利用光纤马赫曾德干涉仪对金属腐蚀速率进行测量

为了提高对金属腐蚀过程的监测精度,缩短腐蚀过程的实验时间,本文利用所设计的光纤马赫曾德干涉仪(MZ)的高灵敏度,对0.5wt%的NaCl溶液在腐蚀不锈钢材料过程中等效折射率的变化进行分析,得到2 mL 0.5wt%的NaCl溶液,检测到条纹移动的最快速率为-9.32×10^-2 nm/s,产生的光谱峰值变化为-3.93×10^-2 dB/s,腐蚀速率呈现先增加后减小的趋势.由于采用电化学方法加速腐蚀过程,可在一分钟内对腐蚀过程进行监测,并可推广至其他金属材料.本实验可以作为金属线胀系数实验的延伸实验或创新设计实验.     

荧光光谱法检测中药茯苓中的异丙威

利用分子荧光光谱,对异丙威溶液用三维荧光方法进行检测,建立了用异丙威的256nm/290nm荧光峰进行检测的实验方法。结果表明,该方法在高浓度和低浓度都具有较好的稳定性,在9.75×10-3—4.875×10-2mg/mL范围内线性相关系数为0.9970;在1.95×10-5—1.95×10-4mg/mL范围内线性相关系数为0.9955;且具有重现性好,检出限低,方法快速等优点。     

高温级输气量对变频复叠制冷系统的影响

为了研究高温级输气量对R410A/R410A变频复叠制冷系统的影响,搭建了变频复叠制冷系统实验台。实验研究了高温级输气量在不同工况下对R410A单一制冷剂变频复叠制冷系统性能的影响规律。实验结果表明:冷凝温度为30℃、蒸发温度为-34～-42℃,高温级压缩机排气温度低于120℃,系统可以安全稳定运行;蒸发温度为-42℃时,高温级输气量从4.44×10~(-4)m~3/s增加到8.82×10~(-4) m~3/s,系统制冷量增加了81.65%,即高温级输气量每增加5.5×10~(-5) m~3/s,制冷量平均增加10.21%;蒸发温度越低,制冷量增长速度越快;系统性能系数COP随着高温级输气量的增加先增大后减小,存在最佳输气量,通过工况及高温级输气量对系统影响的实验结果拟合得到了COP的优化关联式和最佳高温级输气量的优化关联式,为实际应用中高温级输气量的选择提供参考依据。     

水中铅离子的化学发光分析

基于Pb2+能置换出Co-EDTA络合物中的Co2+和鲁米诺-H2O2-Co2+化学发光体系相偶合,建立了简易、快速测定Pb2+的置换偶合反应流动注射化学发光新方法.在最佳的实验条件下,该方法测Pb2+的线性范围为1.0×10-7-1.0×10-5g/mL,检出限为5×10-8g/mL (3σ),对浓度为1.0×10-...     

DMF保护的荧光银纳米簇的制备及其对Hg~(2+)浓度的检测

采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为还原剂和保护剂,在140℃下回流反应,简便合成了荧光银纳米簇(DMF-Ag NCs)。通过高分辨率透射电镜(HRTEM)、紫外-吸收光谱、荧光光谱对DMF-Ag NCs进行了表征。研究发现,Hg~(2+)会使DMF-Ag NCs聚集而猝灭荧光。基于此,建立了一种快速、灵敏检测Hg~(2+)的新方法。在最佳实验条件下,Hg~(2+)溶液浓度与DMF-Ag NCs荧光强度在5.0×10-9~1.5×10-7mol/L范围内呈良好的线性关系,检测限为3.0×10-9mol/L,线性相关系数为0.995 8。该方法可用于环境水样中Hg~(2+)的检测。     

