本文针对纳米材料的纳米操作，提出了一种复合激光近场光锻与AFM探针进行纳米操作的方法，并基于动量守恒原理，采用三维时域有限差分方法建立了该方案中激光近场对纳米微粒的作用力模型，分析了各轴向光阱力的分布情况，讨论了两探针间距离、针尖材料的电导率、入射平面光场的偏振方向、入射角和波长等参数对近场光阱力的影响。结果表明：位于耦合光场中特定位置的微粒可被捕获至固定位置，所需的辅获功率大大低于传统光镊所需的摘获功率；为实现稳定的纳米操作，光纤探针与AFM探针的距离应保持在孔径范围内，两探针的相互位置应保持成垂直关系，同时应选用短波长的捕获激光，并保持激光偏振方向与AFM探针轴线的匹配。本文设计的近场光镊与AFM探针相复合的纳米操作系统，能大大扩宽近场光镊和AFM系统在纳米操作上的应用范围...

基于动量守恒原理,结合麦克斯韦应力张量和三维时域有限差分方法,建立了近场空间内激光光镊对纳米微粒的光阱力计算模型.分析了光纤探针型近场光镊的近场分布以及操作纳米微粒时各轴向光阱力的分布情况,并探讨了光纤探针尖端的捕获尺寸、捕获位置和操作稳定性.结果表明：微粒应处于光纤探针针尖的近场空间内才可实现稳定可靠的纳米操作,不同尺寸的微粒具有不同的捕获效果,且随初始位置的不同微粒的捕获位置亦不同.计算结果为激光近场光镊纳米操作装置的设计和制造提供了理论基础.

分析了智能型纳米级抛光机运动的设计原理,使工件加工表面各点相对于抛光盘的抛光线速度相等,且工件表面各点运动轨迹不重复;提出了'低速起动-无级提速-恒速加工-低速修整-低速停止'的加工运动模式,采用光栅测量和微机控制技术,将抛光盘总转数的精度控制在±0.5°以内,保证加工余量去除误差在1 nm以内,结合合理的加工工艺,获得晶片极高的平面度和无损伤超平滑表面.

针对液压管路中连接头零件管道内壁光整加工的问题,以液压管路接头零件为研究对象,对采用磨粒流光整加工液压管路连接头内壁的加工机理、加工工艺进行了研究。根据零件材料硬度选择了试验磨粒,通过对比加工磨料对管壁表面质量和材料去除量的影响,得到了适用的液压管路连接头加工磨粒和工艺参数;分别选用碳化硅和金刚石作为加工磨粒,通过实验分析了磨粒流加工中磨粒对零件内壁表面的形貌、表面粗糙度、材料去除量的影响。研究结果表明:磨粒流加工可以有效降低管道内表面粗糙度,粗糙度值由原始的400 nm~500 nm下降到200 nm以下;相比金刚石磨粒,采用碳化硅磨粒加工后形成的零件内壁表面粗糙度更低,且粗糙度值分布均匀性更好,材料去除效率更高。

对偏心运动双平面超精研抛圆柱面的加工技术进行了理论和试验研究。基于几何运动学理论建立了加工系统数学模型，应用速度矢量法求解圆柱工件各运动参数，进而实现了工件圆柱面加工轨迹的仿真，分别分析了工件中心至夹具中心距离与夹具中心至研磨盘中心距离的比值、夹具自转转速与夹具公转转速的比值对加工轨迹形态和轨迹交叉角度的影响规律。在自制试验装置上对轴承钢GCr15圆柱滚子进行了超精研磨和抛光试验，改善了一批工件圆柱面的圆度和表面粗糙度及其偏差。仿真结果和试验结果的比较分析说明，仿真结果可反映实际工件表面微观加工痕迹的相互交叉的几何特征。

针对现有反锐化掩模方法在滚子缺陷区域增强中存在的问题,通过在非线性反锐化掩模方法中引人改进的高通滤波模板,构建了一种新的反锐化掩模方法。以滚子周面缺陷图像为例,对线性、非线性反锐化掩模以及本文方法进行了图像增强及缺陷区域提取效果对比试验,并以分布分离指标DSM对图像增强效果进行量化评价。试验结果表明使用基于改进高通滤波模板的非线性反锐化掩模方法可以有效改善缺陷区域的增强效果,与线性及非线性反锐化掩模方法相比,该方法增强后缺陷图像的DSM值最高,缺陷提取区域大小最接近真实缺陷。