光声光谱法研究光学薄膜的吸收特性

本文以“一维热流活塞模型”为基础,推导出薄膜光声表达式,光声信号的幅值正比于吸收率.测量了透明基底上光学薄膜的光声吸收谱,实验结果与理论一致.尤其是测量弱吸收薄膜的吸收谱时,具有较高的灵敏度和实用性.     

光声光谱气体检测系统中气体湿度的影响研究

工作环境是光声光谱气体检测系统在工业现场应用的重要影响因素.实验发现,待测气体湿度对电容式微音器灵敏度影响显著,导致现有光声光谱气体榆测系统测试结果漂移.文章提出一种气体湿度影响消除方法,在光声腔中安装扬声器,以扬声器信号幅值作为声感应器件灵敏度的自适应表征,对光声信号幅值作自行修正,有效克服电容式微音器声信号榆测中灵...     

光浴对CH_3NH_3PbI_3薄膜光致发光量子效率的影响

研究了CH_3NH_3PbI_3薄膜在光浴条件下的光致发光量子效率演化行为。在光浴过程中,CH_3NH_3PbI_3薄膜的光致发光量子效率表现为先增大再减小的变化趋势。发光动力学测量实验表明,在光浴过程中,CH_3NH_3PbI_3薄膜的载流子复合寿命与光致发光量子效率具有相同的变化趋势,即先增大再减小。根据实验结果可以推断,光浴引发CH_3NH_3PbI_3薄膜发生两种物理过程,分别使其光致发光量子效率升高和降低。两种过程共同决定了CH_3NH_3PbI_3薄膜在光浴条件下的光致发光量子效率演化行为。     

测量液体非线性参量的光声方法

本文描述了一种用光声脉冲测量液体非线性参量Ｂ／Ａ的新方法。用聚焦脉冲激光束通过光击穿机制在液体中激发光声脉冲。在测量距离范围内，光声脉冲声压幅值随传播距离的变化接近球面扩展衰减规律。根据光声脉冲传播一定距离后前沿上升时间的变化，测定了液体的Ｂ／Ａ。和有限束宽的平面脉冲声波相比，用球面脉冲声波可以避免衍射的影响。用此法测量了水的非线性参量，得到了满意的结果。     

基于光纤耦合宽带LED光源的Herriott池测量NO_2的研究

本文针对气溶胶吸收光声光谱仪需用较高浓度二氧化氮(NO_2)进行标定的需求,开展了基于光纤耦合宽带LED光源的Herriott型多通池测量NO_2的研究,解决了NO_2的简便、快速和高精度测量问题.首先依据光线传输理论、仿真分析了Herriott型多通池,并采用优化的仿真结果设计了有效光程为26.1 m的光学多通吸收池,以增强吸收池内待测NO_2气体的光吸收.针对LED光源的发光面、发散角大,常规准直的输出光难于在Herriott型多通池内来回传输的问题,本研究中将LED光源的输出光耦合进入一根单模光纤,然后用透镜准直后导入光学多通吸收池中,实现基于光学多通吸收池的宽带LED吸收光谱测量NO_2浓度,最终实现了对NO_2检测浓度极限1μmol/mol的预期设计值,对46μmol/mol的NO_2测量结果表明,测量精度达到0.1%.最后开展了此NO_2测量系统与气溶胶吸收光声光谱仪同时测量不同浓度NO_2的观测研究,结果表明所测量NO_2浓度与光声光谱信号呈现出很好的线性关系,线性度优于99.9%.基于宽带LED光源和Herriott型多通池的NO_2测量系统,具有价格低廉、结构简单和易用的特点,可以满足NO_2吸收法标定气溶胶吸收光声光谱仪的需求,也可用于化工领域对NO_2的快速分析测量.     

