基于漫反射光谱的红层色素实验研究

大陆红层的红色色素主要来自其内的微粒赤铁矿。地质方面的最新研究成果表明,红层的色素起源于成岩阶段而非沉积阶段,是成岩过程中的高地温导致沉积物中铁的含水化合物脱水所致。本文采用对现代黑色淤泥沉积物进行不同方式的加热实验,并使用Perkin-Elmer Lambda 950紫外-可见-近红外分光光度计,用漫反射光谱法测定实验样品针铁矿和赤铁矿特征峰的变化,同时计算样品的红度值,以定量实验样品的染色程度等方法,模拟沉积物变红、亦即红层色素生成的过程。实验结果表明,现代淤泥沉积物中的铁主要以铁的水化物(针铁矿)形式出现;针铁矿脱水转化为赤铁矿的初始温度约为150 ℃,温度升高或加热时间延长,均可造成针铁矿含量减少和赤铁矿含量增加,样品的红度值与赤铁矿特征峰高度呈正相关关系。实验结果为红层色素热起源的认识提供了重要支持。     

高温高压下氧逸度的就位测量与控制

 通过在样品与氧库间置入一固体氧离子导体以及在样品与氧库间外加一直流电压，氧在该电压驱动下可独立于温度、压力自样品中就位抽出或灌入样品；通过在样品腔内置入一氧传感器，样品中氧逸度及其变化可得到就位监测。高温高压下样品中氧逸度由此可独立于温度、压力进行就位控制。以镍-氧体系作为样品的实验表明，该方法非常成功。无疑，该方法对日后的高压实验研究具有重要的意义。     

五种染料的远红外光谱

衰减全反射模式的傅里叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)可以用来确定固体粉末样品的远红外光谱性质，并根据其指纹特征对未知物样品进行鉴定, 且具有快速、简便、灵敏、样品用量少等优点，已成为分析与表征染料的常用的手段。运用ATR-FTIR在真空条件下测试了汽巴蓝2B、去氧紫草素、靛蓝、靛红、硫靛红等五种染料在50~610 cm-1范围内的吸收光谱。实验结果表明这五种染料在此波段内均有明显的特征吸收峰并对其峰位进行了指认与描述。使用Gaussian09软件对硫靛红分子进行模拟计算与指纹谱指认，并根据可视化结果可以看出：硫靛红分子在50~610 cm-1范围内的特征吸收峰主要源于分子的集体振动，且其高频与低频的振动模式并不一致。模拟结果与实验结果相对符合较好，但仍然存在一定的差异：比如峰值位置的差异、吸收峰位的移动、模拟得到的新峰位等，主要是由于二者所基于的温度不同、理论计算没有考虑分子间的相互作用、ATR晶体与样品粉末的接触效果略差以及系统分辨率不够等因素导致的结果。     

拉曼光谱在油气地质应用中的研究进展

拉曼光谱具有简单、快速、原位、微区、无损、高分辨率和高灵敏度等优点,可以分析物质的成分与分子结构信息,是开展地质研究的有力工具。通过回顾近年来拉曼光谱的研究进展,结合实际的油气地质研究工作及分析测试经验,对拉曼光谱在油气地质研究中的应用进行总结,并讨论现阶段应用过程中存在问题及未来的发展方向。拉曼光谱在油气地质中的应用主要分为三个方面：（1）矿物与流体包裹体分析,可以确定成岩-成藏流体类型及组成、成岩-成藏作用过程,包括岩矿鉴定、流体包裹体中流体体系分析、水-岩相互作用过程研究、地质样品同位素研究等;（2）不同类型有机质成熟度分析,可以用于恢复热史、油气成藏期次约束;（3）流体包裹体压力恢复,可以研究油气藏的形成与演化过程。主要方式为利用流体包裹体中气体的拉曼特征峰位移变化量、气体溶解度恢复流体包裹体内压及捕获压力。在实际油气地质研究中,多种因素制约拉曼光谱的定量/半定量应用,主要包括：地质样品复杂性与特殊性、样品处理方式、拉曼测试参数与测试环境、拉曼光谱数据处理与分析方式。拉曼光谱分析测试流程标准化、挑选和制备校准标样;拉曼光谱与冷热台、水热金刚石压腔（HDAC）、高压可视反应腔（HPOC）、扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）等仪器联用,开展复杂体系原位、实时、不同温压条件下测试,是进一步将拉曼光谱应用到油气地质中的研究方向。     

