò)軟件擬合出整個(gè)曲面。由于傳統(tǒng)的接觸式測(cè)量,存在探頭易磨損,需要人工干預(yù),價(jià)格昂貴,對(duì)使用環(huán)境有一定要求,測(cè)量速度慢,效率低等問(wèn)題,因此,雖然其有較高的測(cè)量精度,但確并不適合應(yīng)用在船板多點(diǎn)成形在線測(cè)量中。對(duì)比三種常用的激光測(cè)量方法,測(cè)量精度均能滿足船板的測(cè)量要求。本著實(shí)用而不浪費(fèi)的原則,由于干涉法測(cè)量所需的測(cè)量設(shè)備成本較另外兩種方法高出很多,并且使用時(shí)需反射鏡,現(xiàn)場(chǎng)在線使用不方便,速度慢效率低,因此,采用飛行時(shí)間法或三角法的激光測(cè)量傳感器比較適合船板三維測(cè)量,其設(shè)備價(jià)格較低,對(duì)測(cè)量表面的要求不高,并且可直接測(cè)量,使用靈活方便。
3掃描裝置
掃描裝置是激光測(cè)量頭的安裝平臺(tái),其作用是帶動(dòng)激光測(cè)量頭沿X軸和Y軸運(yùn)動(dòng),完成對(duì)整個(gè)測(cè)量表面的掃描,并在測(cè)量的同時(shí)給出測(cè)量點(diǎn)的X方向和Y方向的坐標(biāo)值。為了提高測(cè)量效率,最終確定掃描裝置采用多點(diǎn)方式,這樣可以大大提高船板多點(diǎn)成形的生產(chǎn)效率。由于多點(diǎn)測(cè)量方式使用的激光測(cè)量頭數(shù)量較多,因此,在滿足測(cè)量精度要求的前提下,選擇了價(jià)格相對(duì)較低的飛行時(shí)間法激光測(cè)量頭。掃描系統(tǒng)由電動(dòng)滑臺(tái)、聯(lián)軸器、接軸、減速機(jī)、伺服電機(jī)、測(cè)量架、測(cè)頭等部分組成(見(jiàn)圖1)。電動(dòng)滑臺(tái)和減速機(jī)通過(guò)架子固定在上模座上,伺服電機(jī)與減速機(jī)相連,并通過(guò)接軸與電動(dòng)滑臺(tái)連接,測(cè)量架固定在電動(dòng)滑臺(tái)上。測(cè)量時(shí),在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)下,電動(dòng)滑臺(tái)帶動(dòng)測(cè)量架沿X方向移動(dòng),每走一個(gè)步長(zhǎng)測(cè)頭測(cè)量當(dāng)前X坐標(biāo)下各點(diǎn)的Z坐標(biāo)值,直到測(cè)量完整個(gè)板材表面點(diǎn)陣(見(jiàn)圖2)。
4結(jié)束語(yǔ)
在方法層面,傳統(tǒng)研究漢代燈具主要側(cè)重考古、考證以及設(shè)計(jì)技術(shù)與文化等領(lǐng)域研究,在方法論上較少涉及燈具的裝飾與仿生科學(xué)考察,尤其是對(duì)漢代燈具的研究。近代對(duì)中國(guó)古代燈具的研究達(dá)到了相當(dāng)高的水平,特別近幾年很多以研究古代燈具作為碩、博士學(xué)位論文為選題。研究者分別從考古學(xué)、文化學(xué)、藝術(shù)學(xué)等學(xué)科進(jìn)行單學(xué)科或多學(xué)科交叉。從現(xiàn)有關(guān)于漢代銅燈的研究成果中可以看到,不同專業(yè)的研究者都會(huì)不約而同的提到漢代燈具的裝飾,但幾乎沒(méi)有研究者專以漢代燈具裝飾藝術(shù)作仿生學(xué)意義上的科學(xué)系統(tǒng)性研究。但是,隨著漢代燈具的不斷出土,以及現(xiàn)代設(shè)計(jì)科學(xué)的進(jìn)步,漢代燈具研究的未來(lái)研究趨勢(shì)顯示:從傳統(tǒng)的考古研究轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)研究;從傳統(tǒng)的文化裝飾研究轉(zhuǎn)向科學(xué)裝飾研究。
二、研究空間及價(jià)值
“裝飾與仿生”是漢代燈具設(shè)計(jì)研究的一個(gè)可開掘空間。通過(guò)研究漢代燈具裝飾制作工藝及其仿生科學(xué),調(diào)查與梳理相關(guān)資料,發(fā)現(xiàn)與整理漢代燈具工藝技術(shù),通過(guò)科技考古與藝術(shù)復(fù)原實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)代技術(shù)手段,還原漢代燈具的裝飾工藝技術(shù),揭示漢代燈具仿生科技發(fā)展水平及其技術(shù)文化內(nèi)涵,從而填補(bǔ)漢代燈具制作工藝研究之不足,向世人展示中國(guó)漢代燈具裝飾技術(shù)與科學(xué)文化水平,力求在技術(shù)層、裝飾層與文化層等維度上弘揚(yáng)中國(guó)優(yōu)秀工藝文化。在裝飾層面,研究漢代燈具制作裝飾的藝術(shù)手段,復(fù)原漢代燈具裝飾藝術(shù)風(fēng)格,包括工藝、造型、紋飾、繪畫、色彩等。漢代燈具裝飾技術(shù)文化,主要揭示其技術(shù)歷史之嬗變與演進(jìn);漢代燈具制作裝飾材料文化,揭示其物質(zhì)文明;漢代燈具裝飾文化,主要揭示其圖案、紋飾、色彩背后的時(shí)代與歷史文化如何滲透到裝飾制作之中。在仿生層面,通過(guò)燈具的仿生造型分析漢代人的審美的需求,以及漢代大簡(jiǎn)的造物形態(tài)和“守約以治廣”“規(guī)天矩地”“自然相生”等美學(xué)思想的命題;深究仿生造型的潛在含義,佐證漢代神學(xué)思想、視死如生的喪葬觀以及封建初期等級(jí)的劃分;對(duì)仿生燈具的實(shí)證分析,探討漢代環(huán)保、節(jié)能、調(diào)光等先進(jìn)的科學(xué)性。對(duì)漢代燈具的研究,再現(xiàn)漢代燈具的可視化物質(zhì)形式、工藝流程與技術(shù)發(fā)展為微觀特色,其優(yōu)勢(shì)在于再現(xiàn)與復(fù)原漢代燈具工藝技術(shù)的同時(shí),還側(cè)重開掘漢代燈具工藝的載體、材料、工具與技術(shù)等內(nèi)容,為我國(guó)燈具技術(shù)文化史的建構(gòu)發(fā)展助推,為我國(guó)工藝技術(shù)文化提升軟實(shí)力;通過(guò)對(duì)漢代燈具藝術(shù)發(fā)的復(fù)原,以再現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、傳承、利用漢代燈具仿生技術(shù)遺產(chǎn)為宏觀特色,其優(yōu)勢(shì)在于運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)傳承與再現(xiàn)漢代燈具制作工藝,繪制漢代燈具工藝技術(shù)圖譜。
