CCD成像在线测量玻璃管外径及壁厚方法的研究

根据平行光透过玻璃管的折射规律，提出用ＣＣＤ成像在线测量玻璃管外径壁厚的新方法，并用计算机进行模拟，导出数理模型，最后用设计的实验测量系统证明了该方案的可行性。     

基于数码相机的膜厚测量实验

本介绍了借助于数码相机将干涉显微镜正气图像展示在计算机屏幕上的方法,解决了膜厚测量实验中的常见问题,加快了实验调节的速度,提高了教学效果。     

激光扫描在线检测玻璃管外径及壁厚的测量系统研究

介绍一种激光在线检测玻璃管外径及壁厚的方法，根据折射原理建立平行光扫描玻璃管后的光分布的数理模型，并用计算机模拟探测器输出信号波形，最后分析了几种主要误差源和改善措施。     

基于SPR光谱分析的液体折射率测量研究

文章从电磁场理论和射线理论的角度,详细讨论了光纤表面等离子体波传感器工作原理,分析了表面等离子体共振(SPR)光谱共振波长与液体介质折射率之间的对应关系。采用相关光谱检测技术,获得八种不同类型分析醇所对应的SPR光谱曲线族,其共振波长随液体折射率的增大而逐渐向长波长方向偏移。通过对乙醇与乙二醇混合液体所对应的共振光谱分析,实现对两者配比浓度的测定。整个传感系统结构简单,测量光路部分实现全光纤化,不仅能够对目标测量介质的实时、快速、精确测量,还可用于特殊测量场合,实现远程遥测功能。     

角度型表面等离子体振荡传感器测量精度提高的新方法

设计了一种基于棱镜的角度型表面等离子体振荡自动测量系统,建立了共轴双旋转台的机械结构,提出了新型扫描的角度测量法,得到表面等离子体振荡谐振曲线。研究了影响系统多次测量一致性的因素,提出了减少采样点、提高单点数据采集次数,并采用三级变步长的测量方法,测量时间缩短至小于原来的1/10,使系统测量精度从1E 4折射率单位提高到了4E-5折射率单位。     

基于Au/ITO纳米复合材料的自参照SPR传感器

利用Au/ITO纳米复合材料设计了一种自参照表面等离子体共振传感器.该传感器产生的光谱有两个共振峰,即共振峰1和共振峰2.共振峰1随着待测介质折射率和入射角的变化产生漂移,而共振峰2仅随入射角的变化产生漂移,两个共振峰相互参照,降低了入射角偏移对测量结果的影响,提高了测量的准确性.在纳米复合材料的4种不同体积分数下,仿真分析了入射角、待测介质折射率和薄膜厚度变化对两个共振波长的影响.在入射角θ为80°,且金的体积分数f为0.65,薄膜厚度d为40nm和45nm,或金的体积分数f为0.85,薄膜厚度d为45nm和50nm时,共振峰2不随待测介质折射率的变化而变化,只有共振峰1随待测介质折射率的变化而变化,达到自参照传感器的理想状态.     

测量透明管壁厚的理论研究

透明管（如玻璃管）壁厚几何尺寸的公差大小是玻管生产中产品质量优劣的重要指标之一;因此透明管的壁厚测量的精度尤为重要。根据光矢量场的电磁场理论仔细分析了透明管在平面光波中的透射和反射的光学特性;并研究其能量分布。用ＣＣＤ作接收器件,进行非接触测量实验系统实验,将理论值与实验值相比较,提出了精确测量透明管壁厚的可行性方法     

基于CCD的石英玻璃管壁厚在线检测系统研究

提出了一种用于石英玻璃管壁厚非接触测量的光电检测技术,研制了石英玻璃管壁厚在线检测系统。在确定检测总体方案的基础上,进行了石英玻璃管厚度检测原理、发射光学系统、CCD器件选择和数据处理系统的研究。根据几何光学中反射与折射定律,利用三角关系建立了石英玻璃管壁厚和光束宽度之间的关系。对实验结果进行了误差分析,验证了方案的可行性,系统测量精度优于±0．01mm。系统调试和实际测量结果表明,研制的系统满足在线非接触测量要求。     

激光扫描玻璃管外径及壁厚在线测量方法的研究

本文提出了一种可在恶劣环境中对玻璃管外径和壁厚进行高速、动态、非接触实时测量的方法,导出了数理模型,并用计算机进行模拟;该方法外径测量的理论精度可达4.5μm,壁厚测量精度为14μm;最后实验结果证明了该方案的可行性。     

