基于横向塞曼效应的烟气汞在线监测系统

为了解决燃煤烟气汞监测困难的问题,搭建了基于横向塞曼效应的烟气汞在线监测系统。当自然汞灯光源处于磁感应强度为1.5T强磁场中时,塞曼效应使得253.65nm共振吸收线分裂为π和σ~±线偏振光。利用汞原子吸收π线偏振光但不吸收σ~±线偏振光的特性,可实现对干扰气体和颗粒物等干扰背景的精确校正,系统的探测下限为66.3ng/m~3。当烟气中二氧化氮气体的体积分数不高于5.09×10-4、二氧化硫的体积分数不高于1.83×10~(-4)时,系统的汞检测不受影响。对燃煤电厂的烟气汞排放进行了连续8d的监测,得到烟气汞的平均质量浓度为8.3μg/m~3,质量浓度最大值为19.4μg/m~3,均低于国家标准的规定值。实验结果表明,烟气汞在线监测系统可对烟气中的干扰气体以及颗粒物等进行精确背景校正,实现烟气汞的准确测量,满足复杂烟气环境下对汞的长期在线监测。     

塞曼效应实验数据处理方法的改进

汞原子的谱线系包括单层和三层结构,不仅二者在磁场中的塞曼分裂存在差异,而且对于三层结构的线系,其塞曼分裂也比较丰富,在垂直于磁场方向观察,随偏振片角度不同,可以依次观察到σ线及π线2种成分,但实验室用的塞曼效应仪所附带的数据处理程序只适用于三层结构线系,利用π线实现比荷测量. 为了扩展仪器的适用范围,在分析汞光谱塞曼分裂波数差的基础上,对比荷公式进行了修改,并编写了相应的处理程序,实际应用效果较好.     

横向塞曼激光器

横向塞曼激光器(TZL)的优异特性是:可同时产生两个垂直偏振的线偏振光,二者之间的频差从几十千赫到几百千赫(取决于磁场强度、谐振腔的各向异性和激活介质的非线性),频差连续可调;具有高的频率稳定度和频率再现度.因此,它在精密干涉计量,晶体旋光性和双折射的检测,多普勒测速等方面有广泛应用前景. TZL的工作原理是基于横向磁场(磁场方向垂直于光的传播方向)下的反常塞曼效应和激光谐振腔的各向异性.原子的发射光谱在磁场作用下发生分裂.在没有谐振腔的作用时,沿光的传播方向可接收到三种线偏振光:　　和　　,它们分别对应于磁量子数之差…     

简易汞蒸气发生冷原子吸收法测定废水中痕量汞

提出了一种简易冷原子吸收测定废水样品中的痕量汞的新方法。探讨了实验参数及共存离子对分析结果的影响。检出限为 0 .39μg/ L(3σ) ,回收率在 94 %— 1 0 4 %之间 ,相对标准偏差 (2 0 μg/ L,n=6 )为 3.2 %。方法简便快速 ,线性范围宽 ,具有较高的灵敏度和准确度 ,可以满足实际样品测定的要求     

一种单光谱吸收积分吸光度快速计算方法及应用

可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)作为一种痕量气体精确检测的方法,已广泛应用于生活生产之中,该方法可通过积分吸光度与气体浓度的线性关系准确反演待测气体的浓度。环境变化和系统噪声等易造成吸光度曲线发生变形,故需对吸光度曲线进行非线性拟合,将其回归至Voigt模型。设计并搭建了基于TDLAS的CO实时在线监测系统,在此平台基础上,提出了一种三角替代Voigt线型单光谱积分吸光度的快速计算方法,并与高斯-埃尔米特方法进行比较。结果表明:三角替代方法浓度反演精度仅下降0.11%,平均计算耗时缩短84.19%;三角替代Voigt线型拟合方法以极小的精度损失,大幅提高了线型拟合的运算速度。     

可调谐二极管激光吸收光谱法监测大气痕量气体中的浓度标定方法研究

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器波长调谐特性,获得被测气体的特征吸收光谱范围内的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或者定量分析。在空气痕量气体检测中,一般需要和长光程吸收池相结合使用。可调谐二极管激光吸收光谱法就是在可调谐二极管激光器与长光程吸收池技术相结合的基础上发展起来的一种新的痕量气体检测方法。这种方法不仅精度较高,选择性强而且响应速度快。已经广泛用于大气中多种痕量气体的检测以及地面的痕量气体和气体泄漏的检测。在大部分痕量气体检测仪器中需要精确地对检测气体进行在线的浓度标定,文章介绍了一个简单而精确的浓度标定方法,从理论上进行了分析,然后通过实验证明了这种方法的可行性。     