三、結(jié)語(yǔ)
1育苗
育苗溫室棚及育苗材料的選擇:育苗棚座北朝南,東西走向,有水源,棚內(nèi)實(shí)用面積在1.2畝左右,棚膜應(yīng)選擇聚乙烯無(wú)滴膜,保溫材料最好選擇棉被,大棚中間建一標(biāo)有刻度的水池,起蓄水、補(bǔ)肥、增加水溫的作用。
2溫室扣棚及棚內(nèi)消毒
扣棚及棚內(nèi)消毒??叟铮?1月中旬及時(shí)扣棚,提高棚溫,以利于棚內(nèi)保暖。選用扣三道膜方式;在播種前一周進(jìn)行棚內(nèi)消毒。方法:一是每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)棚用45%的百菌清煙霧劑200~300g,均勻放置,分別點(diǎn)燃,密閉煙熏。二是硫磺煙熏法,選晴天進(jìn)行,每m3空間用硫磺4g,鋸末8g,于晚上7時(shí)每2m一個(gè)點(diǎn)堆放鋸末,攤平后上層撒一層硫磺粉,倒入少量酒精,逐個(gè)點(diǎn)燃,24h后放風(fēng)排煙。
3溫室苗床的準(zhǔn)備
苗床要整成中間略高3~5cm、兩邊略低的斜面,兩側(cè)開小溝,以便苗期噴水的時(shí)候苗床不積水。
4育苗材料的選擇
育苗秧盤:秧盤選用長(zhǎng)540mm,寬280mm,高48mm的128穴黑色盤?;|(zhì)和蛭石:選用養(yǎng)分全面、豐富、肥效期較長(zhǎng)的基質(zhì)。蛭石要求顆粒均勻、中等大?。ㄖ睆皆?~5mm),基質(zhì)和蛭石的比例為3:1。5裝盤、點(diǎn)種、摞盤、淋盤2月下旬初將按比例混合好的營(yíng)養(yǎng)土裝入盤中,用平板刮平后,每20個(gè)一摞擺好,由于重力的作用,每穴均有等深的孔;在裝盤之前先把基質(zhì)拌濕(60~70%水份,即手捏面團(tuán),碰之即散),放置一天后裝盤點(diǎn)種,然后輕淋水,催芽。
6種子及播量
種子要選擇優(yōu)良品種,一個(gè)棚應(yīng)做到只育一個(gè)品種,以便管理;純度大于98%,凈度大于99%,發(fā)芽率大于85%,播量每穴2~3粒;點(diǎn)好后上面用營(yíng)養(yǎng)土覆蓋,刮平,將四周清理干凈淋水。摞盤時(shí)每?jī)杀P并排為一垛,垛高為20~30個(gè)盤,摞盤時(shí)要注意穴盤的孔要錯(cuò)開,以免影響出芽,盤的下面要用磚塊和木板騰空20cm左右,以免下層秧盤由于溫度低、空氣不流通、氧氣不足而出芽不整齊,摞好后用薄膜整體覆蓋,增溫、保濕,覆蓋時(shí),最上層用葦桿把膜與營(yíng)養(yǎng)土隔開,以免出芽時(shí)頂?shù)侥ざ鵁俊?/p>
7番茄育苗方法有三種
一是苗床育苗,出苗后再假植到秧盤.適用于抗災(zāi)苗的準(zhǔn)備。苗床育苗技術(shù)難度較小,但假植到秧盤時(shí)用工較多,增加育苗成本,秧苗假植后有一個(gè)緩苗期,人為傷口也較多,為病菌侵入提供了機(jī)會(huì)。二是用催芽室集中催芽,出苗后直接擺盤。出苗期短易出全苗,但緩苗時(shí)間短,人工接觸少,病害也少,但催芽室育苗技術(shù)難度大。我團(tuán)生產(chǎn)以催芽室育苗為主,在棚中間用大棚膜或化纖布隔成一個(gè)小溫室,約相當(dāng)于大棚面積的1/10,摞盤催芽。三是整棚催芽。利于出壯苗,但加溫消耗煤多,一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)棚須有8個(gè)爐子。
8苗期管理
早春氣溫低,達(dá)不到種子發(fā)芽的溫度,應(yīng)用爐子加溫,夜間要及時(shí)觀察溫度。第一天溫度低一點(diǎn),白天22~23℃,24h后白天增溫到28~30℃,晚上溫度不低于15℃。加溫第三天及時(shí)倒盤,同時(shí)檢查種子發(fā)芽情況,當(dāng)種子露白后適當(dāng)降溫到20~25℃,見(jiàn)芽后擺盤。出苗前7天是育好壯苗的關(guān)鍵時(shí)期。育苗要點(diǎn):熱(溫度)、水、光照。溫度:擺盤后夜溫最低不低于8℃,白天20~25℃,如遇寒潮,則應(yīng)整棚加溫,待芽整齊后,應(yīng)把握“低溫育苗”的原則進(jìn)行調(diào)控。正常天氣條件下,下午5點(diǎn)放棉被保溫,早上9~10點(diǎn)拉開升溫,育苗期由于春風(fēng)較多,應(yīng)做好防風(fēng)的準(zhǔn)備。水分:擺盤后要及時(shí)噴水,噴水要注意噴透,切忌表濕里干。噴水前應(yīng)把水抽到蓄水池中在棚內(nèi)升溫,以免井水溫度太低,噴水后造成營(yíng)養(yǎng)土溫度急速下降,影響根系的生長(zhǎng)。幼苗出土后的管理:隨著外界氣溫升高必須增大棚面上部放風(fēng)口的寬度并設(shè)置底部放風(fēng)口進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。底部放風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)位置要高于苗盤80~100cm。具體方法:一種是在覆蓋大棚膜時(shí)預(yù)留。另一種是在大棚內(nèi)距膜30~40cm處垂直設(shè)一風(fēng)障高度80~100cm。苗盤濕度的控制主要靠勤觀察,一般中午幼苗出現(xiàn)萎焉或苗盤表層5mm以下表現(xiàn)干燥時(shí)就要及時(shí)灑水。盡量避免控水過(guò)度干旱死苗和水分過(guò)多造成幼苗徒長(zhǎng)誘發(fā)病害。灑水時(shí)間要避開高溫時(shí)段,每次灑水要做到足量,均勻。光照:由于早春日照時(shí)間短,為促使秧苗葉片盡早進(jìn)行光合作用,在溫度容許的條件下,應(yīng)盡量延長(zhǎng)大棚見(jiàn)光時(shí)間,培育壯苗。促、控結(jié)合:番茄的壯苗標(biāo)準(zhǔn):苗齡45天,株高12cm左右,莖桿粗壯,幼莖紫紅,長(zhǎng)勢(shì)均勻,4~5片真葉,葉色深綠,根系發(fā)達(dá)呈白色無(wú)病害。為了培育適齡壯苗,必須做到促、控結(jié)合,2~3葉期可用奇麗施、氨基酸、福施壯進(jìn)行葉面噴施。3~4葉期可用0.2%的尿素加福施壯1000~1500倍進(jìn)行噴施。對(duì)一些僵苗,可用0.2%尿素+0.1%硫酸鋅+30ppm的天然蕓苔素進(jìn)行促苗。出棚前做到帶藥、帶肥移栽,噴施福施壯1000~1500倍和普力克800~1000倍。