成像式SPR传感测量中的图像处理方法

介绍了表面等离子体谐振(Surface Plasmon resonance,简称SPR)传感的基本原理,利用衰减全反射方法搭建了一种成像式SPR装置,进行了溶液浓度的测量,通过引入Gabor滤波方法,对采集到的图像进行方向性滤波预处理,显著地抑制了相干噪声,提高了检测稳定性和分辨率。通过重心法计算谐振角,得到装置浓度灵敏度为。     

Cascaded dual-channel fiber SPR temperature sensor based on liquid and solid encapsulations

In order to control the working wavelength range of the fiber surface plasmon resonance(SPR) temperature sensor and realize the wavelength division multiplexing type multi-channel fiber SPR temperature sensor, by comprehensively investigating the influence of liquids with different thermal-optical coefficients and solid packaging materials on the performance of fiber SPR temperature sensor, a dual-channel fiber SPR temperature sensor based on liquid–solid cascade encapsulation was designed and fabricated. The liquid temperature sensing stage encapsulated in capillary worked in 616.03 nm–639.05 nm band, the solid sensing stage coated with pouring sealant worked in 719.37 nm–825.27 nm band, and the two stages were cascaded to form a fiber dual-channel temperature sensor. The testing results indicated that when the temperature range was 35℃–95℃, the sensitivity of two-stage temperature detection was -0.384 nm/℃and -1.765 nm/℃ respectively. The proposed fiber sensor has simple fabrication and excellent performance which can be widely used in various fields of dual-channel temperature measurement and temperature compensation.     

表面等离子共振金/钯复合膜氢敏传感器

提出了一种新颖的钯(Pd)/金(Au)复合膜表面等离子共振氢敏结构,与单一Pd膜氢敏传感器相比,具有可靠性好、灵敏度高和响应度大等特点。利用表面等离子共振理论建立了Au/Pd复合膜氢敏传感器的数学模型,并对Au/Pd复合膜氢敏传感器的灵敏度进行了数值模拟。数值模拟结果表明:基于Au(2nm)/Pd(20nm)复合膜氢敏传感器所获得的最佳灵敏度比单一Pd(20nm)膜氢敏传感器提高了49 4%。     

光纤表面等离子体波传感器中膜厚与共振波长关系的实验研究

利用表面等离子体共振效应，研究了金属镀层厚度对光纤表面等离子体波传感器的影响。在其它参量一定的情况下，不同金属膜层厚度的传感器对应着不同的共振波长，根据这一特性设计了分布式光纤表达等离子体波传感器。突出优点是能进行多点测量。     

Improved SPR technique for determination of the thickness and optical constants of thin metal films

A novel method with single-wavelength light is developed to determine the optical constants and the thickness of a thin metal film. It bases on a new geometry that consists of a coupling prism, a transparent coating layer directly deposited onto the prism base, a thin metal film to be detected, and the air. The attenuated total reflection technique is employed in our configuration to excite two different kinds of surface plasmon waves simultaneously. As a result, the reflection curve shows two obvious surface plasmon resonant dips. Using the Chen's et al. (Opt. Soc. Am. 71 189, 1981) method, we can obtain two sets of () and thickness of the thin metal film through one resonant dip (surface plasmon), then the real value can be determined through the other resonant dip (modified long-range surface plasmon). Compared to conventional double wavelength method and the double-medium technique (Yang et al. Appl. Opt. 27 11, 1988), the present single-scan method avoids both the ambiguity of different conditions caused by two-scan technique, and the dispersion problem with different light wavelength.     

亚波长周期性各向异性金属薄膜的等离子体共振特性

基于各向异性模型,运用全矢量的3维时域有限差分法（FDTD）,研究了在外磁场作用下,亚波长周期性各向异性金属薄膜的表面等离子体共振机制和特性,即由周期性穿孔形成的局域波导共振和由周期性结构引起的光子晶体共振效应。研究发现:当薄膜厚度一定时,两种等离子体共振模式都会随着外磁场的增大而向短波方向移动;而当外磁场一定、薄膜变厚时,周期结构因素引起的共振传输峰向长波方向转移,波导共振传输峰向短波方向转移;通过调控外加磁场的大小或方向可控制光通过金属薄膜的增强传输效应。     

