基于量子级联激光光谱技术的HONO和N2O4气体检测

解析大气中HONO和N₂O₄的光化学循环及其来源,需要对其质量分数进行准确测量,而质量分数测量的前提是吸收线参数的准确度量。采用7.8μm室温连续量子级联激光器和长光程多次反射吸收池对实验产生的HONO和N₂O₄气体进行了同时测量,确定了两种气体的吸收线频率。根据已知的1280.4 cm^-1处trans-HONO的吸收线强,计算得到trans-HONO的质量分数为(0.72±0.04)×10^-6,相应的系统最低检测限为(11.15±0.50)×10^-9。利用中红外量子级联光谱技术同时对HONO和N₂O₄进行分析研究,所得到的谱线参数也为HONO和N₂O₄质量分数的实时监测、化学反应过程的分析等提供了重要的依据。     

H2（V=3）+H2（He）碰撞中的转动能量转移

激发态Na₂与H₂碰撞,使H₂（V=3,J=3）得到布居,在H₂和He总气压为800 Pa及温度为700 K的条件下,利用相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）光谱技术研究了H₂（3,3）与H₂（He）间转动能量转移过程.改变CARS激光束与激发Na₂的激光之间的延迟时间,测量He不同摩尔配比时H₂（3,J）态CARS谱强度的时间演化,得到H₂（3,3）的总弛豫速率系数分别为k_3,3^H₂=（21士5）×10^-3cm³·s^-1和k_3,3^H_e=（5.6士1.6）×10^-13cm³·s^-1.测量H₂（3,J）各转动态的相对CARS谱强度,由速率方程分析,得到H₂（3,3）+H₂→H₂（3,J）+H₂中,对于J=2,4,转移速率系数分别为（11±4）×10^-13cm³·s^-1和（8.2±3.1）×10^-13cm³·s_<sup>-1.在H₂（3,3）+He→H₂（3,J）+He中,对于J=2,4,转移速率系数分别为（3.1±1.2）×10^-13cm³·s^-1和（2.1士0.7）×10¹³cm³·s^-1.对于H₂（3,3）,单量子弛豫|△J|=1约占该态总弛豫率的90%.     

1.39 μm附近H2O谱线参数测量及其在燃烧动力学中的应用

将可调谐半导体激光吸收光谱技术应用于高温气体浓度在线检测,谱线参数的准确性非常重要。为利用红外波段进行燃烧生成H₂O的浓度在线测量,需要实验校准H₂O的谱线参数,尤其是Ar加宽系数,该系数对燃烧反应速率测量和机理验证至关重要。采用半导体激光器作为光源,结合实验室搭建的谱线参数测量系统,采集了1.39 μm波段附近H₂O的4条吸收谱线信号,获得了谱线线强、自加宽系数和N₂加宽系数,与HITRAN数据库和文献结果进行了对比,均吻合较好。首次系统地获得了该波段谱线的Ar加宽系数。在谱线参数确定基础上,获得了在反射激波高温条件下H₂/O₂/Ar燃烧生成H₂O的浓度随时间的演变曲线,验证了相应燃烧动力学机理。结果为利用该波段进行含氢燃料燃烧过程H₂O浓度测量及相关高温燃烧动力学研究提供了可靠的实验依据。     

基于紫外吸收光谱技术的混合气体SO2和H2S浓度的实时监测

采用紫外波段吸收光谱检测技术,实现了SO₂和H₂S混合气体各组分浓度的实时监测。在实验中选用氘灯为测试光源,MAYA2000Pro光谱仪用于采集数据。基于光谱的峰谷特性,选择吸收光谱上波长非常接近的两个来推导SO₂气体的浓度公式,该方法可以忽略其他气体散射和吸收的影响。H₂S气体的吸收光谱可以通过减去混合气体中相应的SO₂气体吸收光谱获得。在常温常压下,H₂S气体的浓度可以从H₂S气体的吸收光谱的吸收峰获得。混合气体的测量精度约为1×10^-6(1 ppm)。基于上述方法,实现了混合气体SO₂和H₂S浓度的实时监测。     

2μm波段高灵敏度离轴积分腔装置实际大气CO2测量

利用分布反馈式(DFB)二极管激光器为光源, 搭建了一套2 μm波段的离轴积分腔输出光谱装置. 利用高纯甲烷气体, 测量了腔镜反射率随腔内气体压力 变化的规律. 当腔内压力为3.59 kPa 时, 标定的镜面反射率为0.99865, 在此条件下, 基长55 cm 的离轴积分腔实现了407.4 m的吸收光程. 选取CO₂ 在4993.7431 cm^-1处的吸收谱线对实际大气中的CO₂浓度进行了测量, 探测限为0.53 ppmv (1σ), 利用小波去噪对光谱信号进行了去噪处理, 信噪比提高了80%, 探测限提高到0.29 ppmv(1σ). 利用搭建的装置在实验室内测量了从上午9时到中午12时实际大气中CO₂的浓度, 并与H₂O/CO₂分析仪进行了同时观测与对比分析, 初步验证了测量装置的可靠性.     

