用偏振荧光光谱表征乙醇-水团簇分子的取向行为

采用波长为236nm紫外光激励乙醇水溶液获得荧光光谱并对其偏振特性进行了研究.实验中分别改变入射光的偏振度，在300—400nm波段内进行荧光光谱、水平和垂直偏振荧光光谱检测.实验结果表明，当采用线偏振光照射乙醇水溶液时，其发射的荧光具有一定的偏振性，并计算了其偏振度.经理论分析得到了描述荧光偏振态的四个斯托克斯矢量，进而对该荧光的偏振状态进行了描述，通过对乙醇-水溶液的米勒矩阵的计算，对溶液中分子的取向特性进行了分析.本结果能对乙醇-水团簇分子的结构提供理论参考. 关键词： 荧光光谱 偏振光谱 斯托克斯矢量 米勒矩阵     

模拟溢油样品激光诱导荧光光谱的偏振特性研究

激光诱导荧光是海洋溢油探测的有效手段之一,但该技术的应用易受自然水体中叶绿素、CDOM等物质荧光信号的干扰。为了寻求排除自然水体荧光干扰的方法,基于532 nm连续激光器搭建了激光诱导偏振荧光实验装置,并针对六种不同密度的模拟溢油样品和自然水体开展了荧光光谱偏振特性研究。实验结果发现,与自然水体的荧光光谱不具有明显的偏振特性不同,所有模拟溢油样品的诱导荧光均具有明显的偏振特性,这一结论说明激光诱导荧光光谱的偏振特性可以作为排除叶绿素、CDOM等物质荧光干扰的依据。实验还发现,溢油样品的荧光偏振性质因样品种类而异。在线偏振光激发下,原油样品荧光偏振度随波长逐渐降低,其中重质原油样品偏振度降低幅度最大,轻质原油样品幅度最小,而柴油样品荧光偏振度没有明显变化;当周期性改变激发光的偏振状态时,所有模拟溢油样品的荧光偏振度随之发生趋势相同的周期性波动,中质样品荧光偏振度波动的幅度低于重质样品,但明显超过轻质样品。这一结果说明,模拟溢油样品诱导荧光偏振度的波长变化特性及对激发光偏振态的响应特性均与样品密度存在一定关联,其偏振特性可以作为辅助油种识别的重要参量。     

水云条件下大气偏振特性研究及其模拟分析

研究了水云光学特性对大气偏振特性的影响,对水云条件下大气偏振模式进行了仿真。使用基于蒙特卡罗法的矢量辐射传输模式,模拟350~700nm波长下大气偏振特性随水云的光学厚度、有效半径的变化趋势。通过计算450nm波长处不同太阳高度角下的全天空离散点的Stocks矢量,对水云下大气的偏振分布模式进行研究,并与晴朗大气下的天空光偏振度和偏振方位角模式进行分析比对。结果表明,波长越大,偏振度随水云光学厚度增大而减小的趋势越明显。随着有效半径的减小偏振度有一定程度的减小,但对短波波段影响较小。随着太阳高度角的增大,天空可探测区域整体偏振度下降。天空光的偏振度近0区域,会对其附近偏振方位角的准确性产生一定影响。水云天气下的大气偏振分布研究为偏振光导航传感器的实际应用提供了理论基础。     

海洋水色卫星紫外波段的偏振特性分析

针对水色卫星遥感器的紫外波段,利用海洋-大气耦合矢量辐射传输模型开展了355nm和385nm两个紫外波段大气顶(TOA)表观辐射的偏振特性分析。研究发现水色卫星紫外遥感器入瞳处光的偏振信号主要来源于大气分子散射,与仅考虑大气分子散射相比,气溶胶、水-气界面层和水体会减弱紫外遥感器入瞳处光的总偏振度(DOP)。在不同的大气顶观测方位下,上述两个波段紫外光的总偏振度变化范围在0%～70%之间。同水色卫星遥感器通常设置的412nm可见光波段相比,在同一条件下到达水色卫星紫外遥感器入瞳处的紫外光的偏振度变化不大。     