基于光纤放大增强型光声光谱的H2S与CO2检测技术

高浓度的CO_2会对H_2S的检测精度产生较大影响。本文提出了一种基于光纤放大增强型光声光谱的H_2S与CO_2检测技术方案,采用单个分布反馈式激光器串联高功率掺铒光纤放大器作为光声激励光源,实现了对H_2S与CO_2的同时高精度检测。分析了CO_2在所选H_2S吸收线处对H_2S检测产生的干扰,同时利用检测到的CO_2浓度对测量的H_2S浓度进行修正。实验结果表明,修正后的H_2S浓度偏差保持在-5%～5%以内。使用Allan方差分析对系统的检测极限进行了计算,当积分时间为1 s时,该系统对H_2S和CO_2的检测极限分别为656.3×10~(-9)和25.2×10~(-6);当积分时间为100 s时,系统对H_2S和CO_2的检测极限分别为61×10~(-9)和2.6×10~(-6)。计算得到的对H_2S检测的归一化噪声等效吸收系数为5.5×10~(-9) cm~(-1)·W·Hz~(-1/2)。本系统具有检测精度高和稳定性好的优点。     

近红外激光二氧化碳传感系统的研制及应用

采用可调谐激光二极管吸收光谱技术,研制了一种近红外激光二氧化碳(CO_2)传感系统。该系统包含中心波长为1572 nm的分布反馈激光器、密集光斑型气室和铟镓砷探测器,利用LabVIEW程序提取二次谐波信号幅值并反演了CO_2浓度。为了表征传感器性能,利用该系统开展了气体检测实验。结果显示,当调制深度为0.32 cm~(-1)时,二次谐波信号的幅值最大;在体积分数为0～3%范围内,二次谐波信号的幅值与CO_2浓度具有较高的线性度(拟合优度为0.999);当CO_2体积分数为0时,连续测试1 h,反演得到的浓度波动范围为-2×10~(-4)～1.17×10~(-4);当积分时间为297 s时,系统的灵敏度检测下限为2.7×10~(-6);考虑动态配气时气体的扩散时间,系统的响应时间为40～42 s;连续15 h测量室内大气中CO_2浓度,测得的CO_2平均体积分数约为(560±46)×10~(-6)。与已经报道的传感器相比,该气体传感系统呈现出类似的品质因数,可在工农业生产、环境保护等领域得到一定的推广和应用。     

用光镊技术研究硝酸铵气溶胶的挥发性（英文）

研究半挥发性气溶胶物质的气粒分配对于更准确地描述大气气溶胶的组成和尺寸分布是至关重要的。硝酸铵是亚微米颗粒物的主要组成部分,特别是在高污染事件中。为了更深入的了解硝酸铵气溶胶的气粒分配问题,利用激光悬浮技术捕获、悬浮半挥发性无机物硝酸铵液滴单颗粒(2～10μm),控制相对湿度条件、温度条件,并采集氢-氧振动带的受激拉曼峰位信息,利用非弹性米氏散射理论计算实时液滴半径尺寸、折射率和浓度,利用稳态传质模型Maxwell公式推算出了不同湿度下的蒸汽压。实验数据计算出的硝酸铵的饱和蒸汽压值的数量级与文献报道一致。当RH分别恒定在80%, 73%, 68%, 57.3%, 55.4%, 44.8%时,饱和蒸汽压值为(1.67±0.24)×10~(-3),(1.82±0.19)×10~(-3),(2.91±0.13)×10~(-3),(3.5±0.28)×10~(-3),(4.59±0.22)×10~(-3)和(6.64±0.3)×10~(-3) Pa,显然,随着相对湿度的降低,饱和蒸汽压值增大,即湿度降低促进硝酸铵的挥发。此外,还推算了不同湿度下硝酸铵气溶胶液滴的挥发通量,挥发通量值在(4.01±0.79)×10~(-7)～(3.32±0.77)×10~(-8) mol·(s·m~2)~(-1)之间。这对更好的了解气溶胶在挥发过程中的微观过程有重要意义。     