PHOTO-ACOUSTIC MEASUREMENTS OF WATER VAPOR ABSORPTION COEFFICIENT IN UV SPECTRAL REGION

Data on the absorption coefficient of H₂O in binary mixture with N₂ in UV region of spectra are presented. With the use of the high sensitivity photoacoustic spectrometer, the following values of the absorption coefficient were found: 2.3×10^-9cm^-1·Pa^-1(λ=255 nm), 0.9×10^-9 cm^-1·Pa^-1(λ=271 nm), and 1.6×10^-9cm^-1 ·Pa^-1(λ=289 nm).     

基于可调谐半导体激光吸收光谱的H2O分子光谱参数测量研究

气体分子吸收谱线的光谱参数是影响吸收光谱测量精度的重要因素,分子光谱数据库中收录的光谱参数大都具有较大的不确定度,用以测量气体温度等参数时会产生较大的测量误差。为了获得可用于燃烧场诊断的H₂O谱线的光谱参数,采用时分复用技术,在温度、压强和H₂O组分浓度可控的环境中对1.4 μm附近的吸收光谱开展了研究。对7 185.60和7 454.45 cm-1两条H₂O谱线的线强度、展宽系数及其温度指数等光谱参数进行测量,实验结果表明,两条谱线的线强度测量值与数据库中的值偏差分别小于2.61%和4.65%,不确定度都小于4%。     

利用可调谐半导体激光光谱技术对含尘气体中NH3的测量

利用可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）并结合波长调制，在近红外波段1531.7nm处对常温常压下的NH₃进行浓度测量.在10m的长程吸收池内得到了25×10^-6的浓度信号，并且在25×10^-6—400×10^-6浓度范围内二次谐波信号与浓度具有良好的线性关系.讨论了粉尘颗粒对于二次谐波信号的干扰，并提出了利用激光强度线性拟合解决颗粒对气体测量干扰的方法. 关键词： 可调谐半导体吸收光谱 波长调制 3浓度测量')" href="#">NH₃浓度测量 颗粒影响     

ThO+/0/-2不同电荷态对N2O氧化CO反应的影响

本文采用密度泛函理论,对ThO^+/0/-₂团簇参与CO与N₂O间氧化还原反应(CO+N₂O→CO₂+N₂)的机理展开研究,探讨钍氧团簇所带的电荷对该反应的影响.研究表明：ThO^+/0/-₂在反应中主要起传输氧原子的作用,其中ThO⁺₂与CO的反应以及ThO^+/0/-与N₂O的反应都为热力学上的放热反应,而ThO^0/-₂与CO的反应为热力学上的吸热反应.随着电荷态的改变,ThO^+/0/-₂与CO反应的总能垒(E_b)与总驱动力(-ΔG)有较大差异.因此,通过改变ThO₂的电荷态能调节其对CO/N₂O反应的催化活性,综合考虑,ThO⁺₂对...     

3Cu(IO3)2·2H2O晶体的电子结构研究

本文测定了3Cu(IO₃)₂·2H₂O球晶的电子吸收光谱,吸收峰位于9140cm^-1和15250cm^-1。首次观察到了高达6110cm^-1的低对称晶场分裂。吸收曲线经Gauss分解可得到八个Gauss型吸收峰,分别位于8590,10690,10870,12190,13500,14510,15330和16500cm^-1。测量其EPR谱可得g=2.141±0 关键词：     

波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)在线监测大气CO浓度

波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)同时具有直接吸收光谱(DAS)可测量吸收率函数和波长调制光谱(WMS)高信噪比的优点,本文首先采用WM-DAS光谱,在50 cm光程和室温低压下,CO分子近红外4300.7 cm^-1谱线吸收率检测限低至4×10^-7(200 s);然后结合120 m长光程Herriott池,在室温大气压下,吸收率函数拟合残差标准差达到5.1×10^-5(1 s).最后利用长光程WM-DAS测量系统,对不同浓度(体积分数为0.44×10^-6—9.6×10^-6)CO进行了动态测量,并将其与腔衰荡光谱(CRDS)进行比较;实验结果表明:本文采用的长光程WM-DAS与CRDS方法测量结果相同,其中长光程WM-DAS系统CO浓度检测限低至0.9×10^-9(200 s),系统简单且测量速度远快于CRDS.与此同时,利用建立的长光程WM-DAS测量系统连续监测1个月时间内大气痕量CO浓度及其变化趋势,测量结果与中国环境监测总站测量结题高度一致.     

