光学薄膜热膨胀系数的研究

光热位移偏转技术结合横向光热偏转技术可用于研究薄膜样品的热膨胀系数.本文以SiO_2、TiO_2、ZrO_2、MgF_2、ThF4等单层光学薄膜为例.报道相关的实验方法及实验结果.     

合肥光源BPM真空室位移的测量与分析

合肥光源电子储存环的束流水平轨道存在缓慢漂移现象,本文针对这一现象进行了束流位置检测器(BPM)真空室形变、位移和温度等参数的测量.通过这些测量,分析了BPM真空室的形变、位移、温度以及束流轨道漂移与束流流强的关系,对束流水平轨道的漂移现象做出合理的解释,即导致轨道水平漂移的主要原因是同步光热效应导致BPM真空室水平移动,提出了采用补偿方法对BPM的轨道测量值进行实时修正,从而提高了慢速轨道反馈系统有效性.     

合肥光源BPM真空室位移的测量与分析

合肥光源电子储存环的束流水平轨道存在缓慢漂移现象, 本文针对这一现象进行了束流位置检测器(BPM)真空室形变、位移和温度等参数的测量. 通过这些测量, 分析了BPM真空室的形变、位移、温度以及束流轨道漂移与束流流强的关系, 对束流水平轨道的漂移现象做出合理的解释, 即导致轨道水平漂移的主要原因是同步光热效应导致BPM真空室水平移动, 提出了采用补偿方法对BPM的轨道测量值进行实时修正, 从而提高了慢速轨道反馈系统有效性.     

脉冲激光光热失调技术

将脉冲激光作为加热光引入光热失调测量技术中,提出了脉冲激光光热失调测量技术,介绍了其基本原理,分析了脉冲激光光热失调测量技术用于测量光学薄膜微弱吸收的可行性.实验以532 nm的高反射光学薄膜为样品,采用波长为632.8 nm的探测光,研究了脉冲激光光热失调技术信号振幅的时间特性以及最大信号幅值与样品表面加热光能量密度、加热光斑与探测光斑相对位置的变化关系.研究结果表明,光热信号随时间先增大后减小,而随表面加热光能量密度的提高而增大,当样品表面加热和探测光斑重合时光热信号最大.     

合肥光源BPM真空室位移监测系统

 合肥光源(HLS)电子储存环的束流水平轨道存在缓慢漂移现象,导致轨道水平漂移的主要原因是同步光热效应导致束流位置检测器(BPM)真空室水平移动。为抑制这种现象而研制的合肥光源BPM真空室位移监测系统,利用光栅位移传感器实时监测全环24个BPM真空室的位移,并将数据反馈至HLS控制系统,由控制系统对BPM的轨道测量值进行实时修正,从而提高了慢速轨道反馈系统有效性。     

微型光热驱动机构的光热膨胀理论模型与实验研究

提出和发展了一种基于微尺度光热膨胀效应的微型光热驱动机构.建立了膨胀臂的微尺度光热传导与膨胀的物理模型,利用有限元分析和数学物理方法,推导出膨胀臂的一维温度分布表达式及光热膨胀量和偏转量的计算公式.利用准分子激光微加工系统设计制作了一个长度为1200?μm 的微型光热驱动样机,根据激光和样机的相关参数,计算得到光热膨胀量与激光功率之间的理论关系曲线.实验结果表明,微型光热驱动机构的光热偏转量（对应于膨胀量）与照射到膨胀臂上的激光功率近似成线性关系,实验曲线与理论模型及计算结果符合良好.在理论和实验研究基础上,作为光热微驱动的应用实例,设计并加工制作了一个双向微开关型光热驱动机构,并通过实验实现了双向微开关功能. 关键词： 光热膨胀臂 微驱动机构 光热传导模型 激光     

光学薄膜的光热偏转信号分析

本文给出了透明基体上的单层薄膜在激光辐照下的温度分布和光热形变偏转信号的理论表达式。通过数值计算,分析了偏转信号与薄膜参数、基体参数以及调制频率之间的关系,用反射式光热偏转装置对光学薄膜的光热偏转信号进行了实验研究。结果表明,理论计算和实验结果是一致的。     