新型高性能激光光声光谱球形光声池：理论和实验研究

从理论上讨论了球形光声池共振模式的声学特征，计算表明，与常用的圆柱形光声池比较，球形光声池具有更高的Ｑ值；利用球形光声池和钛宝石激光器的光声光谱仪，从实验上测量了球形光声池的共振模式，与理论计算结果一致；该球形光声池的声学Ｑ值达到５９０，明显高于圆柱形池的结果；利用该装置成功地记录了Ｃ２Ｈ２ １２７５０ｃｍ＾－１附近的一段弱谱带，与本实验室高灵敏的激光腔内吸收光谱仪（ＩＣＬＡＳ）得到的结果相比，具     

利用压电光声光谱测量镁掺杂氧化锌薄膜的光吸收特性

采用由射频磁控溅射方法在玻璃衬底制备的镁掺杂氧化锌（ZnO：Mg）薄膜材料,通过压电光声光谱法测量其在可见光波段的光吸收特性,并与透射光谱法测得的吸收率数据进行了比较,得到了一致性较好的结果。同时,从理论上推导分析了玻璃衬底上ZnO：Mg压电光声信号与光吸收率的关系及变化规律,并由实验证实：光声信号为玻璃基底与ZnO：Mg薄膜的共同贡献,光声信号的幅值与吸收率呈反相关,这一结论与理论分析得到的结果一致。     

光声池中微弱光声信号检测

大气中的污染源气体含量很少, 用光声光谱对其进行监测得到的光声信号极其微弱. 本文首先分析微弱信号产生机理, 在分析Holmes Duffing方程的基础上, 提出了适合光声池微弱信号检测的变尺度差分方法. 该方法通过对信号进行尺度变换, 再做差分来检测微弱信号. 理论分析和实验表明, 变尺度差分方法能很好地抑制系统相空间的共模噪声, 而且能很好地凸显混沌状态临界值. 变尺度差分方法测出的信号相对误差都小于5%, 说明其可以用于较高频率、 相位和频率都未知的微弱光声信号幅值检测. 关键词： 光声光谱 微弱信号 幅值 Duffing     

钕玻璃的光泵感应热畸变

本文对钕玻璃的光泵感应热畸变作了理论分析,给出了光泵感应热畸变与钕玻璃热光性质的关系,并对高重复率脉冲器件和单次脉冲器件作了热畸变的定量测量,实验结果在一定程度上与理论分析相符。     

利用激光光声技术测量多层介质的埋层性质

本文提出了一种表面层为强吸收层的多层介质的光声理论模型,测量了多层金属样品埋层的热扩散率,热传导率及厚度,实验结果与理论很好地符合.表明光声检测在亚表面物性测量方面是一种十分有效的手段.     

适用于测量大气气溶胶吸收系数的光声光谱系统的研究

外部噪声和环境温湿度变化对光声池性能的影响是光声光谱技术在实际大气气溶胶吸收测量应用中遇到的主要问题。详细分析了环境温湿度变化引起的共振频率漂移对光声信号的影响,提出了抑制流动噪声和采样泵振动噪声的方法,研制完成了一套测量大气气溶胶吸收的光声光谱系统,探测极限为1.4×10-8 W·cm-1·Hz-1/2。利用NO₂气体在532 nm的吸收对光声池进行了标定,并对实际大气气溶胶的吸收特性进行了测量,结果表明光声光谱测量系统可以满足自然悬浮状态下的气溶胶吸收系数的实时测量。     

驻波情形的液体声光效应的理论与实验研究

模拟计算了液体声光衍射的贝塞尔函数,测量了不同质量分数NaCl溶液对激光的衍射效率和不同温度纯水对激光衍射的相对光强比,计算了不同质量分数NaCl溶液的声光相位延迟、声致折射率变化量幅值.结果表明:随着NaCl溶液质量分数的增加,声光衍射效率、相对光强比、声致折射率变化量幅值均不同程度下降,而温度对纯水的相对光强比影响很小.     

光声光谱与TDLAS技术在不同气压下的特性研究

基于PAS与TDLAS的基本原理,讨论了两者之间的联系,推导了光声信号和TDLAS信号与气压的关系式,设计并构造了一个可以同时进行PAS与TDLAS气体测量的对比装置,并对两者在不同气压条件下的测量结果进行了分析和研究,为不同气压条件下的气体测量技术选择提供了参考。试验研究表明：随着气压上升,光声光谱与TDLAS信号均变大,极限检测灵敏度均提高;随着气压上升,气体吸收能量转化为光声信号的效率变低;在低压时,使用光声光谱进行气体检测具有更好的效果。     