胞红蛋白的巯基修饰与光谱检测

胞红蛋白（Cygb）是珠蛋白家族中一个近期发现的血红素蛋白,含有血红素辅基,能在卟啉环的铁原子上可逆地结合氧分子,在储存和传递氧中起着重要作用,其C38和C83处含有半胱氨酸。对Cygb上半胱氨酸进行修饰可影响其结合氧的功能。用化学试剂4,4’-二吡啶二硫（4-PDS）、N-乙基马来酰亚胺（NEM）、氧化型谷胱甘肽（GSSG）和二硫苏糖醇（DTT）对纯化的胞红蛋白进行修饰,以分别生成胞红蛋白分子内二硫键（Cygb-SS）、胞红蛋白硫醚键（Cygb-SC）、分子间二硫键（Cygb-SSG）及胞红蛋白自由巯基（Cygb-SH）。修饰效果用4,4’-二吡啶基二硫（4-PDS）光谱法进行检测,该方法通过测量修饰的胞红蛋白中自由巯基的含量来计算修饰率。在Cygb-SS和Cygb-SC样品中检测到巯基浓度比样品浓度的十分之一还低,说明胞红蛋白上的自由巯基已被4-PDS和NEM所占据;Cygb-SSG样品中检测到巯基浓度与蛋白浓度相当,说明Cygb分子中有一个巯基参加了反应,由于Cygb空间位阻的存在,另一个巯基没有改变仍以自由状态存在;Cygb-SH样品中巯基浓度是蛋白浓度的两倍说明一个Cygb分子中含有两个自由巯基。通过分别检测这四种Cygb中自由巯基的含量便可知道其修饰产率。结果表明上述化学试剂均成功地修饰了胞红蛋白,修饰率达到90%以上。将4-PDS光谱法用于检测胞红蛋白化学修饰效果,通过测半胱氨酸巯基浓度验证了该方法的可行性。综上说明4-PDS光谱检测法准确可靠,是对经典Ellman试剂法的补充,更适用于吸收峰在410～420 nm的化合物巯基含量测定。     

砷化镓光电阴极光谱响应与吸收率关系分析

为了研究砷化镓(GaAs)光电阴极光谱响应与吸收率曲线间的关系,采用分子束外延法(MBE)和金属有机化合物化学气相沉积法(MOCVD)制备了两类GaAs光电阴极,并测试得到了样品吸收率和光谱响应实验曲线.对每个样品的这两条曲线在同一坐标系中做最大值归一化处理,将归一的光谱响应曲线与归一的吸收率曲线做除法,得到了类似光电阴极表面势垒的形状.结果表明,两种方法制备的光电阴极光谱响应曲线相比吸收率曲线都发生了红移,MBE样品偏移量稍大于MOCVD样品.短波吸收率不截止,光谱响应截止于500 nm左右;可见光波段上,光谱响应曲线的峰值位置相比吸收率曲线红移了几百meV;近红外区域,光谱响应曲线的截止位置相比吸收率曲线红移了几个meV.MOCVD样品中杂质对带隙的影响更小,光谱响应相比吸收率发生的能量偏移更小.这些结论对提高GaAs光电阴极光电发射性能有指导意义.     