水汽吸收对基于宽带腔增强吸收光谱的NO3自由基测量的影响

非相干宽带腔增强吸收光谱(IBBCEAS)技术凭借其高选择性、高灵敏度、高时空分辨率等优势而逐渐成为NO_3自由基的主要测量方法之一。然而其使用的光谱仪分辨率有限,不足以分辨水汽的精细吸收结构,导致水汽的吸收非线性,进而影响NO_3自由基浓度的准确反演。介绍了一种基于插值法获取水汽有效吸收截面的方法,并将其用于消除IBBCEAS装置中水汽吸收对NO_3自由基浓度反演的干扰。利用不同浓度的水汽吸收谱结合插值法获得了水汽的有效吸收截面,使用该有效吸收截面来反演不同浓度的水汽,反演结果与商用湿度计测量结果的线性相关系数为0.99789。在此基础上测量并拟合了不同水汽浓度下NO_3自由基和NO_2气体的吸收,在拟合残差上未发现水汽残余结构,水汽反演结果与商用湿度计测量值的线性相关系数为0.999。在30 s的积分时间内,NO_3自由基和NO_2的探测极限分别为5.8×10~(-12)和3.6×10~(-9)。将本装置应用于夜间大气中进行NO_3自由基和NO_2浓度的测量,测得NO_3自由基体积分数为18.4×10~(-12)～22.9×10~(-12),平均体积分数为20.2×10~(-12),NO_2体积分数为0.6×10~(-9)～16.0×10~(-9),平均体积分数为9.9×10~(-9)。实验结果表明:利用插值法获得的水汽的有效吸收截面能够有效消除水汽吸收对NO_3自由基浓度反演的干扰,提高NO_3自由基和NO_2气体浓度测量的准确度。     

氧敏感性供体-受体共轭聚合物薄膜晶体管

研究了基于供体-受体共轭聚合物双(2-氧代二氢吲哚-3-亚基)-苯并二呋喃-二酮和联噻吩(PBIBDF-BT)薄膜晶体管的氧传感特性。在不同的氧气浓度下,器件展示了空穴和电子载流子的传感特性,如源漏电流、迁移率和亚阈值摆幅随着氧从半导体层内吸附/解吸附的过程中被调节。实验结果表明:随着真空度从0.7 Pa上升到0.08Pa,即氧气的体积分数从~5.3×10~(-6)降到~6×10~(-7),对于P型传输的迁移率、源漏电流(开态)和亚阈值摆幅分别改变了-52.7%、-51.3%和48%,而对于N型传输分别改变了42.3%、59.5%和-39%。并且腔室中氧气的浓度从~8×10~(-7)降到~6×10~(-7),变化了~2×10~(-7),相应的P型和N型源漏电流分别变化了-45.9%和31.1%。基于PBIBDF-BT聚合物薄膜晶体管能够实现对氧气的双极性检测和低的氧检测线。     

基于波长调制的离轴积分腔输出光谱技术

介绍了基于波长调制的离轴积分腔输出光谱(WM-OA-ICOS)技术的实验装置。使用1.392μm的分布反馈式(DFB)激光器作为光源,以反射率为99.8%、相距60cm的两片镜片组成的谐振腔为气体吸收池,选择7185.87cm~(-1)的CH_4吸收谱线,对不同浓度的CH_4气体进行探测。通过优化压力、调制频率、相位和振幅等参数,并结合Allan方差,得出系统的稳定时间为203s。实验选取100s的测量时间,得出CH_4气体的探测极限为8.7×10~(-7),相应的最小的可探测吸收为2.2×10~(-6) Hz~(-1/2)。相对于离轴积分腔输出光谱技术,WM-OA-ICOS技术的灵敏度约提高了21倍。采用二次谐波峰值高度(2f)以及二次谐波峰值高度与一次谐波中值之比(2f/1f)两种方法测量CH_4气体浓度,结果发现,2f/1f方法的稳定性更好,线性度更高。     