GaP材料热导率的测量

针对目前用于半导体材料掺杂浓度纵向深度分布测量用的方法，如Ｃ－Ｖ法、电化学法等方法对样品造成的损伤或污染，本文提出一种非接触式的光热法测量技术。并结合室温下光热法测得的实验数据计算了ＧａＰ∶Ｎ多层材料中不同杂质浓度下的热导率，获得热导率随半导体内掺入的杂质浓度增加而减小的关系。这一结果与现有用光热法测量单层结构的半导体材料得到的规律相符合，从而表明了用光热法对层状半导体材料进行掺杂浓度纵向分布测量的可行性；同时还讨论半导体内临近层间结晶程度的差异对光热信号幅度造成的影响。     

脉冲光热光束偏转测定导温系数

从理论上推导了脉冲光热光束偏转瞬态信号与导温系数关系,表明可由脉冲光热光束偏转信号测定热物性的重要参数之一——导温系数。实验上测量了蒸馏水、有机玻璃、光学玻璃的导温系数。本方法的特点是非接触瞬态测定。     

光热偏转光谱法的研究

为了建立棱镜型光热偏转光谱法的理论框架,采用棱镜的光色散特性研究了激励光源对待测样品表面周期性照射情况下的探测光偏转角与光热信号之间的解析关系。得到了棱镜型样品表面周期性变化的偏转角表达式。实现结果表明,该方法比传统型光谱法具有理论模型简单、实验容易实现、分辨率高、灵敏度高等优点。     

有机和常规种植条件下樱桃番茄的营养物质含量与矿物元素ICP-AES分析

近年来随着一系列食品安全事件的发生,人们越来越关注食品安全问题。有机食品被认为是一种安全和有益于环保的食品,需求量逐年增加。采用电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)法对有机樱桃番茄和常规生产的樱桃番茄的Ca,Mg,K,Zn,Fe,Mn等必需元素和Cu,Cd和Pb等重金属元素含量进行了测定,同时对水分含量、总可溶性固形物、可溶性总糖、维生素C等含量进行了测定。结果发现有机栽培番茄中K、Ca和Zn的含量较常规栽培的分别高出4.52%,129.81%和65.43%,Mn的含量较常规栽培番茄低11.22%差异显著(α=0.05)。有机番茄中有益金属Mg,Fe与有害重金属Cu,Pb,Cd的含量与常规栽培的差异都不显著。有机栽培与常规栽培的番茄中可溶性糖、维生素C的含量亦都没有显著差异, 但可溶性固形物、可溶性蛋白含量显著高于常规栽培的番茄。本文通过研究两种樱桃番茄营养成分和矿物元素含量的不同,为有机蔬菜的品质和安全性提供理论数据。     

Quenched! The ISABELLE Saga, I

The story of ISABELLE, a colliding-beam accelerator conceived in 1971, officially approved in 1978, partially constructed, and terminated in 1983, is an important episode in the history of post-World War II science in the United States.The events surrounding its planning, construction, and termination reveal much about the ambitions, strategies, and tensions of American high-energy physicists, their collaborations and rivalries, and the difficulties of funding and constructing a large scientific facility in the age of Big Science. In this article, the first of two parts, I cover the period up to the beginning of construction in 1978. I place ISABELLE in the context of the early history of colliders, outline the physics goals that motivated the machine, and describe the research and motivations behind its innovative but ultimately problematic superconducting magnet design. I cover the key technological and administrative steps that the laboratory took to get the project underway and steer it past several review committees. I also treat some of the conflicts within the laboratory, and between Brookhaven and other laboratories, especially Fermilab, that hampered the project. Robert P. Crease is a Professor in the Department of Philosophy of Stony Brook University in Stony Brook, New York, and historian at Brookhaven National Laboratory.     