基于氧化石墨烯模拟酶比色法检测汞离子

基于富T碱基序列能特异性识别Hg2+、氧化石墨烯(GO)对单链DNA(ssDNA)和T-Hg2+-T复合物的亲和力不同以及GO自身具有的模拟酶催化性能,构建了一种可视化检测水样中痕量Hg2+的新方法。在pH 4.0的NaAc-HAc缓冲溶液中,通过π—π堆积作用力,ssDNA可以吸附在GO表面,致使GO的类过氧化物酶活性减弱,从而催化H₂O₂氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)产生的蓝色产物减少,体系位于波长652 nm处的吸光度值降低;当待测体系中存在Hg2+时,ssDNA上的胸腺嘧啶碱基(T)与Hg2+发生特异性结合作用,形成T-Hg2+-T类似双链结构的稳定复合物,该复合物与GO的作用力较弱,不易吸附于其表面,因此不影响GO的模拟酶活性,体系吸光度值增强。在一定条件下Hg2+浓度越大,覆盖在GO表面的ssDNA越少,体系吸光度越强,据此建立检测Hg2+的新方法。当汞离子浓度在3.26×10-8~9.0×10-7 mol·L-1范围内时,体系的ΔA值与汞离子浓度呈现良好的线性关系。其线性方程为ΔA=41.75c(nmol·L-1)+0.048 7,相关系数r=0.997 3,检出限为9.79×10-9mol·L-1。该方法简单、直观,抗干扰能力强、无需昂贵仪器设备,可用于检测环境水样中Hg2+的含量。     

原子荧光光谱法测定糯米中的痕量汞

建立了一种通过原子荧光光谱测定糯米中汞含量的检测方法.采用硝酸/双氧水体系对样品进行微波消解预处理,利用原子荧光光谱法测定糯米中的痕量汞.方法加标回收率在98.67％-103.33％之间,相对标准偏差小于4.57％.该方法简便快速、准确灵敏,适用于糯米中痕量汞的测定.     

可调谐二极管激光吸收光谱氟化氢检测（英文）

研究分布式反馈激光器的温度电流调谐特性及氟化氢气体在近红外波段的吸收线分布特征.利用归一化洛伦兹函数实现Voigt线型快速近似计算,并分析气体吸光度曲线的Voigt线型拟合以及波长扫描气体浓度反演算法.选择1.28μm附近氟化氢气体单根吸收线作为目标吸收线设计可调谐二极管激光吸收光谱系统,对已知标准浓度氟化氢气体配置的不同浓度气体进行测量.系统的检测限达到1.12ppm-m,且具有较高的测量准确度和长期稳定性,满足氟化氢气体实时在线监测的需要.     

可调谐半导体激光吸收光谱法对高温甲烷的测量研究

可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)是一种具有高灵敏度、高分辨率、快速检测特点的气体检测技术,已广泛用于大气中多种痕量气体的检测以及地面的痕量气体和气体泄漏的检测。研究了利用TDLAS技术测量高温下甲烷浓度的实验方法,使用可加热的静态吸收池对在1653.72nm波长附近R(3)支转动跃迁的吸收线进行了测量,并计算了吸收线强。分别在相同温度不同浓度和相同浓度不同温度的两种条件下进行了实验。结果表明,利用直接吸收的方法,在实验室可以得到370K时的最小可探测限为100×10-6,500K时的最小可探测限为245×10-6(吸收池长度为10cm),可以应用在燃烧控制及喷焰气体浓度测量等多个领域。     

Transverse Zeeman background correction method for air mercury measurement

By utilizing a natural mercury lamp, the transverse Zeeman background correction method, which is used for trace mercury measurement in air, is studied. In this paper, a natural mercury lamp is used as a light source, and is placed in a 1.78-T magnetic field. The lamp emits two linearly polarized light beams σ± and π of 253.65-nm resonance line, which are used as bias light and absorbing light, respectively. A polarization modulation system is used to allow σ± and π light beams to pass through alternately with a certain frequency. A multipath optical cell with 12-m optical path is used to increase optical distance. Based on the system described above, the influence caused by UV absorbing gases, such as NO2, SO2, acetone, benzene, and O3, is analyzed. The results show that it may reduce the detection limit when the concentrations of these gases exceed 83.4 ppm, 20.3 ppm, 142.3 ppm, 0.85 ppm, and 0.55 ppm, respectively. The detection limit of the system is calculated and can achieve up to 1.44 ng/m3 in 10 minutes. Measurements on mercury sample gas and air are carded out, and the measured data are compared with the data of RA-915 mercury analyzer （Russia）. The result shows that the correlation coefficient reaches up to 0.967. The experimental results indicate that the transverse Zeeman background correction method can be used to quantify trace mercury in air with high-precision.     

