银薄膜对光学基底表面粗糙度及光散射的影响

为了研究金属银薄膜与光学基底表面粗糙度和光散射的关系,提出了通过对光学薄膜矢量散射公式积分来获得界面粗糙度完全相关模型和完全非相关模型下其表面的总反射散射的方法.理论计算了光学基底上两种模型在不同厚度银膜下的总反射散射和双向反射分布函数.结果表明,当沉积在光学基底上的银薄膜的厚度大于80 nm后,两种模型下计算的银薄膜的表面总反射散射都等于基底的总积分散射,银薄膜能较好地复现出基底的粗糙度轮廓.实验研究表明为了复现基底的粗糙度,银薄膜的最佳厚度应在80~160 nm之间.     

银薄膜对光学基底表面粗糙度及光散射的影响

为了研究金属银薄膜与光学基底表面粗糙度和光散射的关系,提出了通过对光学薄膜矢量散射公式积分来获得界面粗糙度完全相关模型和完全非相关模型下其表面的总反射散射的方法．理论计算了光学基底上两种模型在不同厚度银膜下的总反射散射和双向反射分布函数．结果表明,当沉积在光学基底上的银薄膜的厚度大于80nm后．两种模型下计算的银薄膜的表面总反射散射都等于基底的总积分散射,银薄膜能较好地复现出基底的粗糙度轮廓．实验研究表明为了复现基底的粗糙度,银薄膜的最佳厚度应在80～160nm之间．     

结晶紫在银溶胶表面SERS增强因子的计算

通过硝酸银和柠檬酸钠的还原反应制备了纳米银溶胶,利用UV-Vis吸收光谱,ξ电势,透射电镜(TEM)对制备的银溶胶进行了表征.以结晶紫分子作为探针,研究了结晶紫在银溶胶粒子表面吸附的特点,并利用结晶紫的吸附等温线计算出表面增强拉曼(SERS)增强因子.实验结果表明在不加聚沉剂的条件下,银溶胶仍然具有较高的SERS活性.     

银纳米粒子/碳纳米管阵列SERS基底增强因子分析和实验

为了直观、准确地定量分析表面拉曼增强散射基底结构的拉曼增强,利用磁控溅射和高温退火的方法制备了银纳米粒子修饰垂直排列的碳纳米管阵列三维复合结构样品;实验采用罗丹明6G(R6G)溶剂作为探针分子,结合共聚焦显微拉曼系统,开展了表面增强拉曼增强因子(EF)分析计算的相关实验。SEM结果表明：在有序碳纳米管阵列的表面和外壁均匀地负载了大量银纳米粒子。对退火温度为450 ℃,退火时间为30 min的样品进行了EF计算,得到其增强因子约为2.2×103,并分析了EF值低的原因主要是：在碳纳米管上溅射的银膜膜厚不均匀,导致退火后银颗粒分布不均,使得样品粗糙度值偏大,EF值较低;实验中所用的激励光源并非银纳米颗粒的优化光源。     

高表面粗糙度银纳米线的分形研究和SERS效应

为了获得分布均匀、有序排列、可重复性高的表面增强拉曼散射基底(SERS),选取银离子导体RbAg_4I_5薄膜,结合真空热蒸镀工艺和固态离子学方法在外加电流作用下制备出高表面粗糙度的银纳米线。同时,选取罗丹明6G(R6G)溶液作为探针分子,研究高表面粗糙度银纳米线作为SERS基底时的表面增强拉曼特性。实验结果表明:制备得到的银纳米线在宏观上呈现为树枝状,在微观上呈现为有序排列,并且其纳米结构的分形维数为1.59;采用银纳米线作为SERS基底时,能够检测到R6G溶液的浓度低至10~(-17) mol/L。制备的高表面粗糙度和有序密集排列的银纳米线SERS基底在环境科学等领域具有潜在的应用前景。     

氯离子对银胶的宽波段光吸收光谱的影响

本文借助紫外-可见-近红外吸收光谱、透射电子显微镜技术,研究灰银胶中加入氯离子后此体系的宽波段吸收光谱的变化,旨在探索氯离子对纳米银颗粒表面特性的影响。实验结果表明,氯离子的加入会引起胶体中银颗粒的凝聚和银纳米颗粒的聚集体形态的变化,造成银颗粒的本征吸收光谱的"蓝移"和近红外区新吸收带的出现。最后我们初步分析了此现象产生的机制。     

