利用光栅单色仪测量罗丹明6G溶液吸收光谱

在室温下使用WDS-8型光栅单色仪,测量了不同浓度的罗丹明6G水溶液标准样品的吸收光谱,获得标准样品的吸光度,根据光吸收基本定律:朗伯-比尔定律,建立吸光度与样品浓度的工作曲线,通过测量未知浓度样品的吸收光谱得到吸光度,根据工作曲线获取未知浓度样品的浓度.本实验拓展了以光栅单色仪为平台构建的光谱测量系列实验的内容.     

前后光栅周期对于双光栅结构薄膜太阳能电池光俘获效应的影响

本文用时域有限差分法对硅层等效厚度为100 nm的具有不同前后光栅周期的介质/金属双光栅结构薄膜太阳能电池进行了模拟分析,比较了三角形最佳相同与不同周期光栅结构的吸收光谱特性,分析了光栅高度、填充比、硅吸收层厚度对最佳相同和不同周期光栅结构光吸收特性的影响,以及相应结构中导致光吸收增强的共振模式.结果表明前后光栅周期为1:1的共形双光栅结构中存在光泄漏现象,偏离1:1后的光栅结构可有效地抑制低级次衍射光的泄漏,前光栅周期小于后光栅周期的结构光吸收性能的提高来自于平面波导模式在吸收层中的有效激发和传播,而前光栅周期大于后光栅周期的结构光吸收性能的提高则来自于后光栅界面上所激发的等离子体极化模式.在较厚的硅吸收层厚度,前后光栅周期比为1:2和1:3的电池结构也会出现光泄漏现象,从而使具有最大光吸收效率的结构偏离这些周期比结构的位置.     

纳米Cu/Al_2O_3组装体模板合成与光吸收

以有序的多孔氧化铝为模板,利用交流电在孔洞中沉积金属铜得到纳米Cu粒子/Al2O3组装体系.透射电镜观察显示随着交流电沉积时间的延长,孔洞中纳米Cu粒子数量增加.测量了纳米Cu粒子/Al2O3组装体系的紫外可见光吸收光谱,发现随着孔洞中纳米Cu粒子数量增加,纳米Cu粒子/Al2O3组装体系的吸收带边大幅度红移;根据雷利散射引起的消光增强解释了组装体吸收带边红移的原因.同时发现Cu粒子的表面等离子共振吸收峰消失及组装体在吸收带边区光吸收值满足间接带隙半导体光吸收边的表达式.     

Zn2SiO4∶Mn2+发光材料的低温合成及其发光性能

采用水热合成工艺低温制备了Mn2+掺杂的Zn2SiO4发光材料,采用X射线衍射(X-ray diffraetion,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)对样品的结构和形貌进行观察,并以此分析了水热过程中Zn2SiO4的形成机制.采用吸收光谱、荧光光谱对其光吸收及光...     

余弦光栅硅薄膜太阳能电池光吸收分析

设计了一维双层余弦共形光栅结构的单晶硅薄膜太阳能电池.利用时域有限差分法模拟计算了双层余弦共形光栅结构和对照组结构的吸收光谱;利用归一化光吸收密度的概念,定量分析了300~700nm和700~1 100nm两个波段的光吸收效率.结果表明双层共形光栅结构具有更好的全波段吸收效率,且在长波段余弦光栅比矩形光栅具有更好的光捕获和吸收作用.利用光吸收增强谱和电磁场强度分布图,分析了余弦光栅在长波段的吸收增强机理.通过计算短路电流密度,发现双层余弦共形光栅结构比平板结构太阳能电池的短路电流密度提高了79.5%,余弦光栅结构比矩形光栅结构的短路电流密度提高了8.5%.     