金属表面吸附有机分子的红外激光光声光谱研究

本文利用支线调谐的连续CO_2激光器,在9.2～10.8μm的波段范围内,采用光声光谱的方法作了金属银表面吸附有机分子的红外激光光声光谱工作,测量了覆盖在银表面上的四层花生酸分子(Arachidicacid)以及面密度分别为σ_1=1.4×10~(15)cm~(-2)和σ_2=5.5×10~(15)cm~(-2)的 2-醋酸纤维素分子(cellulose dia-cetate)的红外激光光声谱.观察到了覆盖在银表面上的四层花生酸分子在944cm~(-1)附近的光声谱峰值,与其固体样品的红外傅里叶谱比较,没有发现可观察到的移动;我们也观察到了σ_1=1.4×10~(15)cm~(-2)和σ_2=5.5×10~(15)cm~(-2)的2-醋酸纤维素样品分别在1054cm~(-1)和1059cm~(-1)处的峰值,与同样样品的固体红外透射谱比较,发现前者的峰值有约5cm~(-1)的红移,而后者在实验精度范围内没有明显的峰值的位移.     

Zn1-xMgxO薄膜的光致发光特性研究

采用脉冲激光沉积方法在单晶Si(100)衬底上制备出c轴取向的Zn1-xMgxO单晶薄膜,通过荧光光谱仪研究了薄膜的光致发光特性.实验结果表明,Mg含量增加,Zn1-xMgxO单晶薄膜的紫外发光峰蓝移,发光峰强度减弱,缺陷发光强度增强.同时发现,由于Mg的掺杂,引入了一些束缚能较大的局域束缚态.对于氧气氛下制备的样品,实验发现紫外峰和绿光带发光峰同时增强,但是R值减小,紫外峰红移.对绿光发光机理研究发现,绿光发光带主要与锌空位、氧间隙(Oi)或锌位氧(OZn)等缺陷有关,它是由多个缺陷发光峰组成,各缺陷发光峰强度相对变化导致了绿光发光带的整体移动.     

U:CaF_2晶体的分凝特性与光谱性质

应用TGT法生长了直径为 75mm的U :CaF2 晶体 ,宏观上透明完整 .应用公式K0 =Cs Cl 计算了U在CaF2 晶体中的分凝系数等于 0 5 3.应用溶质分布一般公式Cs=K0 C0 (1-g) K0 - 1 ,计算U的浓度分布与测量值 ,数值符合说明晶体生长过程接近平衡状态 .分析不同条件下生长的U :CaF2 晶体的晶胞参数和吸收光谱 ,结果表明生长气氛决定U的价态及电荷补偿机理 :无PbF2 存在的条件下 ,U为 4价 ,晶体呈绿色 ;PbF2 的加入起到氟化去氧作用 ,U倾向于以离子半径最接近于Ca2 的U3 存在 ,晶体呈红色 .从晶体生长开始到结束的部位 ,U3 :CaF2 晶体吸收光谱的峰位不变 ,峰强呈现与U浓度相同的增加趋势 .U3 :CaF2 晶体外层厚约 5mm处呈黄色 ,含有U3 和U2 的混合价态离子 ,其原理是石墨坩埚的还原作用通过单质铅 ,使部分的U3 进一步还原成了U2 .     

苏丹红密度泛函理论计算及拉曼光谱研究

为了保障食品安全,提高现场检测效率,应用密度泛函(DFT)理论B3LYP/6-311+G*基组对苏丹红Ⅰ、苏丹红Ⅱ进行了空间结构优化与振动谱计算,将计算结果与便携式拉曼光谱仪实验测得数据进行比对,实验结果与理论计算的数据误差在±5 cm~(-1),对振动频率进行了归属,确定了特征峰,为现场快速检测判断苏丹红I、苏丹红Ⅱ提供依据.     