二氮氧喹喔啉甲醛酰腙的分光光度法测定

室温下,二氮氧喹喔啉甲醛-γ-羟基丁酰腙()和二氮氧喹喔啉甲醛-水杨酰腙()分别在非水溶剂二甲亚砜(DMSO)中和KOH反应,转变成酰腙烯醇式负离子而显色。和的显色溶液分别在550nm和480nm波长处有最大吸收。从两种显色溶液的比色分析结果得到两个一元线性回归方程。酰腙的溶液:A=0.00225C-0.0080,r=0.999;浓度在7.500—300×10-4mg/mL范围符合比耳定律;酰腙的溶液:A=0.0563C-0.019,r=0.999;在1.00—30.0×10-3mg/mL的浓度范围符合比耳定律;此项研究为酰腙类化合物提供了一种较为方便的定量分析方法。     

一种聚苯胺膜微纳光纤氢离子浓度探针

提出了一种聚苯胺膜微纳光纤液体氢离子浓度探针,并研究了该光纤探针的氢离子浓度传感特性。传感部分由单模光纤-小芯径光纤-单模光纤对芯熔接而成,聚苯胺材料作为敏感膜涂覆于小芯径光纤。首先,对光纤探针传感原理和聚苯胺主链结构变化机理进行理论分析;然后,通过氢离子浓度传感实验进行验证并分析不同膜厚对光纤探针传感特性的影响;最后,完成液体折射率变化实验干扰测试,并评价探针响应-恢复时间和稳定性能。实验结果表明:在氢离子的作用下聚苯胺主链结构发生改变,光纤探针干涉光谱随氢离子浓度增大向短波方向漂移,检测范围随着聚苯胺膜厚增大而增大,但灵敏度与线性度均有明显下降;氢离子浓度范围在10~(-6)～10~(-1)mol/L时,光纤探针灵敏度为-15.74 nm/mol/L,响应与恢复时间分别为25 s和35 s。实验验证了聚苯胺膜与氢离子反应后的光学性质变化,同时也为液体氢离子浓度检测提供了一种新的方法。该光纤氢离子浓度探针还具有固膜强度高、制作简单和成本低等优点。     

Boron diffusion in bcc-Fe studied by first-principles calculations

The diffusion mechanism of boron in bcc-Fe has been studied by first-principles calculations. The diffusion coefficients of the interstitial mechanism, the B–monovacancy complex mechanism, and the B–divacancy complex mechanism have been calculated. The calculated diffusion coefficient of the interstitial mechanism is D_0= 1.05 ×10~(-7)exp(-0.75 e V/k T) m~2· s~(-1), while the diffusion coefficients of the B–monovacancy and the B–divacancy complex mechanisms are D_1= 1.22 × 10~(-6)f1exp(-2.27 e V/k T) m~2· s~(-1)and D_2≈ 8.36 × 10~(-6)exp(-4.81 e V/k T) m~2· s~(-1), respectively. The results indicate that the dominant diffusion mechanism in bcc-Fe is the interstitial mechanism through an octahedral interstitial site instead of the complex mechanism. The calculated diffusion coefficient is in accordance with the reported experiment results measured in Fe–3%Si–B alloy(bcc structure). Since the non-equilibrium segregation of boron is based on the diffusion of the complexes as suggested by the theory, our calculation reasonably explains why the non-equilibrium segregation of boron is not observed in bcc-Fe in experiments.     

利用超声光栅研究声速与液体性质

设计并搭建了超声光栅,观察了激光经过光栅形成的衍射斑纹,测量了声速;并利用超声光栅测定了不同温度、不同浓度的NaCl溶液中的声速,给出了声速-水温和声速-溶液浓度的依赖关系.水的温度每升高1℃,3.974 MHz的超声波的声速增加2.09 m/s,16.574 MHz的超声波的波速增加2.04m/s;声速随着NaCl溶液浓度的增大线性增加,NaCl溶液浓度每升高1%,3.974 MHz的超声波声速增加13.637 m/s,16.574 MHz的声波声速增加11.757 m/s.在此基础上,分析了不同频率的超声波对实验规律的影响,认为不同频率的超声波在相同条件下测量的溶液中声速大小的不同源于测量的随机误差.     