GaAs量子阱太阳能电池量子效率的研究

将量子阱结构引入到单结GaAs太阳能电池中能够有效扩展吸收光谱.为了研究量子阱结构在GaAs太阳能电池中的作用机理,本文采用实验和理论的方法研究了InGaAs/GaAsP量子阱结构对电池量子效率的影响.实验结果表明,量子阱结构的窄带隙阱层材料将电池的吸收光谱从890 nm扩展到1000 nm.同时,量子阱结构的引入提高了680—890 nm波长范围内的量子效率,降低了波长在680 nm以下的量子效率.通过计算得到的量子阱结构和GaAs材料的光吸收系数,可以用来解释量子阱结构对太阳能电池量子效率的影响.     

基于虚拟仪器的人体皮肤组织吸收光谱检测平台

本文运用光电无损检测技术,采用皮外反射式测量方法,通过光纤光谱仪和虚拟仪器构建人体皮肤组织吸收光谱检测平台.该平台适合于光子-组织相互作用基础研究及激光美容临床检测,可协助医师进行病理诊断和病变程度判别.文中给出几个吸收光谱的检测结果.     

(NaZSM-5)-AgI主体-客体纳米复合材料的研究

用热扩散法成功地把AgI组装于NaZSM5的孔道中,对制备的样品(NaZSM5)AgI进行了化学分析、粉末XRD分析、化学吸附、红外光谱表征,研究了所制备的样品固体扩散漫反射吸收光谱及发光性质.化学分析表明,AgI已进入NaZSM5主体中.粉末XRD分析显示了组装AgI后NaZSM5沸石骨架依然存在,红外光谱表明了(NaZSM5)AgI样品骨架振动与NaZSM5的骨架振动有细微差别,这主要是由组装了AgI引起的.吸附研究说明了AgI已进入NaZSM5的孔道.固体扩散漫反射吸收光谱表明,主体NaZSM5对制备的主体客体样品光吸收几乎没有影响,(NaZSM5)AgI的吸收光谱受AgI尺寸大小的影响.发光研究表明,制备的样品能带隙很高,辐射过程很强,(NaZSM5)AgI样品系具有发光功能的复合材料.     

固定体积比例下Ag纳米线对不同光栅结构吸收的影响

为了研究Ag纳米线对单晶硅薄膜太阳能电池光吸收效率的影响,设计了固定体积比例下具有三角形光栅和矩形光栅的单晶硅薄膜太阳能电池结构.在两种结构的Ag-Si交界处分别添加横向截面为圆形和矩形的Ag纳米线阵列,利用有限时域差分法分别模拟计算了这两种结构的太阳能电池和对照组的吸收光谱.通过扫描优化得到两种光栅结构的最佳高度、纳米线横截面积以及分布密度,并计算出最优条件下300~1 100nm波段的光吸收效率.通过分析光吸收增强谱和电磁场强度分布图得出了含有纳米线模型在长波段的吸收增强机理.结果表明,添加了Ag纳米线后的两种太阳能电池模型均比两种对照组模型具有更好的光捕获和吸收作用,在矩形光栅模型中添加Ag纳米线后吸收效率的提升要比三角形光栅模型中更为明显.研究结果可为新型太阳能电池的结构参数设计提供参考.     

过渡金属离子掺杂对TiO2的光吸收性能的影响

TiO2半导体光催化氧化只能吸收利用在太阳光中仅仅占很小一部分的紫外线，太阳能利用率低。因此在TiO2粉末中掺杂过渡金属离子，利用紫外一可见漫反射吸收光谱考察掺杂元素、掺杂量对TiO2光吸收性能的影响。     