9煉苗
關(guān)鍵詞:CDMA;AAA服務(wù)器;Internet;Intranet
CharacteristicsandFunctionsforCDMATechnology
Abstract:Thisissuemainlysetsforththecharacterandstrongpowerofthe3thgenerationmobiletelecommunicationtechnology-CDMA.Telecommunicationaltermshavetranseredfromnarrowservices,suchastelephone,sendingorreceivingmessages,tomultimediumofbroadband.PDSNisentrygateway,whitchlinkingwirelessnetandpackagenettogether.PDSNalsoservingforusers`enteringpackagedatenet.AAAservercanprovideusers`identificationbyprobingpre-registedlogininformation,thendecidewhetherpermittingmobileusersusingsomenetworkresourse,atthesametimeitcalculatingfee,audittin,allottingofcostoranalysisingoftrend.CDMAprovidingpowerfulguaranteefordevelopmentofmobilecommunication.
Keywords:CDMA;AAAserver;Internet;Intranet
1引言
CDMA(CodeDivisionMultipleAccess碼分多址)是近年來(lái)被應(yīng)用于商業(yè)的一種數(shù)字接口技術(shù)。他擁有頻率利用率高、手機(jī)功耗低等優(yōu)點(diǎn)。CDMA手機(jī)是指基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)通信終端。目前,19家企業(yè)被批準(zhǔn)有資格生產(chǎn)CDMA終端產(chǎn)品。
CDMA手機(jī)除了能夠提供GSM手機(jī)的通話功能和信息服務(wù)外,還具有高速無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸和多媒體功能。能提供的服務(wù)主要有:
(1)基本增值服務(wù),如呼叫轉(zhuǎn)移、信息提示等。
(2)語(yǔ)音郵件服務(wù),如郵件、傳真、新聞等語(yǔ)音信息。
(3)短信息服務(wù),如天氣、交通、證券、廣告等。
(4)無(wú)線智能網(wǎng)服務(wù),如虛擬網(wǎng)絡(luò)、個(gè)人號(hào)碼識(shí)別等。
(5)無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù),如網(wǎng)絡(luò)瀏覽、電子商務(wù)、電子郵箱、網(wǎng)絡(luò)游戲等。
2CDMA所具有的優(yōu)點(diǎn)
與GSM手機(jī)相比,CDMA手機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)CDMA手機(jī)發(fā)射功率小(2mw)。
(2)CDMA手機(jī)采用先進(jìn)的切換技術(shù)——軟切換技術(shù)(即切換是先接續(xù)好后再中斷),使得CDMA手機(jī)的通話可與固定電話媲美,而且不會(huì)有GSM手機(jī)的掉線現(xiàn)象。
(3)使用CDMA網(wǎng)絡(luò),運(yùn)營(yíng)商的投資相對(duì)減少,這就為CDMA手機(jī)資費(fèi)的下調(diào)預(yù)留了空間。
(4)因采用以拓頻通信為基礎(chǔ)的一種調(diào)制和多址通信方式,其容量比模擬技術(shù)高10倍,超過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)約4倍。
(5)基于寬帶技術(shù)的CDMA使得移動(dòng)通信中視頻應(yīng)用成為可能,從而使手機(jī)從只能打電話和發(fā)送短信息等狹窄的服務(wù)中走向?qū)拵Ф嗝襟w應(yīng)用。
在第三代移動(dòng)通信的無(wú)線接口國(guó)際提案中,WCDMA和CDMA2000都是極為重要的技術(shù)。這兩種寬帶CDMA方案,除了碼片速率、同步方式、導(dǎo)頻方式等有所不同外,其他如功率、軟切換等基本技術(shù)并無(wú)大的區(qū)別。
CDMAOne是基于IS-95標(biāo)準(zhǔn)的各種CDMA產(chǎn)品的總稱,即所有基于CDMAOne技術(shù)的產(chǎn)品,其核心技術(shù)均以IS-95作為標(biāo)準(zhǔn)。CDMA2000是美國(guó)向ITU提出的第三代移動(dòng)通信空中接口標(biāo)準(zhǔn)的建議,是IS-95標(biāo)準(zhǔn)向第三代演進(jìn)的技術(shù)體制方案,這是一種寬帶CDMA技術(shù)。CDMA2000室內(nèi)最高數(shù)據(jù)速率為2Mb/s以上,步行環(huán)境時(shí)為384kb/s,車載環(huán)境時(shí)為144kb/s以上。
CDMA2000-1X原意是指CDMA2000的第一階段(速率高于IS-95,低于2Mb/s),可支持308kb/s的數(shù)據(jù)傳輸,網(wǎng)絡(luò)部分引入分組交換,可支持移動(dòng)IP業(yè)務(wù)。
CDMA2000-1XEV是在CDMA2000-1X基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高速率的增強(qiáng)體制,采用高速率數(shù)據(jù)(HDR)技術(shù),能在1.25MHz(同CDMA2000-1X帶寬)內(nèi)提供2M/s以上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),是CDMA2000-1X的邊緣技術(shù)。3GPP已開始制訂CDMA2000-1XEV的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),其中用高通公司技術(shù)的稱為HDR。