荧光光谱法测定多种复杂样品中的维生素B2

运用丙酮-(NH4)2SO4-H2O双水相萃取法对复杂样品进行预处理,然后用荧光光谱法在521nm处测量有机相的荧光强度,建立一种分离、测定复杂样品中维生素B<,2>的新方法.在最适条件下,该方法的线性范围为2.0×10<'-7>-1.4×10<'-2>mg/mL,检出限为1×10<'-6>mg/mL.该方法具有操作简...     

激光干涉法诊断空气开关等离子体的技术研究

介绍了激光干涉技术用于诊断等离子体的基本原理、实验装置及图像处理方法等,通过Mach-Zehnder激光干涉仪诊断了空气开关等离子体。结果表明,该实验装置能够获得高质量的干涉图。通过对干涉图的数值处理,重建了等离子体电子密度的三维分布。空气开关放电后75ns时刻,等离子体的平均电子密度为2×10~(18) cm~(-3),电子温度为0.11eV,等离子体半径为1.1mm,扩散速度为1.4×10~4 m/s。     

胶体MnO2溶液-甲醛-C2O42-化学发光的新体系

研究发现,在酸性溶液中,当甲醛存在时,胶体二氧化锰溶液和C2O24-能够发生化学发光反应,产生强的化学发光,据此采用流动注射分析技术,建立了一种利用胶体二氧化锰-甲醛-C2O24-化学发光体系测定草酸的化学发光分析方法。该方法的检出限为8×10-8g/mL C2O42-;相对标准偏差为0.97%(8.8×10-6g/mL C2O24-,n=11);线性范围是4.4×10-7—8.8×10-5g/mL C2O42-。该方法所用的仪器设备简单,操作快捷方便,选择性好,可用于菠菜等蔬菜中C2O24-含量的测定。     

基于深度卷积神经网络的大气湍流相位提取

光束在自由空间中传播时容易受到大气湍流的影响,其对传输光束的影响相当于附加一个随机噪声相位,导致传输光束质量下降.本文提出了一种基于深度卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的湍流相位信息提取方法,该方法采用受湍流影响的光强图为特征提取对象,经过对海量样本进行自主学习后,CNN的损失函数值收敛到0.02左右,其在测试集上的平均损失函数值低于0.03.训练好的CNN模型具有很好的泛化能力,可以直接根据输入的光强图准确提取出湍流相位.利用I5-8500 CPU,预测C_n~2=1×10~(-14)m~(-2/3),C_n~2=5×10~(-14) m~(-2/3)和C_n~2=1×10~(-13) m~(-2/3)三种湍流强度的湍流相位所需要的平均时间低至5×10~(-3) s.此外,CNN的湍流相位提取能力,可以通过提高计算能力或者优化模型结构来进一步提升.这些结果表明,基于CNN的湍流相位提取方法能够有效的提取湍流相位,在湍流补偿、大气湍流特性研究和图像重构等方面具有重要的应用价值.     

联氨电化学发光传感器的研制及分析特性研究

基于鲁米诺通过电价键可以有效、稳定的固定于阴离子交换树脂上这一现象,设计出一种简便、快速、高选择性的联氨电化学发光传感器。在最佳实验条件下,该传感器具有重现性好、选择性高、使用寿命长、成本低等特点,联氨浓度在4.0×10-7—4.0×10-6g/mL范围内与相对电化学发光强度呈线性关系。该方法测定联氨的检出限为2.3×10-7g/mL,相对标准偏差为1.4%,相关系数为0.9948。