农用地土壤As元素与叶片光谱特征关系研究

重金属污染是土壤环境污染中亟待解决的问题之一,重金属通过土壤向植物富集,危及人体健康,对生态环境产生巨大隐患。传统的土壤污染监测以化学方法为主,不仅费时费力且监测范围有限,而基于植被高光谱技术的土壤重金属监测方法能够快速准确地获取土壤重金属含量,突破植被屏障,提高土壤重金属监测效率。近年来,国内外许多学者致力于使用盆栽实验定量研究土壤污染物对植物光谱特征影响,而野外环境下的实验研究相对缺少,因此建立合适准确的野外土壤重金属预测模型具有重要意义,为改善耕地土壤质量提供参考。以北京市优势经济果树桃树为研究对象,在研究区均匀设置了50个采样点,利用FieldSpec 4便携式地物波谱仪测量桃树叶片光谱数据,同时采集土壤样本带回实验室检测分析获得土壤重金属含量数据。通过分析不同污染下桃树叶片在重金属胁迫下的叶片光谱特征,计算不同土壤重金属与叶片光谱之间的相关关系,确定土壤As元素与光谱反射率相关性更大,因此选择土壤As元素计算其与不同植被指数之间的相关系数,并用合适的植被指数构建土壤As元素预测模型。结果表明：污染区桃叶光谱反射率总体上比背景区的光谱反射率更高,其中760~1 300 nm波长范围内对土壤重金属更加敏感,土壤重金属对叶片红、蓝、黄边位置干扰不明显,对红、蓝、黄边斜率敏感,且均呈正向相关性。光谱反射率与土壤Cr,Cu和Hg元素相关性较弱,与As,Pb和Cd元素在某些波段范围内达到0.1级显著相关,且总体相关曲线趋势相同,相关性大小依次排序为As>Pb>Cd。以相关性更强的土壤As元素与植被指数进行相关分析表明,土壤As元素与PRI1和PRI3均显著相关。使用SPSS数据分析软件以PRI1和PRI3为自变量,土壤As元素为因变量分别进行回归分析,检测结果发现,PRI3的指数预测模型(y=e43.644x-39.386, R2=0.937, RMSE=0.161)效果最好且具有更好的稳定性。     

基于BCR和HG-ICP-AES的矿区土壤重金属污染特征分析

建立了基于BCR法(连续提取法)和HG-ICP-AES技术的土壤重金属形态含量的检测方法。在选定的实验条件下,HG-ICP-AES对Hg, Pb和As的检测限分别达到0.6,1.5和0.8 ng·mL-1。对国家标准沉积物样品中Hg,Pb和As的含量进行对照测定,检测结果与推荐值一致,标准物质中Hg, Pb和As多次重复测定的RSD均<8%。应用本法实测了湘西某有色金属矿区土壤中Hg, Pb和As各形态的含量,发现矿区土壤中Hg, Pb和As均以残渣态为主,有机态和Fe-Mn氧化态次之,酸交换态含量较少;与对照区相比,矿区土壤中酸交换态、Fe-Mn氧化态、有机态、残渣态Hg, Pb和As的含量分别增加1.2, 3.0, 47, 272倍(Hg); 1.2, 4.6, 8.1, 4.5倍(Pb); 1.5, 2.9, 3.3, 2.2倍(As); 表明湘西矿区土壤同时存在Hg, Pb和As的复合污染。     

近五年我国近红外光谱分析技术研究与应用进展

评述了我国近五年来(2009年—2013年)近红外光谱分析技术的研究与应用进展,内容涉及软硬件研发、方法研究、以及诸多领域的应用开发等方面,并对今后我国近红外光谱技术的发展方向提出了建议。引用文献209篇。     