與CDMAOne相比,CDMA2000有下列技術(shù)特點(diǎn):多種信道帶寬,前向鏈路上支持多載波和直擴(kuò)兩種方式;反向鏈路僅支持直擴(kuò)方式;可以更加有效地使用無(wú)線資源;可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平滑過(guò)渡;核心網(wǎng)協(xié)議可使用IS-41,GSM-MAP以及IP骨干網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn);前向發(fā)送分集;快速前向功率控制;使用Turbo碼;輔助導(dǎo)頻信道;靈活幀長(zhǎng);反向鏈路相干解調(diào);可選擇較長(zhǎng)的交織器。CDMA2000-1X采用擴(kuò)頻速率為SR1,即指前向信道和反向信道均用碼片速率1.2288Mb/s的單載波直接序列擴(kuò)頻方式。因此他可以方便地與IS-95(A/B)后向兼容,實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡。運(yùn)營(yíng)商可在某些需求高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而導(dǎo)致容量不夠的蜂窩上,用相同載波部署CDMA2000-1X系統(tǒng),從而減少了用戶和運(yùn)營(yíng)商的投資。由于CDMA2000-1X采用了反向相干解調(diào)、快速前向功控、發(fā)送分集、Turbo編碼等新技術(shù),其容量比IS-95大為提高。在相同條件下,對(duì)普通話音業(yè)務(wù)而言,容量大致為IS-95系統(tǒng)的兩倍。
3CDMA關(guān)鍵技術(shù)所在
CDMA2000-1X關(guān)鍵技術(shù)包括以下幾個(gè)方面。
(1)前向快速功率控制技術(shù)CDMA2000采用快速功率控制方法。即移動(dòng)臺(tái)測(cè)量收到業(yè)務(wù)信道的Eb/Nt,并與門限值比較,根據(jù)比較結(jié)果,向基站發(fā)出調(diào)整基站發(fā)射功率的指令,功率控制速率可以達(dá)到800b/s。由于使用快速功率控制,可以達(dá)到減少基站發(fā)射功率、減少總干擾電平,從而降低移動(dòng)臺(tái)信噪比要求,最終可以增大系統(tǒng)容量。
(2)前向快速尋呼信道技術(shù)此技術(shù)有2個(gè)用途。一是尋呼或睡眠狀態(tài)的選擇。因基站使用快速尋呼信道向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出指令,決定移動(dòng)臺(tái)是處于監(jiān)聽尋呼信道還是處于低功耗的睡眠狀態(tài),這樣移動(dòng)臺(tái)便不必長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)監(jiān)聽前向?qū)ず粜诺?,可減少移動(dòng)臺(tái)激活時(shí)間和節(jié)省移動(dòng)臺(tái)功耗。二是配置改變。通過(guò)前向快速尋呼信道,基地臺(tái)向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出最近幾分鐘內(nèi)的系統(tǒng)參數(shù)消息,使移動(dòng)臺(tái)根據(jù)此新消息作相應(yīng)設(shè)置處理。
(3)前向鏈路發(fā)射分集技術(shù)CDMA2000-1X采用直接擴(kuò)頻發(fā)射分集技術(shù),有2種方式:一種是正交發(fā)射分集方式,方法是先分離數(shù)據(jù)流再用不同的正交Walsh碼對(duì)2個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行擴(kuò)頻,并通過(guò)2個(gè)發(fā)射天線發(fā)射。另一種是空時(shí)擴(kuò)展分集方式,使用空間兩根分離天線發(fā)射已交織的數(shù)據(jù),使用相同原始Walsh碼信道。使用前向鏈路發(fā)射分集技術(shù)可以減少發(fā)射功率,抗瑞利衰落,增大系統(tǒng)容量。
(4)反向相干解調(diào)基站利用反向?qū)ьl信道發(fā)出擴(kuò)頻信號(hào)捕獲移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射信號(hào),再用梳狀(Rake)接收機(jī)實(shí)現(xiàn)相干解調(diào),與IS-95采用非相干解調(diào)相比,提高了反向鏈路性能,降低了移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率,提高了系統(tǒng)容量。
(5)連續(xù)的反向空中接口波形在反向鏈路中,數(shù)據(jù)采用連續(xù)導(dǎo)頻,使信道上數(shù)據(jù)波形連續(xù),此措施可減少外界電磁干擾,改善搜索性能,支持前向功率快速控制以及反向功率控制連續(xù)監(jiān)控。
(6)Turbo碼使用Turbo碼具有優(yōu)異的糾錯(cuò)性能,適于高速率對(duì)譯碼時(shí)延要求不高的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù),并可降低對(duì)發(fā)射功率的要求、增加系統(tǒng)容量,在CDMA2000-1X中Turbo碼僅用于前向補(bǔ)充信道和反向補(bǔ)充信道。Turbo編碼器由2個(gè)RSC編碼器(卷積碼的一種)、交織器和刪除器組成。每個(gè)RSC編碼器有兩路校驗(yàn)位輸出,2個(gè)輸出經(jīng)刪除復(fù)用后形成Turbo碼。Turbo譯碼器由2個(gè)軟輸入、軟輸出的譯碼器、交織器、去交織器構(gòu)成,經(jīng)對(duì)輸入信號(hào)交替譯碼、軟輸出多輪譯碼、過(guò)零判決后得到譯碼輸出。7)靈活的幀長(zhǎng)與IS-95不同,CDMA2000-1X支持5ms,10ms,20ms,40ms,80ms和160ms多種幀長(zhǎng),不同類型信道分別支持不同幀長(zhǎng)。前向基本信道、前向?qū)S每刂菩诺?、反向基本信道、反向?qū)S每刂菩诺啦捎?ms或20ms幀,前向補(bǔ)充信道、反向補(bǔ)充信道采用20ms,40ms或80ms幀,話音信道采用20ms幀。較短幀可以減少時(shí)延,但解調(diào)性能較低;較長(zhǎng)幀可降低對(duì)發(fā)射功率的要求。