光诱导转化法制备片状三角形银纳米粒子的表面增强喇曼散射

采用柠檬酸三钠化学还原法制备球形Ag纳米粒子溶胶,并用高压球形氙灯对球形Ag纳米粒子溶胶进行光诱导实验.利用透射电子显微镜、紫外-可见吸收光谱研究了不同光照时间下的银胶纳米粒子的光谱特性和表面形貌,并以结晶紫为探针分子测量了银胶纳米粒子的表面增强喇曼散射光谱.实验结果表明:随着光照时间的增多,Ag纳米粒子溶胶颜色变化显著;紫外-可见吸收光谱吸收峰从单一峰渐渐显示出多个峰;透射电子显微镜图显示Ag纳米粒子由球形逐渐转变成片状三角形银纳米粒子、截角的片状三角形银纳米粒子;表面增强喇曼散射的增强效应随着光照时间的变化先逐渐增大,然后逐渐减小.     

不同类型银纳米粒子的吸收和拉曼增强特性的关系研究

一直以来,将纳米结构材料用于其表面增强拉曼散射(SERS)时会先测试其吸收光谱,因为一般研究认为,纳米结构材料产生SERS的原因是纳米结构材料对于入射光的吸收产生了局域表面等离子体共振(LSPR),因此我们常把SERS的增强因子随波长变化的曲线等同于吸收光谱曲线。近年来,有学者认为两者之间的联系可能是非常间接的,并且在许多情况下会产生误导。为了能够阐明两个之间的具体关系,考虑到银纳米粒子(AgNPs)以其局域表面等离子体共振而显著提高拉曼散射的能力而闻名, 是制备SERS基底的理想纳米材料,我们从实验和理论两个角度研究了三种不同状态的AgNPs中表面增强拉曼散射的增强因子(EF)、吸收光谱以及空间的电场分布。实验上,利用化学还原法制备了银溶胶(Ag-sol),并对Ag-sol做了透射电子显微镜(TEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)以及拉曼的表征实验,统计和计算了银溶胶的EF和吸收光谱。理论上,利用仿真软件COMSOL Multiphysics建立了不同聚合类型AgNPs的仿真模型,模拟计算了与实验相对应的EF随波长变化的曲线以及吸收光谱。结果表明：表面等离子体共振的空间分布对吸收和最大EF值起着重要的作用;具有固定位置的共振吸收峰(第一个峰位)主要受“单颗粒类型”效应的影响,而最大EF处的吸收峰(第二个峰位)由“耦合间隙类型”效应引起的蓝移谐振峰主导,且最大EF值及第二个吸收峰的峰位会随着粒子的间隙、偏振角度等因素而变化。研究表明,AgNps样品的吸收光谱和最大EF曲线之间是部分相关的。     

银纳米粒子自组装复合LB膜的结构与性质

纳米粒子的自组装和有序组装膜的结构与性质近年来受到了人们的广泛关注,纳米粒子的表面结构与性质对由其组装成的有序膜的结构与性质有直接的影响。文章报道了利用自组装技术制备的银纳米粒子与双亲有机分子的单层和多层复合LB膜,通过吸收光谱和表面增强拉曼光谱研究了银纳米粒子与吸附分子间的相互作用,探讨了复合膜的成膜特性及银纳米粒子的拉曼增强特性。十八胺/银粒子复合LB膜的吸收光谱及拉曼光谱显示,十八胺分子与银纳米粒子表面的活位通过NH₂中的氮原子以复合体的形式结合;同时,在激发光的作用下复合体可能存在光催化过程。根据银粒子复合LB膜的实验结果,十八胺和十八酸之间的反应产物在复合膜中起空间位阻作用,与银粒子表面的相互作用较弱。     

二维自组装结构中银纳米粒子的吸收光谱特征

通过静电相互作用在聚乙烯吡啶修饰的玻璃表面组装了银纳米粒子的二维结构。吸收光谱结果表明,组装银粒子间的相互作用导致银粒子的偶极子表面等离子体共振发生较大的位移,但基本不改变四极子表面等离子体共振。银粒子表面吸附分子及周围介质直接影响其表面等离子体共振。     