Rb(62D)原子与基态Rb原子,H2分子碰撞转移截面

本文用荧光法测量Rb(6²D)原子与基态Rb原子,H₂分子碰撞转移截面。结果表明:Rb(6²D)-Rb(5²s)转移截面为σ_fs=67×10^-14cm²,σ_tr=4.3×10^-14cm²,Rb(6²D)—H₂转移截面为σ_fs 关键词：     

Paul阱中基态低能多离化Fen+(n=1—3)离子的存储及反应特性

利用垂直交叉的激光束在Paul阱中溅射固体铸铁（FeC）靶，产生了低能多电荷铁离子 Feⁿ⁺(n=1—3), 得到了Fe³⁺离子在本底气压为3.0×10^-7 Pa下的衰减速率（0.96 s^-1）以及在1.3×10^-5 Pa下和中性气体分子N₂的反应产物. 关键词： Paul阱 低能多离化离子 反应特性     

利用Townsend放电测定N2(A3∑u+)亚稳态分子的扩散系数和猝灭速率常数

在纯N₂气体中,利用Townsend放电方法,对N₂(A³∑_u⁺)亚稳态分子的扩散系数D_m和猝灭速率常数K_q的测定进行了研究。分别得到:D_m=128cm²/s,K_q=8.1×10^-19cm³/s。 关键词：     

Tm3+/Yb3+共掺铋碲酸盐玻璃中的高效蓝色上转换荧光

制备了高折射率Tm³⁺/Yb³⁺共掺杂铋碲酸盐玻璃，利用棱镜耦合法测量出玻璃在632.8和1550nm波长处的折射率分别为2.0365和1.9795. 对玻璃的吸收、荧光和红外透过光谱展开了测试与分析，根据Judd-Ofelt理论对吸收光谱进行拟合，求得Tm³⁺的振子强度参数Ω_t(t=2，4，6)分别为3.90×10^-20, 2.03×10^-20和9.03×10^{-2 关键词： 3+}/Yb³⁺共掺')" href="#">Tm³⁺/Yb³⁺共掺 铋碲酸盐玻璃 光谱参数 上转换荧光     

TeO2-Nb2O5-BaCl2玻璃的结构及光学性能研究

用传统熔融法制备了一种新型的氧氯碲酸盐玻璃:（90-x）TeO₂-10Nb₂O₅-xBaCl₂（x=10,20,30）,用密度比重天平、显微拉曼光谱仪、红外-可见-紫外分光光度计和棱镜耦合仪研究了组分变化对玻璃密度、结构、光学性质、折射率和色散的影响.研究结果表明:随玻璃中BaCl₂含量增加,玻璃密度出现了先增大后减小的现象;玻璃结构中双三角锥体[TeO₄]量减少,三角棱锥体[TeO₃]量增加;玻璃的折射率逐渐减小.新型的氧氯碲酸盐玻璃具有较高的线性折射率n_max=2.02259,非线性折射率N₂=6.8×10^-12esu与三阶非线性极化率χ^（3）=3.7×10^-13esu.制备的新型碲酸盐玻璃在可见和中红外光谱区具有高透过,在近紫外光谱区具有明显的吸收截止波长,且随BaCl₂含量增加吸收截止波长发生了明显的蓝移现象.利用经典的Tauc方程计算了玻璃样品的直接跃迁光学带隙和间接跃迁光学带隙,玻璃的光学带隙随BaCl₂含量增加而增大.     