应用不同光谱技术,动物RBC,Hb及人皮肤表面血流氧化-还原状态检测

目的:检测与分析实验动物血液RBC(RBC·O2,RBC·CO2),Hb(HbO2,HbCO2)和人体皮肤表面流动血液氧化·还原状态的成像与未成像可见光谱领域OD值特征,并为该技术对白癜风病表皮黑色素颗粒检测中的应用尊定基础。方法:利用不同光谱技术和invitro和invivo检测手段,统计分析血液不同状态下波长与位置的OD值信息。结果:invitro检测:动物血液Hb·O2和RBC·O2两者在可见领域均有367,414(Soret带)nm与541,576(Q带)nm的吸收峰位;血液Hb·CO2和RBC·CO2均有432(Soret带)与和553(Q带)nm的波长吸收峰位;血液RBC状态和Hb溶血状态波长吸收峰位无改变,只是在氧化与还原状态下有完全独立的吸收峰位,血液RBC状态和Hb溶血状态波长吸光度OD值之间,有显著性差异(p<0·01)。浓度为1·5×107cell·mL-1的RBC·O2和Hb·O2在576nm的吸收峰位吸光度(y)与红细胞浓度(x)做成两条回归曲线:既,Hb·O2(b1)^y=0·05 0·983x;RBC·O2(b2)y^=0·127 1·934x,两者之间差异有显著性(p<0·01)。invivo检测:在人手背皮肤表面ImSpector图像中RBC·O2状态在540,576nm,RBC·CO2状态在555和755nm处有吸收峰。选择(a:指甲,b:指,c:手背)三个点位分别进行波长检测,每点(n=10)545nm吸收峰的平均OD值,依次为0·83±0·001,0·73±0·001和0·62±0·001,其三处测定点的OD值之间有显著性差异(p<0·01)。结论:invitro检测的RBC与Hb两者波长吸收峰位不变,但吸光度OD值不同,认为RBC状态测定结果更接近于活体组织血管内原始状态。invivo检测对人体无任何侵袭与损伤,灵敏度高,测试时间短,并且同时获得被测样品的波长与位置信息画面等优势,有望表皮中黑素等有色颗粒的直接检测。     

基于扩散理论的生物组织固有荧光光谱复原方法研究

组织固有荧光光谱定义为未受生物组织吸收、散射作用影响的荧光光谱,能够直接反映组织微观结构和生物化学性质信息。为了减少吸收和散射特性对组织荧光光谱的干扰,从实测的组织荧光光谱中复原更能反映组织荧光特性的组织固有荧光光谱,搭建了基于光纤探头的组织光谱测量系统,实现生物组织相同位置处的荧光光谱和漫反射光谱测量。提出运用扩散理论从实测的漫反射光谱中提取组织生理参数,包括组织中血液体积分数、血氧饱和度、黑色素含量以及波长500 nm处约化散射系数和瑞利散射在总散射中的比例,进而计算可见波段范围内的组织光学参数;然后,根据组织光学参数和实测的漫反射光谱,从实测的荧光光谱中复原得到组织固有荧光光谱。进行临床试验验证,采集受试者皮肤组织荧光光谱与组织漫反射光谱,并复原皮肤固有荧光光谱。通过复原得到的固有荧光光谱反映人体皮肤糖基化终产物积聚量,并最终用于糖尿病无创筛查。结果显示,分别使用实测的荧光光谱和复原得到的固有荧光光谱用于糖尿病筛查时,在特异性水平同为75%时,敏感性分别为69%和90%。     

Determination of human skin optical properties in vivo from reflectance spectroscopic measurements

A novel approach has been proved to quickly and non-invasively determine the optical properties of human skin in vivo. It is based on the diffuse reflectance approximation model and subjected to the well established library of absorption spectra of water and hemoglobin. Under the nonlinear least-square algorithm, fitting the measured spectra in the range of 400-1000 nm to the diffusion approximation model, the reduced scattering coefficient and absorption coefficient of skin tissue can be quickly determined in vivo. The results show that this method is convenient and suitable for the real-time clinical application.     