金纳米球壳光学吸收的Mie理论分析

基于Mie散射理论研究了金壳厚度变化、内核尺寸变化及内核介质变化下金纳米球壳的吸收光谱.研究发现,随着金壳厚度的增加,颗粒光学吸收增加到最大值后逐渐降低;随着内核尺寸逐渐增加,金壳颗粒的光学吸收最大值逐渐减小.此外,还发现随着内核介电常数的增大,颗粒的光学吸收逐渐减弱,当内核为空心时,吸收最强.利用等离激元杂化理论及自由电子和振荡电子变化的竞争机制对上述现象进行了理论分析. 关键词： 金纳米球壳 等离激元共振 吸收光谱     

The impact of the neck material on the sound absorption performance of Helmholtz resonators

Helmholtz resonators with sound absorption materials filling the neck may have an improved sound absorption capacity. In this work, parallel perforated ceramics with different perforation diameters were installed into the neck of a Helmholtz resonator to improve its acoustic impedance to simultaneously achieve a better acoustic absorption coefficient and a wider absorption bandwidth. An experimental system was built to investigate the effect of the perforation diameters on the sound absorption performance of the resonator. It is found that nonlinear effects near the resonance frequency affect the resonator?s neck mouth impedance and further its sound absorption performance significantly. For frequency range 50–500 Hz, a model of the neck mouth impedance is developed based on a revised Forchheimer relationship. The experimental results are in good agreement with the theoretical model.     

双丙酮丙烯酰胺的紫外光谱研究

双丙酮丙烯酰胺（DAAM）是一种应用广泛的聚合物单体,可与其他乙烯基单体共聚得到性能各异的聚合物材料,而对DAAM的光谱研究报道较少。文章主要研究了DAAM在水、乙腈、甲醇和环己烷四种溶剂中的紫外光谱。结果发现,在这四种溶剂中,DAAM溶液的紫外光谱主要在200 nm左右及226 nm左右有2个强吸收峰。200 nm左右的吸收峰对溶剂的极性及溶液的浓度非常敏感。在极性溶剂中200 nm吸收峰发生蓝移,在极性较大的乙腈及水中,蓝移更大;在各种溶剂中,200 nm吸收峰都随溶液浓度增大而发生红移。而226 nm左右的吸收峰在各种极性不同的溶剂中吸收峰的位置变化不明显,对溶液浓度也不敏感。因此,DAAM在226 nm吸收峰可以用于DAAM的定量分析,而200 nm吸收峰可用于研究DAAM与其他分子的相互作用。另外,溶剂极性对2个吸收峰强度的影响也不相同。     

ZnO纳米流体对氨水降膜吸收影响的实验研究

通过配制不同浓度ZnO纳米流体的氨水溶液,研究了ZnO纳米流体氨溶液在降膜吸收器内定初始压力条件下对氨气的吸收效果。结果表明:不同浓度的纳米流体体现出对氨水降膜吸收强化的效果有所不同,随着ZnO纳米流体浓度的增大,对氨水降膜吸收的强化影响先增大后减小,且在浓度为0.1wt%时强化效果最佳。从实验还可看出,氨水基液浓度的增加使氨气的吸收量逐渐减小,但纳米流体的添加均可使吸收量得到不同程度的提高,纳米流体的加入,还可放缓由于氨水基液浓度增高引起的吸收速率降低的速度,且强化吸收的最佳纳米流体浓度不随氨水基液浓度的改变而改变。     

阴离子对银胶光谱学性质的影响

借助紫外-可见吸收光谱和共振散射光谱技术, 研究了几种阴离子的加入对“化学纯”银胶的光谱学性质的影响。研究发现, 阴离子的加入会发生离子在银胶表面的吸附和胶体的聚沉作用, 造成等离子体共振吸收的下降和长波区新峰的出现; 同时, 其共振散射峰也发生了规律的变化。比较这些实验现象, 再接合相应的理论分析, 解释了不同的阴离子和胶体间不同的作用方式和造成这些差别的可能原因。     

基于时域有限差分算法改进卷积完全匹配层的稳定性

为了克服时域有限差分算法中卷积完全匹配层对消逝波吸收效果差的缺点,提出一种在卷积完全匹配层后添加特殊吸收层的方法.在不增加物体与吸收层内层距离的情况下,通过调节特殊吸收层中两个衰减因子,使其为常数,并令吸收因子逐层从1增加到10,来增强吸收层对消逝波的吸收性能.平面波垂直入射到单层光子晶体的算例表明,添加了特殊吸收层的吸收边界在与散射体相距5个网格的情况下仍能够保持计算结果收敛,而传统的吸收边界则需要相距80个网格才能保证结果收敛,说明该方法提高了对消逝波的吸收性能.进一步在结构中采用此吸收边界来计算多层光子晶体的传输特性曲线,并将其与常规方法计算所得结果做比较,两种结果吻合较好.数值算例验证了该方法的有效性和正确性.     