荧光光谱检测的酸性橙Ⅱ的研究

酸性橙Ⅱ在食品工业中是禁用添加剂.针对酸性橙Ⅱ的食品安全检测问题,报道了运用荧光光谱技术检测其水溶液的实验.实验表明,酸性橙Ⅱ水溶液在230～290nm波长激发下,310～390nm范围内产生荧光光谱,峰位波长在350nm,最佳激励波长为250nm;采用垂直偏振片(起偏角为0°)起偏照射样品,发现偏振荧光峰位不变,荧光峰强度随检偏角的增大而呈明显的线性递减关系.由实验数据计算得到荧光偏振度为0.783,表明分子具有一定确定取向;另外,分析认为酸性橙Ⅱ产生荧光,是由于分子中含有苯环和萘环结构吸收紫外光能量,以及氮键在光子作用下形成顺式异构体的激发单线态后,两者发射的光子所致.整个结果对酸性橙Ⅱ在食品中的违禁使用检测、特性表征、以及分子规律的更深入研究,有一定的参考价值.     

基于跃迁偶极矩取向特征研究乙醚溶液中分子的各向异性度

利用偏振荧光光谱和偏振激发光谱研究了乙醚溶液中荧光分子跃迁偶极距的取向特征.实验结果表明,在垂直线偏振光照射下,乙醚溶液发射出峰值位于305 nm的荧光谱,对应的最佳激励光波长为256 nm.由偏振激发光谱分析得到荧光体的吸收跃迁偶极矩和发射跃迁偶极矩间夹角α的变化规律,揭示了荧光去偏振过程：在粘性溶液中的荧光分子具有一定的偶极取向,α随激发光波长发生变化,当激发波长接近最佳激发光波长时,吸收跃迁偶极矩和发射跃迁偶极矩间趋于平行,荧光的退偏效果较弱,偏振度最大.研究结果能为分子空间取向特征的理论研究提供参考.     

高分辨大视场紫外-可见光偏振成像融合处理技术

采用蒙特卡罗方法对水云下大气的偏振态分布进行了仿真分析,所建立的水云大气环境在紫外360～400 nm波段的偏振度响应最大。采用紫外-可见光偏振成像技术对同一视场下的楼房、云和天空进行了偏振成像实验,并用霍夫变换分割方法对图像中的每个区域进行了统计分析,发现观测区域内无云区与云区的偏振角均值相对差为1.6%,偏振度均值相对差为-14%,证明了大气偏振角较偏振度稳健。紫外光和可见光在对云目标的偏振观测中存在互补性,采用拉普拉斯金字塔图像融合技术能够提高对大气目标的探测能力,验证了大视场高分辨紫外-可见光偏振成像技术在大气探测中的可行性和有效性。     

血液静态荧光偏振光谱研究

报道了用408 nm的LED偏振光诱导浓度为0.3%的人全血溶液在350800 nm波段的静态荧光偏振光谱,讨论了其光谱的结构特征和红移现象并给出了机理解释;检测了不同浓度全血溶液荧光偏振光谱中在490nm和610 nm附近处两个各主要荧光区的偏振度,实验结果表明,当血液浓度为1.0%时,在两个主要荧光区的偏振度分别为0.4796和0.4344,当浓度增加到8.0%时,相应的偏拓坟墓分别为0.2064和0.0538。研究了偏振度随浓度的变化规律,用能量转移理论分析了在不同荧光区、不同浓度下,血液中各荧光团之间的不同能量转换机理及偏振度的变化现象。研究结果对光诱导生物组织自体荧光诊断技术有一定的参考价值。     

乙醇和水分子形成配合物与荧光光谱特性研究

讨论了紫外光照射乙醇和水混合溶液的荧光光谱及其对应的激发光谱，认为乙醇和水分子混 合时会发生团簇形成新的分子从而成为能辐射荧光的物质.采用不同波长的紫外光照射乙醇 水溶液，计算了不同入射光的荧光量子产率，进而选取具有最高荧光效率的激励光照射不同 混合比率溶液，通过探测混合物所发射的荧光光子数目随乙醇和水混合比率的变化规律，研 究了团簇分子的可能类型，并利用荧光强度和吸收率的加和性计算了混合物的总吸收率和总 荧光光子数目，从而解释了乙醇水溶液的荧光光谱特征峰.结果可为乙醇和水分子形成的新 团簇分子研究提供实验和理论依据. 关键词： 乙醇-水配合物 荧光光谱 分子团簇 激发光谱     