半干旱采煤塌陷不同应力区典型植物高光谱特征分析

利用高光谱反演、监测植被生长状况的基础是光谱特征识别。以半干旱采煤塌陷区为样地，利用Field Spec 3地物光谱仪与SPAD-502叶绿素仪同步采集采煤地表塌陷形成的不同应力区(非采区、中性区、拉伸区、压缩区)典型植物叶片光谱反射率与叶绿素含量(SPAD值)，分析典型植物相同应力区SPAD值升高其光谱特征的变化，对比不同应力区典型植物SPAD值较高与较低时光谱特征的差异，并借助Matlab软件深入研究不同应力区典型植物SPAD值与差值指数、归一化指数的相关关系。结果表明：(1)不同应力区同种植物光谱曲线随着SPAD值不同变化规律相异，可见光波段区分明显，其余波段受应力影响的区域样本SPAD值不同，反射率比非采区波动更为剧烈与无序。可见光波段，糙隐子草、柠条、杨树、油蒿SPAD值低的样本光谱曲线绿峰缺失，SPAD值升高，绿峰出现但位置红移，SPAD值高于30时，为典型植被光谱曲线，油松样本SPAD值越高反射峰值越小；受应力影响的区域SPAD值低的样本谷、峰、边特征参数缺失更多，光谱变化规律不强。(2)400～700 nm波段，不同应力区糙隐子草、油蒿、油松、柠条样本SPAD值较低组反射率显著高于较高组，杨树样本相反；780～1 350 nm波段，拉伸区的糙隐子草、非采区的油蒿和柠条、压缩区的油松和杨树样本SPAD值较高组与较低组的反射率差异小；相较于非采区，受应力影响的糙隐子草、油蒿、柠条样本在所测波段SPAD值较高组与较低组的同波段反射率差值显著减小。(3)受应力影响的区域样本SPAD值与光谱指数相关性较之非采区在某些波段大面积增强。与非采区相比，中性区的油蒿、油松、柠条、杨树样本SPAD值与光谱指数的最大相关系数值均增大，糙隐子草相反；非采区植物SPAD值与NDVI最大相关系数均高于DI，波段组合多位于近红外，受应力影响区域的样本最大相关系数多数位于可见光波段。本研究为矿区不同应力区典型植物高光谱波段识别与植物健康状态监测、矿区生态环境精准治理提供了理论支撑。     

基于Roujean和Ross-Li模型算法的不同户外光照南疆冬枣BRDF特性研究

不同光照下,如何消除或减小反演数据差异,提高检测精度,是目前南疆冬枣户外检测中遇到的一大难题,因此通过用高光谱相机获得的南疆冬枣二向反射分布函数（BRDF）测量值,采用最小二乘法拟合Roujean模型和Ross-Li模型的参数,最后对比Roujean模型和Ross-Li模型反演的结果,提出何种天气何段波长用何种模型反演效果最好的建议,实验结果表明：（1）多云天气,反演南疆冬枣线偏振度（Dolp）时,Ross-Li模型的R2是0.974 8,Roujean模型的R2是0.969 9;反演南疆冬枣强度分量时,Ross-Li模型的R2是0.972 3,Roujean模型的R2是0.974 9。阴天反演南疆冬枣Dolp时,Ross-Li模型的R2是0.965 1,Roujean模型的R2是0.977 8;反演南疆冬枣强度分量时,Ross-Li模型的R2是0.942 0,Roujean模型的R2是0.968 8。晴天反演南疆冬枣Dolp时,Ross-Li模型的R2是0.965 5,Roujean模型的R2是0.926 2;反演南疆冬枣强度分量时,Ross-Li模型的R2是0.928 5,Roujean模型的R2是0.833 1。整体反演的最佳方案是多云天气下的南疆冬枣Dolp用Ross-Li模型反演,强度分量用Roujean模型反演;晴天南疆冬枣Dolp和强度分量均用Ross-Li模型反演;阴天南疆冬枣Dolp和强度分量均用Roujean模型反演。（2）多波段反演的最佳方案是：多云天气下,反演南疆冬枣强度分量时,波长为1 000~1 100 nm范围,需用Ross-Li模型,波长为1 450~1 600 nm范围,需用Roujean模型,其余波段处两种模型均可;反演南疆冬枣Dolp时,在波长为1 300 nm附近,需用Ross-Li模型,其余波段处两种模型均可。阴天反演南疆冬枣强度分量时,在1 000~1 350 nm范围,需用Roujean模型,在1 600 nm附近,需用Ross-Li模型,其余波段处两种模型均可;反演南疆冬枣Dolp时,在1 000~1 350 nm范围,需用Roujean模型,在1 600 nm附近,需用Ross-Li模型。晴天反演南疆冬枣强度分量时,波长为1 000~1 350和1 600 nm附近,需用Ross-Li模型,其余波段处则无特殊要求;反演南疆冬枣Dolp时,在1 000 nm附近,需用Roujean模型,在1 600 nm附近,需用Ross-Li模型。探索出消除或减小反演数据差异的方法,为南疆冬枣户外检测提高精度奠定基础。     