(8)增強(qiáng)的媒體接入控制功能媒體接入控制子層控制多種業(yè)務(wù)接入物理層,保證多媒體業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)。他實(shí)現(xiàn)話音、分組數(shù)據(jù)和電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)同時(shí)處理,提供發(fā)送、復(fù)用和Qos控制,提供接入程序。與IS-95相比,他可以滿足更高寬帶和更多業(yè)務(wù)的要求。CDMA1X網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備,分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)(PDSN)、鑒權(quán)、授權(quán)、計(jì)費(fèi)服務(wù)器(AAA)、本地(HA)是CDMA1X系統(tǒng)支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵設(shè)備,為此對(duì)他們進(jìn)行專門的介紹。PDSN是連接無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的接入網(wǎng)關(guān),為移動(dòng)Internet/Intranet用戶提供分組數(shù)據(jù)接入服務(wù)。除了使點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議(PPP)封裝的IP包能在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)間正確傳輸外,PDSN還與其他各種接入服務(wù)商的IP分組網(wǎng)絡(luò)連接,從而為終端用戶提供諸如互聯(lián)網(wǎng)接入、電子商務(wù)、WAP應(yīng)用等多種業(yè)務(wù)。PDSN同時(shí)還完成AAA服務(wù)器所需的合并的分組會(huì)話計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)和無(wú)線會(huì)話計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)搜集功能,并且支持移動(dòng)IP的外部(FA)和用戶設(shè)備的85認(rèn)證功能,同時(shí)還能提供移動(dòng)IP業(yè)務(wù),滿足終端用戶豐富多彩的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求。
AAA服務(wù)器完成的功能有:用戶注冊(cè)信息的認(rèn)證,即通過(guò)驗(yàn)證一些預(yù)先登記的信息來(lái)提供用戶身份認(rèn)證;數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的授權(quán),即決定是否授權(quán)移動(dòng)用戶訪問(wèn)特定的網(wǎng)絡(luò)資源;計(jì)費(fèi)信息的處理,即搜集資源使用信息,用于進(jìn)行計(jì)費(fèi)、審計(jì)、成本分配或趨勢(shì)分析等。此外,他還須實(shí)現(xiàn)與PDSN,HA及其他AAA服務(wù)器的交互功能,向移動(dòng)用戶提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。AAA服務(wù)器具有下列特征:使用RADIUS協(xié)議,支持大規(guī)模的外部和漫游業(yè)務(wù),RADIUS能向外部的RADIUS服務(wù)器提供可靠的AAA功能;通過(guò)目錄支持功能和程序化的配置接口,完成配置、計(jì)費(fèi)和其他業(yè)務(wù)管理部件的集成,從而降低運(yùn)營(yíng)成本和加快業(yè)務(wù)推出速度;通過(guò)支持集中化的IP地址分配和對(duì)跨多地理區(qū)域接入設(shè)備會(huì)話的限制,高效使用管理資源。
只有使用“移動(dòng)IP”時(shí)才需要HA。作為一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)單元,HA用來(lái)完成對(duì)移動(dòng)IP和移動(dòng)IP用戶的移動(dòng)性管理功能。HA通過(guò)移動(dòng)終端登記來(lái)定位移動(dòng)用戶,同時(shí)把分組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到用戶當(dāng)前所登記的FA(位于PDSN內(nèi))。HA同時(shí)支持動(dòng)態(tài)的IP地址分配和反向隧道。HA具有冗余備份功能,可由一個(gè)HA替代另一個(gè)HA。這樣,新的HA可以用原有IP地址和轉(zhuǎn)換地址維護(hù)關(guān)聯(lián)表,保證移動(dòng)關(guān)聯(lián)表處于同步狀態(tài)。此外,這種方式還能保證解決方案的可用性和可擴(kuò)展性。
近一段時(shí)間以來(lái),聯(lián)通開始大舉推廣CDMA1X網(wǎng)絡(luò),并明確宣稱將把重心放在無(wú)線互聯(lián)的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上。而目前,無(wú)線局域網(wǎng)成熟的標(biāo)準(zhǔn)可達(dá)到11Mb/s的速率,新的標(biāo)準(zhǔn)最高達(dá)54Mb/s的速率,這對(duì)移動(dòng)用戶具有非常大的吸引力。
早在2003年4月的博鰲亞洲論壇首屆年會(huì)上,海南聯(lián)通在當(dāng)?shù)亟?個(gè)CDMA1X的基站,并向前來(lái)采訪年會(huì)的記者分發(fā)了近300張的無(wú)線上網(wǎng)卡,CDMA1X+WLAN方案的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更是引起了廣泛關(guān)注。按照設(shè)想,海南聯(lián)通甚至要為沿海漁民以及鉆井平臺(tái)上的工作人員提供包括天氣預(yù)報(bào)等在內(nèi)的移動(dòng)數(shù)據(jù)服務(wù)。