颗粒膜厚度对表面传导电子发射的影响

制备了不同厚度下的C-Ti颗粒膜用作表面传导电子发射的阴极发射薄膜,研究了不同颗粒膜厚度对电子发射特性的影响。将所制备阴极器件加载不同电压幅值下的等幅三角波,对器件进行电形成,结果表明:颗粒膜厚度为69 nm的器件开启电压为32 V,在33 V时具有最大发射效率;颗粒膜厚度为855 nm的器件开启电压为15 V, 在23 V时发射效率最高;颗粒膜厚度为69 nm的器件所形成的电压范围和电子发射效率都明显高于颗粒膜厚度为855 nm的器件。     

金膜表面等离激元诱导邻巯基苯甲酸脱羧反应的表面增强拉曼光谱研究

贵金属纳米结构表面等离激元共振（SPR）因其广泛的用途而备受关注,它不仅可以催化某些特殊的表面反应,同时还能产生表面增强拉曼散射效应（SERS）,极大增强分子的表面拉曼信号,因此两者结合后可在纳米结构表面采用SERS光谱跟踪SPR催化反应。目前此类研究主要集中在氮氮（N═N）偶联,因此亟待拓展SPR反应种类及提高催化活性和效率。采用SERS光谱研究邻巯基苯甲酸（OMBA）分子在金纳米粒子单层膜（Au MLF）表面的脱羧行为。通过气液界面组装法制备“热点”分布均匀的金纳米粒子单层膜,以此作为基底,探讨了溶液pH值、激光功率及激光照射时长对该基底表面脱羧反应的影响。研究结果表明,吸附在Au MLF表面的OMBA分子在表面等离激元驱动下碱性和中性介质中发生脱羧基反应,生成苯硫酚（TP）,且碱性中反应活性大于中性溶液。在酸性介质中几乎不发生脱羧反应。较强的激光功率,脱羧反应的活性越高;产物SERS强度的增加与激光照射时间成线性关系,时间延长可提高脱羧反应的产率。这为拓展SPR驱动的光催化反应及深入理解其反应机理提供了实验依据。     

颗粒膜厚度对表面传导电子发射的影响

制备了不同厚度下的C-Ti颗粒膜用作表面传导电子发射的阴极发射薄膜,研究了不同颗粒膜厚度对电子发射特性的影响。将所制备阴极器件加载不同电压幅值下的等幅三角波,对器件进行电形成,结果表明:颗粒膜厚度为69 nm的器件开启电压为32 V,在33 V时具有最大发射效率;颗粒膜厚度为855 nm的器件开启电压为15 V, 在23 V时发射效率最高;颗粒膜厚度为69 nm的器件所形成的电压范围和电子发射效率都明显高于颗粒膜厚度为855 nm的器件。     

玻璃基片上SiO_2膜层厚度的测量方法

钠钙玻璃基片在液晶显示器件（ＬＣＤ） 等制造业中得到了广泛的应用。为防止基片中的碱金属离子扩散到器件的工作介质中,进而影响其化学稳定性和使用寿命,一般要在基片表面镀上一定厚度的ＳｉＯ２ 膜层,以便起到阻挡层的作用。基于Ｐ 蚀刻剂对ＳｉＯ２ 膜层和基片有显著不同的蚀刻速度,提出了一种测量玻璃基片上的ＳｉＯ２ 膜层厚度的方法,即：利用表面轮廓仪,在测量三个不同的蚀刻数据后,计算出ＳｉＯ２ 膜层的厚度。以用射频溅射法制备的ＳｉＯ２ 膜层为样品进行了测量,具体的实验数据证实了该方法的可靠性和有效性     

膜层厚度对金属薄膜光学常数的影响

从麦克斯韦方程出发,可以得到超薄金属膜层光学常数n、k与其厚度有关系的理论依据。采用电阻热蒸发和电子束热蒸发的方法在K9玻璃基底上分别沉积了不同厚度的Cu膜、Cr膜、Ag膜,由椭偏法检测、Drude模型拟合,获得了不同厚度Cu膜、Cr膜、Ag膜光学常数n、k随波长λ的变化规律。超薄金属薄膜与块状金属的光学常数相差较大,随着薄膜厚度的增加,n、k值趋近于块状金属。通过对样品膜层吸收、色散特性的分析,发现连续金属薄膜在可见光波段对长波的吸收较大,而且相比于介质薄膜平均色散率高10mn～102nm量级。