青岛海藻重元素富集特性的SR-XRF分析及对海洋环境监测的应用

利用同步辐射X射线荧光 (SR XRF)定性和定量地分析了采自中国青岛海滨的 9种海藻 1 4个样品重元素的富集特性 ,发现不同种海藻重元素的富集特性有很大的差异。海蒿子对As和Sr,鸭毛藻对Br,海带对Ⅰ具有超富集能力。Mn/Fe峰强比的变化 ,是元素间拮抗的结果 ,与海水环境相关。测量了标样植物南极苔藓的检出限。定量地分析和比较了在青岛同一海滨分别于 1 985年和 1 999年采集的 5种海藻样品的XRF谱。1 999年采集的海藻的Fe ,Zn ,As,Br和Pb等元素含量明显上升 ,特别是海蒿子中的As和刺石松中的Pb分别增加了 1 55 %和 1 2 0 % ,结果说明了 1 4年来青岛海洋环境污染加重的趋势。     

胶磷矿中杂质赋存形式及酸解过程变化

我国中低品位胶磷矿量大、分布广,磷矿中杂质种类及含量对于磷石膏结晶及磷酸品质均有较大影响。以湖北某地区的典型低品位胶磷矿为原料,采用X射线光电子能谱仪、扫描电镜、能谱等方法,分析了磷矿及反应后磷石膏中的主要杂质种类及含量变化,并以此推测湿法磷酸过程中杂质的主要变化。结果表明磷矿中的主要成分是氟磷灰石和石英,杂质组分占比最高的分别是硅、铝、氟、镁,其中硅主要以石英和硅酸钙存在,氟主要存在于氟磷酸钙中,铝是以不同形式的铝硅酸盐存在的,而镁则是以MgF₂和部分硅酸盐存在。通过酸解反应,钙与硫酸根生成磷石膏,硅元素主要存在于固相石膏中,而铝、氟、镁则大部分进入到液相磷酸中,其中存在于固相中的硅则基本以石英形式存在,硅酸钙溶解于酸液中,铝主要以铝硅磷的化合物存在,氟则以氟硅化物形式存在,大部分的MgF₂溶解进入液相,磷石膏中镁主要以镁硅酸盐形式存在。通过磷矿中杂质存在形式及反应过程的变化研究,可以更好的明晰酸解过程中的体系变化,从而为磷石膏结晶过程的考察和控制提供理论基础。     

微波消解-ICP-AES测定鄱阳湖流域沉积物中微量元素

为了研究鄱阳湖沉积物中微量元素近几年来随季节、年度及沿程的变化情况,对2003年和2005年不同季节采集的鄱阳湖流域各采样点底泥进行了ICP-AES测定.结果表明,鄱阳湖沉积物中各元素的含量随着季节和年度变化而发生一定改变,枯水期普遍大于丰水期;南矶山2005年Cu和Pb含量较2003年有所降低;蔡家湾则与南矶山相反;姚公渡2005年Cu含量也较2003年低,Pb含量则高于2003年;与鄱阳湖流域底泥背景值相比,所测几个样点的Cu,Pb,Cr和Zn含量均在一定程度上超标;除大坞河外,其余各样点As含量均在背景值范围内;从饶河到鄱阳湖入湖口处,各元素含量呈逐渐降低趋势.文章提出的研究方法操作简便,效率高,劳动强度低.