WLAN這種早已被電信網(wǎng)通普遍采納的無(wú)線接入技術(shù),一經(jīng)與CDMA1X融合,就顯示出其獨(dú)特的魅力。一般說(shuō)來(lái),雖然WLAN可以提供高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),但WLAN卻缺少對(duì)用戶進(jìn)行鑒權(quán)與計(jì)費(fèi)的成熟機(jī)制,而且無(wú)線局域網(wǎng)的覆蓋范圍較小,一般都在熱點(diǎn)地區(qū),用戶使用時(shí)受到地點(diǎn)的限制。而CDMA1X網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)了幾十年的研究與實(shí)驗(yàn),不僅有成熟鑒權(quán)與計(jì)費(fèi)機(jī)制,并且具有覆蓋廣的特點(diǎn)。CDMA1X網(wǎng)絡(luò)可以利用WLAN高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)以彌補(bǔ)自己數(shù)據(jù)傳輸速率受限的不足,而無(wú)線局域網(wǎng)不僅充分利用了CDMA1X網(wǎng)絡(luò)完善的鑒權(quán)與計(jì)費(fèi)機(jī)制,而且可結(jié)合CDMA1X網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣的特點(diǎn),進(jìn)行多接入切換功能。這樣就可實(shí)現(xiàn)WLAN用戶與CDMA1X用戶統(tǒng)一的管理。
為了獲得無(wú)線局域網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),終端必須處于無(wú)線局域網(wǎng)的信號(hào)覆蓋范圍內(nèi),即首先要連接到AP。當(dāng)終端發(fā)起數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的呼叫時(shí),先在APGW和PDSN之間建立RP連接,然后到PDSN進(jìn)行分組網(wǎng)絡(luò)的注冊(cè),才可進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),其具體連接過(guò)程如下:
(1)終端在WLAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中檢測(cè)WLAN的信號(hào),并連接到AP。
(2)當(dāng)終端有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求時(shí),發(fā)起連接請(qǐng)求,在AP/APGW收到連接消息后,APGW向PDSN發(fā)送Au注冊(cè)請(qǐng)求消息。若注冊(cè)請(qǐng)求消息有效,則PDSN通過(guò)返回帶接收指示的Au注冊(cè)應(yīng)答消息接收該連接,PDSN和APGW均產(chǎn)生關(guān)于A10連接的綁定記錄。
(3)終端和PDSN建立PPP的連接,在建立PPP連接的過(guò)程中,如果是SimpleIP用戶,PDSN會(huì)分配給終端一個(gè)IP地址(對(duì)MobileIp用戶,還需進(jìn)行MIP的注冊(cè))。
(4)PPP連接建立成功,終端可以通過(guò)GRE幀在A10連接上發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。
(5)在Au注冊(cè)生存期超過(guò)前,APGW發(fā)送Au注冊(cè)請(qǐng)求消息以更新A10連接的注冊(cè)。Au注冊(cè)請(qǐng)求消息也用于向PDSN傳送與計(jì)費(fèi)相關(guān)的信息以及其他信息,這些信息在系統(tǒng)定義的觸發(fā)點(diǎn)上傳送。
(6)對(duì)于有效的注冊(cè)請(qǐng)求,PDSN返回帶接受指示和生存期值的A11注冊(cè)應(yīng)答消息。PDSN和APGW均更新A10連接的綁定記錄。PDSN在返回注冊(cè)應(yīng)答消息之前保存與計(jì)費(fèi)相關(guān)的信息(如果收到的話)用于進(jìn)一步處理。
(7)如果用戶或PDSN終止數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),則PDSN將終止和用戶PPP連接,并拆除與APGW的RP連接。
WLAN網(wǎng)絡(luò),其中無(wú)線接入點(diǎn)(AccessPoint,AP)是無(wú)線終端接入固定電信網(wǎng)的連接設(shè)備,為用戶提供無(wú)線接入功能,可提供話音和數(shù)據(jù)的接入服務(wù)。AP完成簡(jiǎn)單的對(duì)無(wú)線用戶的管理和對(duì)無(wú)線信道的動(dòng)態(tài)分配,并完成802.11與802.3協(xié)議的轉(zhuǎn)換,經(jīng)過(guò)AP轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)包是以太網(wǎng)包。
接入點(diǎn)網(wǎng)關(guān)(AccessPointGateway,APGW)是將AP轉(zhuǎn)換出的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包封裝成IP包,并發(fā)送到PDSN的設(shè)備。一般PDSN設(shè)備放置的位置與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備AP、APGW離得比較遠(yuǎn),要實(shí)現(xiàn)PDSN接入網(wǎng)關(guān)的作用經(jīng)常需要將AP轉(zhuǎn)換的二層數(shù)據(jù)包穿越三層網(wǎng)絡(luò)以到達(dá)PDSN。因此,APGW功能實(shí)體就是為了完成此功能的轉(zhuǎn)換設(shè)備。
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關(guān)鍵詞:滑坡抗滑樁開挖鎖口
一、工程概況
某車站站中心里程為K394+047.6,站場(chǎng)呈西南走向,位于1#、2#滑坡體中部,既有線與滑坡主軸(滑動(dòng)方向)交角82°?;陆瞥噬刃危旅姘纪共黄?,草本植物發(fā)育,長(zhǎng)軸基本垂直穿越既有線,滑坡體物質(zhì)有粉質(zhì)黏土,角礫土、碎石土、塊石土,厚度分別為0~12m、0~16m、06~28m、0~12m。1#滑坡位于車站進(jìn)站端,于既有線線路右側(cè)設(shè)抗滑樁47根,2#滑坡于車站出站端,設(shè)一排埋式抗滑樁,共計(jì)13根樁,樁間距均為6米。