基于MAX-DOAS测定大气紫外波段水汽的吸收及其对DOAS反演影响的评估

大气水汽的吸收强度从微波区域到可见蓝光区域逐渐降低,然而在紫外波段的吸收却经常被人忽略。多轴差分吸收光谱（MAX-DOAS）技术是一种被动光学遥感技术,可以同时反演气溶胶、多种痕量气体（如NO₂,SO₂,HCHO,HONO等）以及水汽,常用于区域大气立体分布及输送监测,具有成本低、时间分辨率高、稳定、可实时监测等特点。水汽是一种重要的温室气体,在紫外波段反演一些痕量气体时水汽的吸收经常不被考虑,可能对紫外波段痕量气体的反演造成影响,从而产生系统误差。介绍了基于MAX-DOAS对紫外波段大气水汽的反演,于2020年6月1日—9月24日在西安乾县进行观测,通过选取最优反演波段,并将反演结果与可见蓝光波段的水汽进行对比,证实了紫外波段存在水汽吸收,评估了紫外水汽的吸收对同波段痕量气体反演的影响。首先,根据不同拟合波段反演的水汽均方根误差（RMS）以及水汽和O₄的吸收截面情况,选取紫外和可见蓝光波段水汽的最优反演波段分别为351～370和434～455 nm。其次,通过DOAS拟合得到紫外和可见蓝光波段O₄和H₂O的对流层差分斜柱浓度（DSCD）, 分别将紫外和可见波段的O₄ DSCD和H₂O DSCD做相关性分析,两个波段O₄ DSCD的相关系数r=0.85,H₂O DSCD的相关系数r=0.80。为消除不同波段的辐射传输差异,将同波段的H₂O DSCD和O₄DSCD作比值,两个波段H₂O DSCD/O₄DSCD的相关系数r=0.89。紫外和可见蓝光波段H₂O DSCD/O₄DSCD的高相关系数表明,即使在相对沿海城市水汽浓度较低的西安市,在363 nm附近的紫外波段同样存在水汽吸收,这将会对采用DOAS技术在紫外波段反演其他痕量气体造成影响。最后,分别对可能受紫外波段水汽吸收影响的气体（O₄,HONO和HCHO）进行DOAS反演误差评估,紫外波段水汽的吸收将使O₄ DSCD,HONO DSCD以及HCHO DSCD在DOAS拟合过程中增加,分别对应于+1.16％,+8.55％和+9.04％的变化。     

Yb:Y2－2xLa2xO3激光透明陶瓷的光谱性能

对一种低温易烧结的Yb:Y_2-2xLa_2xO₃激光透明陶瓷的光谱性能进行了初步研究，Yb:Y_2-2xLa_2xO₃激光透明陶瓷具有宽的吸收带和大的吸收截面，在最强的吸收峰977nm处吸收截面达4.0×10^-20cm²；其荧光发射寿命为1.1ms，发射截面在1033nm处为1.0×10^-20cm²，在1077nm处为0.7×10^-20cm².Yb:Y_2-2xLa_2xO₃陶瓷的各项光学性能指标接近或达到单晶的指标. 关键词： 氧化镧钇 激光陶瓷 低温烧结 光谱性能     

用高压显微光谱系统测量流体静压力对非晶态As2S3光学吸收边的影响

用金刚石对顶砧高压显微光谱系统在0—66kbar的流体静压力范围内测量了a-As₂S₃的光学吸收达随压力的移动特性。发现a-As₂S₃的光学吸收边随压力的增加而迅速红移。在计算机上用最小二乘法对实验点进行了拟合,结果得出吸收边和压力之间的关系为:E_g(P)=E_g(0)-1.31×10^-3P-3.91×10^-4P²+4.04×10^-6P³值得注意的是|dE_g/dP|和压力之间的关系经历了一个先是增大,然后再减小以至于趋于饱和的过程。这和Weinstein等人先前的实验结果是有所不同的。 关键词：     

H2O在SrTiO3-(001)TiO2表面上吸附和解离的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论研究了0.25单层（ML）,0.5ML,0.75ML和1ML吸附率下H₂O在SrTiO₃-（001）TiO₂表面上的吸附行为.比较了不同吸附率下分子吸附和解离吸附的稳定性,利用微动弹性带（nudged elastic band）方法计算了H₂O的解离势垒.结果表明：在低吸附率（0.25ML和0.5ML）时,H₂O表现为解离吸附;在0.75ML吸附率下,分子吸附和解离吸附同时存在;而在全吸附（吸附率为1ML）时,分子吸附更稳定.基于对H₂O分子与表面之间以及H₂O分子之间的电荷转移和相互作用的分析,讨论了吸附率对H₂O吸附和解离的影响. 关键词： 2O')" href="#">H₂O 吸附 3-（001）TiO₂表面')" href="#">SrTiO₃-（001）TiO₂表面 密度泛函理论