光学玻璃基底原子层同质材料沉积薄膜光谱及激光诱导损伤特性研究

通过原子层沉积技术在熔石英玻璃表面制备了同质材料的单层SiO₂薄膜,对光学薄膜的物理化学性质和强激光辐照下的激光诱导损伤性能进行了深入研究。实验中采用双叔丁基氨基硅烷（BTBAS）和臭氧（O₃）作为反应前驱体,在熔石英光学元件表面进行了SiO₂薄膜的原子层沉积工艺研究,以不同沉积温度条件制备了一系列膜样品。首先对原子层沉积特性和薄膜均匀性展开了研究,发现薄膜生长厚度与沉积循环次数之间符合线性生长规律,验证了制备薄膜的原子级逐层生长特性,并且表面沉积膜层的均匀性很好,其测得膜厚波动不超过2%。然后针对不同温度条件下沉积的SiO₂薄膜,对其粗糙度及各类光谱特性展开了研究,对比结果表明：样品的表面粗糙度在镀膜后有轻微的降低;薄膜样品在200～1 000 nm范围内具有出色的透过率,均超过90%并逐渐趋近于93.3%,且其透射光谱与在裸露熔石英衬底上测得的光谱没有明显差异;镀膜前后荧光光谱和傅里叶变换红外光谱的差异证实了原子层沉积SiO₂膜中点缺陷（非桥键氧、氧空位、羟基等）的存在,这将会影响薄膜耐损伤性能。最后对衬底和膜样品进行了紫外激光诱导损伤测试,损伤阈值的变化表明熔石英元件表面沉积薄膜后的激光损伤性能有所降低,其零概率损伤阈值从31.8 J·cm-2减小到20 J·cm-2左右,与光谱缺陷情况表征相符合。薄膜中点缺陷部位会吸收紫外激光能量,导致局域温度升高,进而出现激光诱导损伤现象并降低抗激光损伤阈值。在选定的沉积温度范围内,较高温度条件下沉积的SiO₂薄膜其激光诱导损伤性能更好,可以控制沉积温度条件使得元件的抗损伤性能更为接近衬底本身,后续有望通过其他反应参数的优化来获得薄膜抗损伤性能的进一步提升。     

Zn$lt;sub$gt;1-$lt;i$gt;x$lt;/i$gt;$lt;/sub$gt;Mg$lt;sub$gt;$lt;i$gt;x$lt;/i$gt;$lt;/sub$gt;O薄膜的光致发光特性研究

采用脉冲激光沉积方法在单晶Si（100）衬底上制备出c轴取向的Zn_1-xMg_xO单晶薄膜,通过荧光光谱仪研究了薄膜的光致发光特性.实验结果表明,Mg含量增加,Zn_1-xMg_xO单晶薄膜的紫外发光峰蓝移,发光峰强度减弱,缺陷发光强度增强.同时发现,由于Mg的掺杂,引入了一些束缚能较大的局域束缚态.对于氧气氛下制备的样品,实验发现紫外峰和绿光带发光峰同时增强,但是R值减小,紫外峰红移.对绿光发光机理研究发现,绿光发光带主要与锌空位、氧间隙（O_i）或锌位氧（O_Zn）等缺陷有关,它是由多个缺陷发光峰组成,各缺陷发光峰强度相对变化导致了绿光发光带的整体移动. 关键词： 1-xMg_xO薄膜')" href="#">Zn_1-xMg_xO薄膜 光致发光 脉冲激光沉积     

硼酸钙氧钆单晶的振动光谱

本文采用提拉法生长了硼酸钙氧钆GdCa4O(BO3)3(简称GdCOB)晶体,测定了晶体在不同几何配置下的拉曼光谱,并与三硼酸钙氧钇YCa4O(BO3)3(简称YCOB)晶体进行了比较,讨论了稀土元素对拉曼光谱的影响。由于钆和钇原子半径的差别和镧系稀土元素的晶场效应,使GdCOB晶体的部分拉曼谱线存在红移,从拉曼光谱随方向的变化可知晶体有很强的各向异性;从拉曼光谱的强度可知晶体有较强的非线性光学性质。实验可知其非线性光学特性主要来自硼氧三角形而不是氧八面体的畸变。     

金纳米粒子上CdS纳米半导体材料的制备

利用电极表面组装金纳米粒子为模板,通过循环扫描电化学沉积CdS,在电极表面构筑CdS@Au的核-壳纳米结构。结果表明,在实验条件下所得的CdS均属六方相,但CdS的型貌强烈依赖于电化学沉积扫描电位。金纳米粒子表面的CdS包裹层导致其表面等离子体共振红移,这与金属粒子周围介质折射系数的改变以及粒子内部电荷密度分布的变化密切相关。     