反射器对氙灯工作性能影响的实验研究

针对灯箱中反射器的设计和运行情况,设计实验量化了反射器对氙灯辐射和钕玻璃荧光效率的影响。氙灯辐射由强流管测量的氙灯辐射波形和能量计测量的辐射能量获得;钕玻璃荧光由自主设计的荧光测量系统获得;同时,使用高速摄影仪对放电通道进行观测。实验发现,反射器在此次实验条件下可以提高氙灯辐射效率89%,提高钕玻璃荧光效率78%。而且,实验发现工程运行中氙灯“发白”,是反射器引导氙灯放电通道在靠近反射器一侧形成,导致该处过度烧蚀的结果。     

正弦相位调制双法布里—珀罗干涉术的实验研究

讨论了光纤传光、正弦相位调制的双法布里－珀罗干涉术实验结果。通过光强信号的傅里叶分析，证实基频幅值和相位均合谐振腔长度或程函变化信息，从而提出实现基频相位或幅值测量的时间间隔测量法或幅值整流基频幅值测量法。在已研制的实验装置上，测试两种方法的灵敏度阈，结果表明：作者提出的平行双通道结构和光纤传光的测试方法能补偿谐振腔温漂影响，简化信号处理过程，更适合实时测量。     

光致发光磷光体发光效率的测量

前言 光致发光磷光体的发光效率通常由能量效率或量子效率来表示。 发光磷光体在激发光的作用下,发光能量E_1和所吸收激发能量E_2(即产生发光的激发能量中被吸收的能量)之比值E_1/E_2=η_n称作该磷光体的能量效率。 量子效率η_ι为发光磷光体发射的光量子数N_1和产生发光的激发光子中被吸收的     

基于镂空阵列探头的反射式光声/热声双模态组织成像

光声和热声成像技术除激发源不同外,可共用一套数据采集和处理系统,具有天然的融合优势.本文提出了一种基于镂空阵列的反射式光声/热声双模态成像技术,该技术利用光纤与天线,通过镂空阵列的开孔进行光声/热声信号激发,使得激发光、微波和接收超声信号共轴,构成明场光声/热声双模态成像模式.通过对探头镂空部分晶元相位和幅值的补偿校准,成功实现了3 mm直径塑料管、人体手臂、手背和脚背的双模态成像.实验结果表明:系统空间分辨率为0.33 mm,双模态成像技术可同时提供组织的光学和微波吸收分布,有助于肿瘤、糖尿病足等疾病的精准检测,具有极广泛的临床应用前景.     

基于远距离激光测振仪的痕量危险品探测

光声/光热光谱技术已经广泛应用于痕量危险化学品和爆炸物的探测,并显示出高效的探测能力。然而,该技术通常需要在光声池中进行分析,并使用高灵敏度麦克风或压电传感器记录振动信号,因此不适用于在安全距离外的开放环境中探测泄漏的危险物质或爆炸物。为此,利用强度调制的量子级联激光器（QCL）激发微量固体（聚四氟乙烯）和气体（丙酮）的光声效应,借助自主研发的远距离激光多普勒测振仪（LDV）对QCL产生的光振动信号进行检测。通过扫描QCL的波长,测量振动信号的幅值并获取光声光谱,其结果与傅里叶变换红外光谱的结果高度一致。实验结果表明,自制的远距离LDV可以在距离达200 m的开放环境下有效地检测痕量固态和气态化学品的光声信号。     

海水低频声吸收与pH值的关系

本文用共振器法测量了天然海水低频声吸收与pH值的关系。测量频率为2.91、6.82和10.76kHz;pH值范围为6.48—8.51;温度为12.6℃。测量结果与不同的声吸收公式计算值进行了比较。本文实验的主要目的之一是通过将pH值减小到足够小的数值来检验海水中MgSO_4吸收的贡献。实验结果表明:为了能用一个统一的公式较准确地预估低频和高频的海水声吸收,此公式看来应该既包括MgCO_3吸收项,又包括MgHCO_3~ 吸收项。     

正弦相位调制双法布里－珀罗干涉术的实验研究

讨论了光纤传光、正弦相位调制的双法布里－珀罗（Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ）干涉术实验结果．通过光强信号的傅里叶分析，证实基频幅值和相位均含谐振腔长度或程函变化信息，从而提出实现基频相位或幅值测量的时间间隔测量法或幅值整流基频幅值测量法．在已研制的实验装置上，测试两种方法的灵敏度阈，结果表明：作者提出的平行双通道结构和光纤传光的测试方法能补偿谐振腔温漂影响，简化信号处理过程，更适合实时测量．