Effects of solvent on nonlinear absorption properties of tetraphenylporphyrin compounds in the nanosecond regime

The nonlinear absorption properties of tetraphenylporphyrins (TPP) in different solvents and excitation intensities are investigated with nanosecond pulses by the Z-scan technique. The nonlinear absorption behaviour observed presents a distinct difference between in solvent mixtures and in pure solvents. A crossover from reverse saturable absorption (RSA) to saturable absorption (SA) and then again to RSA is observed with the increases of excitation intensity in chloroform and pyridine mixed solvents. However, porphyrin molecules in pure solvents show good RSA behaviour under the studied intensity range, no saturation absorption is observed with nanosecond excitation. Excited state absorption parameters and two-photon absorption coefficients are obtained by theoretical fit using rate equations for population densities in a seven-level energy scheme.     

Measurement of the optical absorption coefficient for liquid based on optical microfiber

An inline measuring method of the optical absorption coefficient for liquid based on optical microfiber (OM) is studied. If an OM is immersed into absorptive liquid, the additional loss of the OM will increase. We have analyzed the relationship between the additional loss of the OMs and the absorption coefficients of the liquids, and found that the OM with determinate construction will be useful for measuring the absorption coefficients of the liquid whose refractive index is lower than that of the OM. Two OM samples are prepared to measure the absorption coefficient of pure water. A supercontinuum source is launched into the OM sample which is immersed into pure water, and absorption spectrum from 1400 to 1700 nm has been achieved by monitoring the additional loss. The trend of the absorption spectrum is similar with that of the reported result, showing that the inline measurement of the optical absorption coefficient is a feasible method for those lower refractive index liquids.     

光谱特征提取对近似矿物光谱差异性影响分析

矿物光谱特征是基于光学遥感数据对矿物进行种类识别及定量反演的理论基础,光谱特征提取是高光谱数据常用的技术手段,但在多光谱数据中较少涉及。近似矿物识别是矿物光谱分类应用中的难点,目前还缺少有效指标来指示近似矿物类别光谱的差异性。光谱特征提取有望提高矿物分类精度,但该处理对近似矿物光谱差异性的影响还缺少相关研究。本文从矿物光谱差异性的原理出发,通过类间和类内光谱角的比值体现不同类别群体差异,并引入样本量因素,提出了类别可分比作为近似矿物光谱差异性的指标。以明矾石和高岭石两种近似矿物为例,对USGS光谱库光谱及Hyperion,ASTER,OLI等传感器的模拟数据进行光谱特征提取处理,通过对比处理前后矿物光谱差异性的变化,分析光谱特征提取对近似矿物光谱差异性的影响。实验结果表明,有效的光谱特征提取可以显著提高近似矿物光谱差异性,并且光谱分辨率越高,近似矿物光谱差异性越大。此外,光谱分辨率及中心波长设置对于包络线去除结果有很大影响,多光谱数据吸收特征提取效果有待进一步提高。该研究为今后近似矿物光谱识别精度的提高奠定了基础,也为未来新型遥感找矿传感器参数设置提供了参考。     

黏弹性吸声材料复弹性模量优化研究

针对黏弹性材料吸声效率问题,利用分层介质声传播理论和数值算法优化了不同物理条件下材料的复弹性模量。采用参数等效的方法分析了含气泡黏弹性材料的声学特性,并给出了此种材料优化后的弹性模量曲线。根据物理模型计算了一定边界条件下材料复弹性模量等吸声系数曲线,得到了几种背衬条件下黏弹性材料吸声系数大于0.8的弹性模量和损耗因子范围。研究表明调节黏弹性材料的复弹性模量可以有效提高材料的吸声性能,吸声系数大于0.8时其弹性模量和损耗因子范围在不同背衬条件下差异较大,发现一定厚度的钢背衬会降低调控复弹性模量的难度,对含气泡黏弹性材料的计算也可得到类似结果。