二、施工方案
2.1總體布置
2.1.1施工場(chǎng)地受既有車站場(chǎng)地限制,施工部署盡可能不進(jìn)入車輛限界,辦公、生活設(shè)施租住民房,施工場(chǎng)地部署在既有某2#隧道進(jìn)口左側(cè)居民區(qū)
2.1.2水、電布置水:本工區(qū)靠山側(cè)有山間溪流,水質(zhì)清澈,且無(wú)腐蝕性。施工用水在溪流下方,設(shè)置攔水壩,用水管引流至施工工區(qū)。電:從業(yè)主設(shè)置的臨時(shí)電網(wǎng)接進(jìn),在山體抗滑樁不設(shè)中部設(shè)置變壓器一臺(tái),供現(xiàn)場(chǎng)用電需要。
2.1.3施工便道布設(shè)本工點(diǎn)緊鄰既有線,施工便道根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地情況,分1#、2#兩處布設(shè)。1#滑坡體施工便道利用1#隧道便道在某河橋頭沿既有線擋墻延伸,緊靠山側(cè)修建便道。2#滑坡體施工便道在省道310靠近道班處開口,在既有線某橋下穿過(guò),在某中學(xué)道路河谷轉(zhuǎn)彎處修建可直達(dá)2#滑坡體的便道。
2.1.4混凝土拌合場(chǎng)混凝土拌合站布設(shè)在2#隧道進(jìn)口,混凝土拌合場(chǎng)設(shè)在隧道進(jìn)口右側(cè),設(shè)JS500攪拌機(jī)2臺(tái)?;炷涟韬蠄?chǎng)設(shè)砂石料場(chǎng)、水泥庫(kù)、外加劑庫(kù)等。采用2輛JC6A型混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸混凝土至抗滑樁施工區(qū)。
2.1.5棄碴場(chǎng)1#、2#滑坡體抗滑樁的棄碴棄于棄碴場(chǎng)內(nèi),該棄碴場(chǎng)位于某河溝上游側(cè)距離既有線某河溝大橋270m處的“V”形谷向上游,該處棄碴場(chǎng)占地25畝,可棄碴約22萬(wàn)方??蓾M足設(shè)計(jì)棄碴用。
2.2施工方法與技術(shù)
2.2.1工藝流程地表截排水施工測(cè)量放線定樁位樁井口開挖鎖口施工樁身開挖設(shè)置必要的支擋防護(hù)樁中護(hù)壁施工開挖中地下水處理開挖至設(shè)計(jì)深度樁身鋼筋骨架安裝無(wú)損檢測(cè)管安裝分層澆筑C30混凝土樁頂空樁回填及樁身露空部分修整樁間重力式擋土墻施工樁身保護(hù)。
2.2.2施工準(zhǔn)備施工測(cè)量,根據(jù)設(shè)計(jì)資料測(cè)量定出樁位,平整場(chǎng)地。開挖前,樁基周圍的一切不安全。因素必須清除,平整場(chǎng)地要因地制宜,要在樁孔四周做好臨時(shí)防護(hù)措施及警示標(biāo)志。開鑿作業(yè)面,清除地表雜物和覆蓋土層。為防止雨水侵入樁孔,應(yīng)在孔口上搭設(shè)防雨棚,防雨棚的高度大約2m左右,以利于排水,并注意出土道路的走向,棄土地點(diǎn)應(yīng)離孔邊至少5m以外,出土達(dá)到一定數(shù)量或影響施工作業(yè)時(shí),應(yīng)組織人力機(jī)械進(jìn)行及時(shí)清運(yùn)。根據(jù)需要和可能,采用人力絞車或電動(dòng)葫蘆提升設(shè)備,安裝提升設(shè)備時(shí),首先要考慮到作業(yè)情況,即對(duì)施工作業(yè)是否方便靈活,機(jī)具是否拆裝容易,還應(yīng)注意到吊斗容量與起重能力的適應(yīng),起重安全系數(shù)應(yīng)大于3。掛鉤要求牢固,摘掛容易又有保護(hù)措施,人員上下應(yīng)系安全繩。
2.2.3放線定樁位及高程在場(chǎng)地三通一平的基礎(chǔ)上,依據(jù)建筑物測(cè)量控制網(wǎng)的資料和基礎(chǔ)平面布置圖,測(cè)定樁位軸線方格控制網(wǎng)和高程基準(zhǔn)點(diǎn)。確定好樁位中心,以中心為中心,以樁身長(zhǎng)寬加護(hù)壁后,撒石灰線作為樁孔開挖尺寸線,樁位線訂好之后,必須經(jīng)有關(guān)部門進(jìn)行復(fù)查,辦好預(yù)檢手續(xù)后開挖。布孔:根據(jù)設(shè)計(jì)要求放出開挖輪廓線和各炮孔孔位,并予以編號(hào),插木牌逐孔寫明孔深、孔徑、傾斜角方向及大小。
2.2.4樁井口開挖及鎖口施工①樁口單側(cè)防護(hù)網(wǎng)在樁口靠近既有線側(cè)設(shè)豎立剛性桿件,焊接成型鋼筋網(wǎng)掛設(shè),樁口兩側(cè)則掛設(shè)柔性防護(hù)網(wǎng),以防樁破引起的飛石毀壞既有線設(shè)施。②炮位覆蓋措施炮孔覆蓋:購(gòu)置廢舊車胎編制柔性炮被覆蓋于炮位上。這種覆蓋材料有較高的強(qiáng)度、彈性和韌性,不易折斷,并有一定的重量,不易被爆炸氣浪拋起,而且這種材料可反復(fù)使用、易修補(bǔ)、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。要求膠皮炮被厚度不得小于1厘米,編織要嚴(yán)實(shí),四面用鋼絲扎緊加固。土袋覆蓋加壓:在柔性炮被上方加壓土袋,并對(duì)有可能出現(xiàn)危險(xiǎn)滾石的地段加設(shè)鋼絲繩網(wǎng)或布魯克網(wǎng)防護(hù),鋼絲繩網(wǎng)或布魯克網(wǎng)四周設(shè)錨桿拉緊。以防止?jié)L石危及既有線行車安全。土袋均采用工地廢棄水泥編織袋裝土,嚴(yán)禁裝石子,以免飛石傷人。炮孔阻塞:炮孔阻塞長(zhǎng)度應(yīng)大于或等于最小抵抗線,阻塞材料采用沙土堵塞。混凝土護(hù)壁鎖口:挖孔時(shí)弱風(fēng)化巖層以上必須采用混凝土護(hù)壁,孔口必須采用鋼筋混凝土鎖口。鎖口及護(hù)壁混凝土采用C20混凝土。
2.2.5樁身開挖及臨時(shí)支擋開挖時(shí)采用隔樁開挖,對(duì)于松散土層采用人工開挖,較硬土層則采用風(fēng)鎬開挖,石質(zhì)地質(zhì)則采用小藥卷爆破的方法進(jìn)行。鉆爆施工必須爆破時(shí),應(yīng)專門設(shè)計(jì),宜采用淺眼松動(dòng)爆破和控制爆破相結(jié)合的方法,嚴(yán)格控制裝藥量并在炮眼附近加強(qiáng)支護(hù)。其措施為:多炮眼,少炸藥,微差雷管爆破,以減少?zèng)_擊波,震動(dòng)和噪聲。采用松動(dòng)爆破時(shí),計(jì)算爆破指數(shù)均取0.75。