SF分子基态及低激发态势能函数与光谱常数的研究

采用含Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用的方法和考虑相对论修正, 在价态范围内的最大相关一致基 aug-cc-pV6Z 的条件下, 对SF分子的基态²∏及几个低激发态⁴∑^-, ²∑^-, ²Δ进行了势能扫描计算. 对SF分子的势能曲线进行拟合, 得到了该分子的光谱常数R_e, ω_e, ω_eχ_e, D₀, D_e, B_e和 α_e, 通过比较发现它们与已有的实验结果较为一致. 利用SF分子的势能曲线, 通过求解双原子分子核运动的径向Schrödinger方程得到J=0 时SF分子所计算各电子态的多个振动态. 对于每一振动态, 分别计算了振动能级、惯性转动常数和离心畸变常数. 关键词： SF 势能曲线 光谱常数 分子常数     

PS自由基X2Π态的势能曲线和光谱性质

采用Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用方法(icMRCI+Q) 结合Dunning等的相关一致基计算了PS自由基X²Π 态势能曲线. 利用三阶Douglas-Kroll Hamilton近似结合cc-pV5Z相对论收缩基进行了相对论修正计算. 利用aug-cc-pCV5Z基组对势能曲线进行了核价相关修正计算, 并将总能量外推至完全基组极限. 拟合得到了X²Π态的主要光谱常数R_e, ω_e, ω_ex_e, ω_ey_e, B_e, α_e 和D_e, 与实验结果符合较好. 利用Breit-Pauli算符, 研究了旋轨耦合效应对势能曲线的影响, 得到了两条Ω 态的势能曲线. 详细分析了在旋轨耦合计算中, 核电子相关与冻结核近似对电子结构和光谱性质的影响. 在icMRCI+Q/56+DK+CV+SO理论水平上得到了两个Ω 态的主要光谱常数T_e, R_e, ω_e, ω_ex_e, ω_ey_e, B_e 和α_e, 结果与实验结果一致. 在平衡位置处, 本文的X²Π态旋轨耦合能量分裂值为 323.73 cm^-1, 与实验结果321.93 cm^-1较为一致. 通过求解双原子分子核运动的径向Schrödinger方程, 找到了无转动PS自由基X²Π态及其两个Ω 态的全部振动态, 还分别计算了它们相应的振动能级和惯性转动常数等分子常数, 这些结果与已有的实验值一致. 关键词： 势能曲线 光谱常数 分子常数 旋轨耦合     

提高激光抽运铯原子磁力仪灵敏度的研究

本文报道了一种基于激光抽运射频共振的铯原子磁力仪. 通过圆偏振光将铯原子抽运到暗态, 实现偏极化. 外磁场存在时, 原子磁矩将以拉莫尔频率绕外磁场进动. 在共振射频磁场的作用下, 原子被去极化而重新吸收光子. 通过探测出射光光谱可以测得拉莫尔频率进而得到外磁场的信息. 本文通过运用自制的894 nm 外腔半导体激光器, 建立了激光稳频装置和低噪声磁场测量环境, 实现了一种基于铯原子激光抽运射频共振的磁力仪. 通过磁力仪参数优化以及闭环测量, 磁力仪测量的外磁场达到了19 fT/Hz^1/2的极限灵敏度和1.8 pT/Hz^1/2的本征灵敏度, 空间分辨率小于2 cm. 关键词： 光抽运 塞曼效应 光探测磁共振 磁力仪     

Zeeman-tuned slowing of rubidium using σ and σ polarized light

Experimental results are presented for Zeeman-tuned slowing of an atomic rubidium beam in both the σ⁺ and σ⁻ polarized light configurations. A model of Zeeman slowing is applied to ideal magnetic fields, realistic fields, and the actual measured fields in order to clarify the similarities and differences between σ⁺ and σ⁻ slowing. The dependence of the final slowed velocity on the laser frequency detuning is studied and good agreement is found between the experimental results and both computer simulations and approximate analytic expressions.     

原子吸收自吸背景校正中杂散光的研究Ⅰ——杂散光的性质及其对背景校正性能的影响

在自吸背景校正中不被样品基体吸收的杂散光有不同于氘灯和塞曼背景校正的特殊性。用截止溶液法检验了杂散光的存在,并用重铬酸钾溶液分子吸收模拟背景吸收的方法研究了杂散光的影响。源于空心阴极灯光源的杂散光在样品束(常规脉冲低电流)和参比束(窄脉冲高电流)中的比率有很大的差异,前者比后者更高。这种差异是自吸背景校正误差的重要来源,在高背景校正时引起的误差不容忽视。文章还对杂散光比率与灯电流、光能量和光谱带宽等方面的关系进行了研究。结果表明,杂散光比率与灯电流大小有很大关系,灯电流大,杂散光比率小,但杂散光比率随灯电流的变化与被检测的分析线能量无直接关系;杂散光比率随着光谱带宽的减小而降低,其性质类同于连续光谱。     