水溶性酞菁类光敏剂的合成及其光谱性质研究

以3-硝基邻苯二甲腈与3-巯基-1-丙磺酸钠为原料,在醋酸盐存在下通过四环化合成了三种带四个3-磺基丙基磺酰基的水溶性酞菁。利用紫外-可见吸收光谱,荧光光谱等对其光谱性质进行了测量,并计算了其荧光量子产率和单线态氧量子产率。引入吸电子基团所合成的水溶性酞菁与ZnPc相比,其荧光发射光谱的形状并未改变,但其最大荧光发射波长均发生10 nm以上的红移。三种水溶性酞菁中锌酞菁的荧光量子产率最高,铜酞菁的荧光量子产率最低;它们在水溶液中的荧光呈双指数衰减,这可归结为激发态质子化或去质子化的结果。单线态氧量子产率锌酞菁最大,空心酞菁次之,铜酞菁最小。光谱分析结果表明,合成的锌酞菁和空心酞菁具有高的单线态氧量子产率和高的光稳定性,有望用作光动力治疗和光免疫治疗的光敏剂。     

XRF法在四川盆地须家河组沉积相研究中的应用

X射线荧光光谱仪在地质样品测定上的应用还不是很广泛,而将X射线荧光光谱法应用到沉积相的研究中则更少。将X射线荧光光谱法(XRF)应用到川中地区上三叠统须家河组二段沉积环境及古气候的识别中,针对四川盆地上三叠统须家河组二段沉积相及沉积环境有争议的问题,特别是须二段地层属于陆相沉积还是海相沉积的问题,采集了四川盆地内四个有代表性地区的须家河组样品,采用X 射线荧光光谱法分析须家河组各段沉积物的元素含量及变化特征,并根据不同相带及沉积环境的元素含量标志,定量分析须家河组沉积相带与沉积环境。研究结果表明： 须家河组二段的Sr/Ba值、Mn/Fe 值和Sr/Ca值均落在陆相沉积的范围内,且与须家河组三-四段的元素含量特征无明显差异,Sr/Cu元素比分析结果表明须家河组沉积时期为温暖—湿润的古气候环境,结果证明四川盆地上三叠统须家河组二段属于温湿气候下的陆相沉积,且与须家河组三-四段沉积环境相类似。X射线荧光光谱法与常规化学分析法实验结果相对误差小于3%,该方法简单易行,为沉积相及沉积环境的识别提供了一种简单、可行且能够定量分析的研究方法。为解决有争议地层沉积相的问题提供了一种较可行的新方法,推动了X射线荧光光谱分析法在地质上的应用。     

一种溶解氧敏感膜荧光发射效率光谱检测系统的研制

荧光猝灭法是快速测量污水、地表水以及渔业养殖水环境中溶解氧含量的先进技术之一,氧敏感膜是荧光猝灭法检测技术的核心,高荧光发射效率的氧敏感膜具有灵敏度高、特异性强、信噪比高的优点,检测结果更为准确。高效率是优选氧敏感膜的依据,也是溶解氧检测元器件、检测电路和检测光路优化设计的关键。现有溶解氧荧光检测装置中未有对氧敏感膜进行质量评估的标准方法,基于对已有传感器探头光路和电路的研究,该研究分析了全波段的荧光发射效率,选用大功率氙灯作为激发光源,基于连续单波长逐级扫描进行单色分光,构建了氧敏感膜的激发光-荧光光谱扫描装置,然后通过扫描测定氧敏感膜的激发光光谱和荧光光谱,提出并建立了荧光发射效率计算方法,提出的方法能客观地评估荧光发射能力,准确寻找最佳激发波长。为验证该方法的可行性,对来自国内外的多个氧敏感膜样品进行了实验测定,测试结果表明：单张氧敏感膜荧光发射效率随波长变化,呈多峰分布,同一型号的样品荧光效率曲线相似,但荧光发射效率差异较大,同一激发波长下荧光发射效率最大者较最小者高出14.5%,三张氧敏感膜的最大峰值波长均不同,分别为：401,543和435 nm,但发射峰值波长均为650 nm;不同型号的氧敏感膜相比较,最大荧光发射效率可相差1～2个数量级;实测传感器中使用的激发波长,其所选用的激发波长并非最大发射峰值波长,其荧光发射效率仅为最大荧光发射效率的1/2,表明传感器光源可以进一步优化选型。综上所述,本文建立了一种溶解氧敏感膜荧光发射效率检测系统,提出了以荧光发射效率评估氧敏感膜的方法,并开展了相关实验测定。本文工作可望用于新型氧敏感膜材料、工艺的研究及传感器优化设计与制造。     