2.2.6開挖后地下水處理挖孔后如有地下水滲出,應(yīng)加強(qiáng)樁身穩(wěn)定支擋,及時(shí)進(jìn)行孔壁支護(hù),防止水在與孔壁浸泡流淌造成坍孔,如遇到涌水量較大的潛水層承壓小時(shí),應(yīng)使用潛水泵進(jìn)行抽排,必要采用水泥砂漿灌卵石環(huán)圈或加厚護(hù)壁的方法進(jìn)行。
2.2.7鋼筋籠布設(shè)及安裝①鋼筋籠加工(靠山側(cè)鋼筋3根一束)縱向受力鋼筋的接頭采用焊接接頭,在接頭處的35倍鋼筋直徑范圍內(nèi)(接頭錯(cuò)頭距離≥35d),在有接頭的截面,接頭數(shù)量≤50%,一般取50%。鋼筋加工前進(jìn)行必要的除銹、調(diào)直。②鋼筋籠安裝及無(wú)破損檢測(cè)管安裝受地形限制,本工區(qū)鋼筋籠先在鋼筋加工棚內(nèi)進(jìn)行除銹、調(diào)直等工作。鋼筋籠在樁孔內(nèi)進(jìn)行安設(shè)。在保證電力線路絕緣良好的情況下樁孔內(nèi)進(jìn)行焊接。鋼筋籠安裝完成后,每根樁四角應(yīng)預(yù)埋無(wú)損檢測(cè)塑料管以利檢測(cè),樁位回填前,對(duì)全部抗滑樁進(jìn)行聲測(cè)。檢測(cè)合格后,方可進(jìn)行擋墻施工。
2.2.8樁身混凝土澆筑樁孔開挖到設(shè)計(jì)樁底高程后,要進(jìn)行終孔檢查,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)后,進(jìn)行鋼筋籠下放及安設(shè),安設(shè)到位后進(jìn)行樁孔混凝土的灌注?;炷凉嘧⒈M量在白天進(jìn)行,嚴(yán)格控制混凝土的拌合質(zhì)量,按試驗(yàn)部門提供的配比通知單拌制,嚴(yán)格混凝土原材的控制把關(guān)。在干燥無(wú)水或少量滲水時(shí),可采用常規(guī)的灌注方法,采用串筒導(dǎo)流,避免高空直接墜落導(dǎo)致的混凝土離析現(xiàn)象,混凝土的坍落度宜控制在7cm左右。在孔內(nèi)水位較高時(shí),在封孔工程中難以實(shí)現(xiàn)水泵抽排,則進(jìn)行水下混凝土澆筑。:
2.2.9質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
三、結(jié)束語(yǔ)
雖然該實(shí)例工程滑坡體地質(zhì)條件比較復(fù)雜,但抗滑樁按上述施工方法施工治理后,現(xiàn)場(chǎng)未出現(xiàn)任何不良情況,并有效地克制了滑坡體變形失穩(wěn),保證了站場(chǎng)安全,達(dá)到了預(yù)期的效果。
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[1]《鐵路路基施工規(guī)范》.TB10202-2002.
[2]《鐵路混凝土與砌體工程施工規(guī)范》.TB10210-2001.
1.1種子育苗。采用種子育苗法進(jìn)行育苗,具體流程主要包括:①采種。在秋季,刺槐莢果的顏色由綠色轉(zhuǎn)變?yōu)槌嗪稚?,并且莢皮變硬,同時(shí)呈干枯狀,在這種情況下,即可進(jìn)行采種。在采種過(guò)程中,為了確保所取種子的純凈性,通常情況下需要對(duì)莢果進(jìn)行曝曬處理,進(jìn)一步將果皮、秕粒、夾雜物等去除。②浸種催芽。對(duì)于刺槐來(lái)說(shuō),由于其種皮比較厚,并且比較堅(jiān)硬,同時(shí)透水性比較差,在進(jìn)行播種前,需要樹種進(jìn)行浸種催芽處理。在處理過(guò)程中,先用60℃的熱水浸泡24h,當(dāng)種子浸泡膨脹后將催芽撈出,對(duì)于未膨脹的種子需要繼續(xù)浸泡24h。在浸泡種子的過(guò)程中,為了確保超過(guò)90%的種子能夠吸水膨脹,通常需要連續(xù)浸種2~3次。按照1:3的比例,將膨脹的種子與沙進(jìn)行均勻的混合,將混合物堆放在背風(fēng)向陽(yáng)處或者草袋內(nèi)進(jìn)行催芽,同時(shí)每天進(jìn)行適當(dāng)?shù)膰娝ㄍǔC刻?~2次),進(jìn)而在一定程度上達(dá)到保溫、保濕的效果。
1.2扦插育苗。對(duì)于刺槐來(lái)說(shuō),可以通過(guò)2種方式實(shí)施扦插育苗:①插根育苗。在進(jìn)行插根育苗時(shí),需要選擇0.5~2.0cm的粗根,并且將根截成10~15cm的小段,將其插入苗床,并對(duì)其進(jìn)行覆土覆膜處理,進(jìn)而在一定程度上便于增溫保墑催芽。②插條育苗。當(dāng)樹木進(jìn)入休眠后,選擇一年生枝條的中下部,將其截成20cm的小段,進(jìn)行沙藏處理,插條經(jīng)過(guò)冬季沙藏處理后,春季進(jìn)行整地,同時(shí)施入底肥,并覆膜,在扦插過(guò)程中,需要將插條下部用200mg/kgABT生根粉溶液浸泡2~12h,同時(shí)按照3~5cm的株距進(jìn)行扦插。
2苗期管理。
在苗長(zhǎng)到3~4cm時(shí),在雨后或灌溉后進(jìn)行間苗,將病弱的小苗去除,在間苗過(guò)程中進(jìn)行第1次除草。當(dāng)苗高達(dá)到15cm時(shí),按照“去弱留強(qiáng),去小留大”的原則進(jìn)行定苗,同時(shí)進(jìn)行第2次中耕除草。
3移栽。
移栽刺槐時(shí),通常在萌芽前、樹液已流動(dòng)時(shí)(通常4月下旬至5月初)進(jìn)行,進(jìn)而在一定程度上提高栽植的成活率。栽植前,需要用水浸苗3~5d,進(jìn)一步使苗木吸收足夠的水分,通過(guò)上述處理,其成活率可達(dá)90%。
4撫育管理。
①幼苗撫育。對(duì)刺槐幼林進(jìn)行撫育,通常情況下主要包括:松土鋤草、擴(kuò)穴培土、踩穴、抹芽修枝、間苗等。其中,通過(guò)抹芽可以進(jìn)一步培養(yǎng)優(yōu)良的干形,同時(shí)有利于截干造林。②整形修剪。對(duì)于刺槐來(lái)說(shuō),由于具有較強(qiáng)的分枝力,其生長(zhǎng)非常旺盛。如果不進(jìn)行修剪,任其自然生長(zhǎng),進(jìn)而很容易形成廣卵形的樹冠,進(jìn)而在一定程度上影響樹形的美觀和生長(zhǎng)速度。刺槐經(jīng)過(guò)正確的修剪后,平均每年可以長(zhǎng)高180cm,與未修剪的刺槐相比,高出100cm左右。③病蟲害防治。刺槐病蟲害有刺槐蚜、刺槐種子小蜂、褐斑病等。病害用三唑酮1000倍液葉面噴霧防治,每7d噴1次,連噴2~3次。
5結(jié)束語(yǔ)