氯化氢共振多光子电离光谱：F1Δ2态的光谱微扰分析

通过共振多光子电离-飞行时间法, 记录了氯化氢分子在84800-85700 cm^-1范围内, F¹Δ₂ (v’=1) 里德堡态以及V¹∑⁺ (v’=13, 14) 离子对态的电离产物H⁺, ³⁵Cl⁺, H³⁵Cl⁺ 及其同位素的光谱数据. 由于受离子对态V¹∑⁺ 的作用, F¹Δ₂ (v’=1)态呈现出明显的近共振相互作用特性. 为了分析F¹Δ₂与V¹∑⁺态之间存在的光谱微扰, 基于光解离电离通道的分析, 并针对F¹Δ₂ (v’=1)态离子信号比的变化, 将离子信号二能级作用模型优化到三能级的作用模型, 计算得到了微扰强度值为0.6 cm^-1, 预解离系数γ为0.025. 此外, 对于F¹Δ₂ (v’=1) 与V¹∑⁺ (v’=13, 14)态的三个振动能级的光谱峰位置, 采用光谱解微扰法拟合, 同样得到了类似的微扰强度和去微扰后的各光谱参数. 研究表明, 激发至F¹Δ₂ (v’=1)态得到的H⁺, Cl⁺ 离子主要是该态通过与离子对态耦合作用而产生, 而F¹Δ₂ (v’=1) 态光谱位置偏移不仅受离子对态而且还受其他里德堡态作用的影响. 同时, 非零γ 值证实了F¹Δ₂态预解离的存在. 关键词： 光解离电离 里德堡态 离子对态 光谱微扰     

塞曼效应实验中等高共轴调节问题探讨

借助带水准仪和三角支架的十字线激光器准确快捷调节塞曼效应实验系统中各光学元件等高共轴,观察到清晰的塞曼分裂图像,准确测量笔型汞灯处的磁场强度大小,大大减小了实验误差。     

大气HOx自由基湍流标定系统研究

HO_x(OH,HO₂)自由基是大气中重要的氧化剂, 准确测量大气HO_x自由基的浓度对研究大气光化学反应机理有着重要作用。气体扩张激光诱导荧光技术(FAGE)已广泛应用于HO_x自由基的外场观测, 准确标定是FAGE系统准确测量大气HO_x自由基的重要前提。介绍了一种可以产生准确OH和HO₂自由基浓度的便携式湍流标定系统。该系统是基于低压汞灯产生的185 nm线辐射处于湍流状态的H₂O和O₂产生一定浓度的HO_x自由基。该系统中产生的自由基浓度分布均匀, 适用于多种平台的系统标定。为了准确计算出湍流标定装置中产生HO_x自由基的浓度, 分别开展了氧气和水汽吸收截面的测量。利用高精度的腔衰荡光谱(CRDS)系统测量臭氧浓度, 并用冷镜式露点仪对温湿度计测量水汽的浓度进行修正, 提高标定系统HO_x自由基浓度计算的准确度。为了便携化湍流标定系统的外场应用, 快速获取标定系统中产生的HO_x自由基的浓度, 测量了用于探测汞灯光强的光电倍增管的灵敏度因子, 实现用汞灯光强代替标定系统中产生的臭氧浓度。考虑到HO_x自由基的活性比较高, 在湍流标定系统传输的过程中会有一定的壁碰撞损失, 通过改变汞灯和标定装置出气口之间的距离对HO_x自由基在标定系统中的壁碰撞损失进行定量测量。将搭建好的湍流标定系统应用于基于气体扩张激光诱导荧光技术HO_x自由基探测系统(FAGE-HO_x)的准确标定测试, 根据OH自由基在标定系统中的壁碰撞损失对FAGE系统中探测的OH自由基荧光数进行修正, 实验结果表明修正后的OH自由基荧光数和OH自由基浓度之间有着良好的相关性, 这说明HO_x自由基湍流标定系统具有很好的准确性, 并且体积小方便携带, 适用于外场复杂环境条件下的系统标定。     

光谱扫描滤波法提升超强飞秒激光相干信噪比分析

光谱调制所形成的预脉冲和后沿脉冲的时频谱图将等间距、 平行地分布于啁啾主脉冲时频谱图的两侧, 基于光谱调制啁啾光脉冲的这种时频谱特点, 采用扫描滤波方式来提升其对比度. 数值模拟分析了扫描滤波过程中时间抖动、 扫描率差异和通带宽度等因素对扫描滤波效果的影响, 结论表明, 在扫描轨迹与信号光频率相同的情况下, 控制通带宽度, 相干信噪比提升率接近0.41F²倍, 而啁啾信号光以超过90%的透光率通过光谱扫描滤波器. 关键词： 超快激光技术 相干信噪比 光谱扫描滤波 短时傅里叶变换法