氦-氧等离子体针灭活肺癌A549细胞

研究了介质阻挡放电等离子体针对肺癌A549细胞的灭活机制, 探讨从不锈钢管注入到氦等离子体尾流区域的氧气含量对杀灭肺癌细胞A549的影响. 利用中性红吸收测试法定性观察了等离子体处理后死亡的细胞和活着的细胞的形态区别, 并且定量测定了不同条件下的细胞存活率. 在固定功率24 W的处理过程中, 氦-氧等离子体的灭活效率主要取决于等离子体曝光时间以及氦气中添加氧气的百分含量. 实验结果显示最好的处理参数为: 处理时间150 s, 800 mL/min的氦气添加3%氧气, 保持针距样品的距离为3 mm. 根据氦-氧等离子体发射光谱, 可以推断在细胞灭活过程中, 氦-氧等离子体中的活性粒子(如羟基和氧自由基)起主要作用.     

近红外光谱结合小波神经网络鉴别苹果种类

将近红外光谱与小波神经网络技术结合,实现对不同种类苹果鉴别.将80个样本随机分为建模样本集和预测样本集.其中建模样本集包含60个样本,预测样本集包含20个样本.应用小波变换与主成分分析对样品数据进行预处理与特征提取.建立一个10-45-2的三层小波神经网络,实现对未知样品预测.实验结果表明,该方法对苹果的种类鉴别率达到100％,说明这种方法有很好的鉴别作用,对苹果种类的准确、无损检测具有积极的实用性.     

基于三维荧光光谱-平行因子分析的海上溢油识别技术研究

在世界范围内溢油事件频繁发生,溢油的组成成分会影响人类身体健康和生态系统。因此,迫切地需要一种可以快速识别溢油种类的方法。针对溢油污染物现场快速鉴别的需求,利用平行因子分析技术建立了基于三维荧光光谱的原油、燃料油识别方法。首先,利用Delannay三角形内插值法对实验选的6种原油(Roncador原油、巴士拉原油、俄罗斯原油、沙特原油(重质)、上扎库姆原油、海二站原油)和三种燃料油(380CST燃料油、5-7号燃料油、岚山燃料油)的三维荧光光谱去散射,去散射后的三维光谱数据进行归一化处理;之后,对三维荧光光谱进行平行因子解析,确定七个荧光组分为最佳荧光组分,进而得到由7个荧光成分组成的样品荧光特征谱,将风化第3,15和45天的样品及未风化样品的第一平行样的荧光特征谱进行贝叶斯方法(Bayes)判别分析和聚类分析,确定油品荧光特征谱的分析能力和18条荧光标准谱库(12条原油标准谱和6条燃料油标准谱);最后,利用非负最小二乘多元线性回归建立溢油荧光识别方法,对第0,7和30天风化的样品和未风化样品的另一平行样进行识别。实验结果表明,除对风化及未风化的俄罗斯原油识别外,该方法对其余风化和未风化的五种原油和三种燃料油识别正确率均为100.0%,整体识别原油正确率为87.5%,燃料油正确率为100.0%。