L—fucose的光谱研究

探测了低２下的Ｌ－ｆｕｃｏｓｅ的红外光谱、Ｒａｍａｎ光谱、紫外吸收光谱和紫外荧光光谱。证实紫外荧光光谱较为灵敏，探讨了其作为癌症早期诊断的简便、迅速、廉价、无痛苦方法的可能性。     

Explanation of Human Skin Color by Multiple Linear Regression Analysis Based on the Modified Lambert-Beer Law

Quantitative analysis of human skin color is needed in the medical and cosmetic fields. Because of the strong light scattering by biological tissues, however, analysis of skin color has not yet been fully successful. Human skin color is dominated by the colors of blood and melanin which are modified by scattering. Exposure of human skin to hot water or UV-ray changes its color because the absorbance spectrum of reflection from the human skin, and the changes in the absorbance spectra of reflection reflect the absorbance spectra of blood and melanin which are the absorption spectrum distorted by scattering. By applying the modified Lambert-Beer law, the absorbance spectrum of reflection from human skin can be expressed proportional to those distorted absorbance spectra of blood and melanin. Multiple linear regression analysis is successfully used to reproduce the absorbance spectrum of reflection from human skin from the distorted absorbance spectra of blood and melanin.     

光谱校正技术在皮肤晚期糖基化终末产物检测中的应用

利用近紫外荧光光谱测量了人体皮肤组织晚期糖基化终末产物,并针对由被测皮肤组织吸收和散射引起的光谱畸变问题,重点研究了自体荧光光谱校正技术在荧光无创检测中的应用。采用波长为370nm的单色光照射人体手臂内侧皮肤,用光纤探头收集自体荧光光谱。在同一测试位置对荧光波段进行光谱扫描,得到皮肤组织反射率曲线。通过利用皮肤反射率曲线校正相应自体荧光光谱来获得固有荧光光谱。分别对糖尿病患者和健康对照组进行光谱检测和光谱校正,分析比较不同测试对象的校正结果。实验结果表明,光谱校正技术剔除了不同测试对象的皮肤差异对自体荧光光谱的影响,获得的固有荧光光谱能够作为区分糖尿病患者和健康对照组的依据。     

无创人皮肤浅表组织血液中卟啉的荧光光谱分析

人体中含有的卟啉化合物主要有血红蛋白、血红素、原卟啉、粪卟啉、尿卟啉等。健康状况影响卟啉代谢,恶性肿瘤影响原卟啉(PPⅨ)与类胡萝卜素的相对含量。采用钛宝石激光器、光导纤维、荧光探头、多色仪、CCD、微机,组建起实施人体皮肤浅表组织内血液中的卟啉进行无创荧光检测系统。对人耳垂皮肤浅表组织内血液进行了荧光分析,结果同P_pⅨ水溶液的荧光谱一致。     

Spectral characteristics of indocyanine Green upon its interaction with biological tissues

The changes in the absorption spectra of solutions of Indocyanine Green are studied in relation to the nature and composition of the solvent and the dye concentration. The reflection spectra from selected areas of human skin stained with different solutions of Indocyanine Green are studied in vivo upon successive stripping of stained surface epidermal layers. The reflection spectra from human hairs stained in vitro with an alcohol solution of Indocyanine Green are measured. It is shown that the shift of the absorption band maximum of Indocyanine Green determined by the interaction of the dye with epidermal or hair keratin does not depend on the solvent composition or the depth of location of the stained layer.     

Spectral luminescence properties of indotricarbocyanine dye in biological tissues

We have established that the shape and position of the maximum in the fluorescence spectrum of an indotricarbocyanine dye in tumor and normal tissues in vivo change over time after intravenous injection of the dye. Based on analysis of the spectral properties of the dye in vivo and in blood plasma, the dependence of the properties on the time since injection has shown that in the living body, the environment of the dye molecule changes as the photosensitizer goes from the skin into the tissue. We have established that in tissues in vivo, the dye molecules are localized in a region with low dielectric constant of the medium. We have shown that the change in the ratio of the concentrations of the different forms of hemoglobin in the blood has an effect on the absorption and shape of the fluorescence spectrum of the dye in tissues in vivo.