水下多粒子场激光偏振特性研究

水中粒子偏振效应的变化对激光水下探测领域的研究具有重要意义。针对不同粒子多次散射对后向散射光强以及偏振度的影响规律问题,基于激光偏振特性理论,通过实验测量的方法,对比分析了线偏振激光入射不同气泡大小和不同气泡数密度形成的气泡幕、不同气泡幕所在距离、洁净水与混浊水、不同入射角度情况下回波信号在强度和偏振度特性上的差异性,验证了水下激光偏振特性变化用于激光水下探测领域的可行性。     

乙醇水溶液荧光发射的时域和频域特性研究

针对乙醇水溶液荧光发射的四个特征参量进行了研究,得出了该溶液发射荧光光子的时域和频域特征参量。发射光谱和激发光谱表明乙醇水溶液中含有三个结构不同的发光物质,其发射峰分别位于290 nm,305 nm和330 nm处,与其相对应的最佳吸收峰为265 nm,280 nm和236 nm。荧光强度随溶液中乙醇与水体积混合比的变化规律也证实了三种不同发光结构的存在。在荧光光谱峰值波长处分别监测其荧光强度随时间的衰变过程,将获得的荧光衰减动力学曲线采用指数方法拟合并进行解卷积处理,测试的荧光寿命分别对应8 ns,12 ns,25 ns。结合乙醇水溶液荧光发射的四个特征参量可以看出:乙醇分子和水分子发生团簇作用形成了三个新的分子结构从而可发射具有不同能量的荧光光子。该研究结果能为乙醇水分子的团簇结构研究提供参考。     

印度尼西亚化石树脂的光致发光特征研究

紫外灯下,化石树脂常见荧光现象,但其磷光现象仍有待表征与研究。将印度尼西亚产出的类似多米尼加蓝珀的化石树脂分为白色包体（Part Ⅰ）、暗色包体（Part Ⅱ）和基底（Part Ⅲ）三个部分,使用红外光谱确定其植物来源,借助三维荧光光谱仪表征化石树脂的光致发光现象（包括荧光和磷光）,并探讨印尼化石树脂发光现象随地质过程变化的规律。红外光谱中1 384,1 377和1 367 cm-1的振动峰表征所研究的化石树脂来源于龙脑香科植物。印尼化石树脂的Part Ⅰ~Ⅲ中均存在3种特征荧光峰：紫外区330～380 nm、近紫外区388 nm和蓝绿光区446,474和508 nm,分别可被235,330和440 nm光有效激发;进一步推测可见光区荧光来源于两种不同的发光物质,两者在白色包体、暗色包体和基底中相对含量不同。同时,暗色包体和基底的磷光最强峰在537 nm附近和磷光寿命长达100 ms,比白色包体的430 nm磷光峰更强且衰减时间更长,贡献了印尼化石树脂的黄绿色磷光。结合前人火山活动刺激树脂的产生和还原环境促进芳构化作用的观点,推测印尼化石树脂中白色包体、暗色包体和基底的三维荧光光谱和磷光光谱可有效说明基底部分芳构化程度高于暗色包体,白色包体芳构化最低。     

DMANS——一种新型荧光闪烁体染料的寿命与能量转移的研究

本工作对一种新型荧光闪烁体染料——4-二甲胺基—4''硝基芪(DMANS)在不同介质中的光谱行为和能量转移进行了研究,发现介质的极性大小以及介质和染料间的能量转移对该闪烁体染料的荧光量子产率和闪烁发光延迟具有重大影响。研究对选择基体材料和合理组成闪烁材料配方有一定的参考价值。     

用时间分辨光谱研究红细胞悬液的荧光发射

实验获得了激光照射红细胞悬液的荧光光谱,并分别监测不同荧光峰值波长处强度随时间的衰变过程,测试了其相应的荧光寿命。结果表明,在波长为407nm的激光照射下,红细胞悬液向外发射中心波长分别位于596,628,692nm的荧光光谱,各荧光峰对应衰变过程的平均荧光寿命分别为1.97,13.31,14.58ns。利用荧光强度和吸收率的加和性表示了混合物的总吸收率和总荧光发射强度,通过理论计算获得了红细胞悬液中锌卟啉、原卟啉和其他游离物参与荧光发射的相对含量和相对强度在不同荧光峰位的变化关系,进一步解释了不同峰位处荧光发射强度和平均荧光寿命的变化原因。     

Fabrication and photoluminescence characteristic of Pr:LuAG scintillator ceramics

0.5at% Pr:LuAG transparent ceramics was fabricated by a solid state reaction method. The transmission of the ceramics beyond 310 nm reaches to around 75%. When excited by ultraviolet (UV) and vacuum ultraviolet (VUV) light, the domain emission near 309 nm was observed which was due to the 5d–4f radiative transition of Pr³⁺. Its photoluminescence decay time is about 19 ns. VUV excitation and emission spectrum at 14 K and 289 K respectively reveal the existence of defects and other centers, which are sensitive to temperature and anneal process.     

PSⅡ的荧光光谱特性

采用激励光源为82MHz、514.5nm的皮秒荧光光谱装置对PS颗粒、内周天线CP43、CP47三种样品进行研究,通过探测三种样品的荧光总光谱强度随激光功率的变化,测得PS颗粒样品在激光功率为120mW时,荧光强度趋于饱和;CP43在激光功率为73mW时,荧光趋于饱和,但当激光功率为82mW时,荧光强度有下降趋势;而在激光功率为20～96mW的范围内,CP47的荧光强度与激光功率几乎是线性关系.依据它们的荧光量子产额与激光功率的关系,认为CP47中存在较强的激子效应.几种样品的荧光光谱范围分别为700～780nm(PS颗粒);640～780nm(CP43);630～775nm(CP47).CP43和CP47的最大荧光峰分别为680nm和690nm,荧光寿命分别为3.543ns和3.222ns.在514.5nm激光激发下,CP43和CP47中最先受激发的是β-Car分子,发射荧光的是Chla分子,理论计算认为在CP43和CP47中Chla分子发射荧光的效率分别为38.3%和40.6%.     

掺杂钐离子的邻苯二甲酸锌的光谱研究

应用微波反应方法制备了掺杂钐离子的邻苯二甲酸锌(Zn(Pht))化合物,采用XRD,FTIR,NIR FT-Raman,固体样品漫反射紫外-可见光谱(DRS UV/Vis),荧光光谱和热重分析(TG)对其结构进行了分析表征。傅里叶变换红外和拉曼分析表明,在化合物中邻苯二甲酸酐中邻位的二个羟酸根各以单齿和Zn配位,其π→π*的跃迁由255和289 nm移向235和270 nm。该化合物在240 nm的光激发下,在560,596,642和670 nm附近产生较强的发射峰,它们分别对应于Sm3+的从4G_5/2,6H_7/2,6H_9/2和6H_11/2激发态到基态的发射,结果表明,Zn(Pht)显著地提高了Sm3+的发射效率。在荧光寿命谱中,化合物以240 nm激发所产生的596和642 nm的发射峰,其荧光寿命分别为τ₁=1.57 ns,τ₂=76.94 ns和τ₁=1.19 ns,τ₂=55.64 ns。TG分析表明,所研究的化合物在380℃开始分解,具有较高的热稳定性。     

An anomalous emission excited near the absorption edge of pyrene crystals

Emission spectra and decay times of the fluorescence excited at the absorption edge region in pyrene crystals were measured. At liquid nitrogen temperature, the fluorescence under the excitation at 390 nm is considered as the excimer emission and its band peak shifts a little to the short wavelength in comparison with that of the excimer emission under the excitation at 360 nm. The emission decay times under the excitation at the 390 nm and 360 nm are about 155 ns and 180 ns, respectively, at liquid nitrogen temperature. The former decay time changes its value abruptly near 127 K. This abrupt change of the decay time may be due to the phase transition in pyrene crystals.     

Study on fluorescence spectra of molecular association of acetic acid-water

Fluorescence spectra of acetic acid-water solution excited by ultraviolet （UV） light are studied, and the relationship between fluorescence spectra and molecular association of acetic acid is discussed. The results indicate that when the exciting light wavelength is longer than 246 nm, there are two fluorescence peaks located at 305 and 334 nm, respectively. By measuring the excitation spectra, the optimal wavelengths of the two fluorescence peaks are obtained, which are 258 and 284 nm, respectively. Fluorescence spectra of acetic acid-water solution change with concentrations, which is primarily attributed to changes of molecular association of acetic acid in aqueous solution. Through theoretical analysis, three variations of molecular association have been obtained in acetic acid-water solution, which are the hydrated monomers, the linear dimers, and the water separated dimers. This research can provide references to studies of molecular association of acetic acid-water, especiMly studies of hydrogen bonds.