基于圆柱定程干涉法测量气体黏度的探索

黏度是流体的重要输运性质, 实验测量是获取黏度数据的基本手段. 圆柱定程干涉法是目前测量气相声速最精确的方法之一, 其测量参数为工质的声学共振频率和共振峰半宽. 共鸣腔中气相工质的黏性会导致共振频率的偏移和共振峰半宽的增加, 是声速测量中的重要非理想影响因素. 但通过对共振频率和共振峰半宽的精确测定, 并结合热边界层、进气导管、声学传感器及壳体振动等其他非理想因素的修正, 可以精确反推获得黏度. 本文从理论上探讨了应用圆柱定程干涉法测量共振频率或者共振峰半宽来得到黏度的新方法, 以氩 (Ar) 为例进行了实验验证, 测量结果与文献值具有较好一致性, 证实了方法的可行性. 关键词： 黏度 圆柱共鸣腔 共振频率 共振峰半宽     

圆柱定程干涉法声速测量原理与实验系统研制

气相声速是日前可测量的最精确的热物性之一,圆柱定程干涉法是极有应用前景的测量方法.本文分析了圆柱定程干涉法测量气相声速的实验原理,在此基础上研制了一套新的实验系统,由共鸣腔、压力仓、共振频率测量系统、温度和压力测量系统以及数据采集与控制系统组成.实验系统综合考虑了多种非理想因素的影响,提高了共振频率测量的信噪比,降低了...     

基于单一量子级联激光器的大气多组分气体（CO、N2O、H2O）同时测量方法

近红外波段的气体吸收强度低,不利于痕量气体的测量。利用分子在中红外波段的基频吸收特性,使用单个新型室温连续输出量子级联激光器（CW-QCL）结合波长调制光谱技术（WMS）和长程光学吸收池,建立了一套高灵敏度和高精度的大气多组分温室气体同时检测的激光光谱系统。该系统的输出波数范围为2202.8～2205.6 cm^-1,覆盖了CO、N₂O和H₂O的中心吸收谱线。实验测试结果表明：在1 s的时间分辨率下,CO、N₂O和H₂O的测量精度分别为1.83×10^-8,1.86×10^-9,1.19×10^-4;当满足最佳积分时间（100 s）时,系统的最低检测限可以达到1.8×10^-9（CO）,0.16×10^-9（N₂O）,1.5×10^-5（H₂O）。通过长时间测量和分析可知,所提系统部件简单,使用方便,满足大气多组分气体...     

双圆柱定程干涉法测量空气黏度

本文通过改变声波信号的频率,在一个固定尺寸的封闭型双圆柱腔体内形成驻波的方法测量空气的黏度.基于声学微扰理论,空气黏滞性会造成声波传播过程中能量的耗散,导致实际共振频率偏离理想共振频率.利用扫频仪得到频谱图,通过读取频谱图上空气的实际共振频率,与理论计算得到的频率进行对比,最后计算出空气的黏度.本文首先测量了室温下24.5℃时空气的黏度,测量结果为1.78×10^-5 pa·s,与公认值较吻合,相对误差为2.94%.进一步测量了不同温度下的空气黏度,验证了空气黏度随温度升高而增大的规律.     

圆柱声学共鸣腔边界层扰动的二阶修正模型

圆柱声学共鸣法是测量Boltzmann常数和研究声学温度计的重要方法.热边界层和黏性边界层是影响圆柱声学共振频率的最主要因素。目前已有的声学一阶微扰理论已不能满足圆柱声学共鸣法精确测量Boltzmann常数的需求(不确定度小于1×10~(-6)).本文建立了基于声学二阶微扰理论的边界层扰动修正模型,计算结果表明,与一阶修正相比,二阶修正不影响圆柱声学腔的共振频率,但对频率半宽产生不可忽略的影响,且随着圆柱腔内的声学共振模式而变化,压力越低影响越大.对于长度80 mm、半径40 mm的圆柱腔,在273.16 K、50 kPa,二阶修正对Ar的(2,0,0)频率半宽的影响接近7×10~(-6).采用二阶修正模型,更符合真实物理规律,满足精确测量的需求.     

日盲型光电管探测系统响应非线性间接法标校

基于间接法对一种日盲型光电管探测系统进行了非线性测量,将线性度已知的硅光电二极管探测器作为参考标准,以外置氙灯光源积分球作为线性定标辐射源,通过大动态范围电动光阑来调节辐射输出,将待测探测器与参考探测器在同一条件下进行同步测量,以消除光源波动的影响。实验结果表明,该日盲型光电管探测系统的线性误差最大可达5.2%,有必要通过非线性修正因子对测量值进行修正,其数值范围为0.948～1.006。分析了系统合成测量不确定度,在光电管响应光电流为2.97×10^-10～6.61×10^-8A范围内,扩展不确定度为3.59%(k=2)。     

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%.     

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.     

传感器驱动电压对声学温度计中声速测量的影响

声学温度计通过声速的精密测量得到热力学温度,是目前测量热力学温度不确定度最小的方法之一。压电陶瓷传感器结合端盖薄膜结构的声学传感器和传统麦克风传感器相比能够显著提高圆柱共鸣腔的共振频率测量信噪比。在圆柱共鸣腔中,纯轴向声学模式共振峰的幅值和信噪比随着压电陶瓷传感器驱动电压的增加而增加。压电陶瓷传感器驱动电压的变化对共振峰的频率和半宽影响较小,不会引起额外频率扰动。共振频率的随机偏差在气体压力低于150 kPa时随压电陶瓷传感器驱动电压升高逐渐减小;在气体压力高于150 kPa时驱动电压的影响不明显。该研究对于提高采用圆柱定程干涉法声学温度计测量热力学温度的精度具有重要的意义。     

低温球型共鸣腔声场分析与共振频率偏移计算

共振频率的偏移是利用声学温度计测量气相声速、进而精确测定热力学温度最主要的不确定度来源之一.为提高测温精度,基于声学微扰理论,分析了入射声波传感器激励作用下低温球型共鸣腔声场的组成,推导了因腔体做弹性振动造成的共振频率偏移表达式.研究了(0,1)到(0,6)的径向共振模态下,腔体半径与共振频率偏移量的关系曲线,结果显示在50～120mm内径范围内的腔体,共振频率偏移量随内径的增大,呈先减后增再减的趋势.根据计算结果,拟合了激励声波与共振频率偏移量的关系曲线,拟合结果与文献值吻合度较高,证实了计算方法的可行性.     

散弹噪声极限稳定度优于1×10-13τ-1/2的铷频标物理系统

近年来,铷原子频标研究取得长足进展,频率稳定度达到10^-13τ^-1/2量级.为进一步改善铷频标稳定度性能,本文设计了一种高信噪比物理系统.物理系统中的腔泡组件采用微波场磁力线与量子化轴方向高度平行的开槽管式微波腔,滤光泡和吸收泡独立控温.抽运光源采用了光学滤光和同位素滤光双重滤光方案.本文实测了背景光电流I₀和鉴频斜率K_d,结果分别为95 μA和7.7 nA/Hz,在此基础上计算物理系统的散弹噪声极限稳定度为7.5×10^-14τ^-1/2.研究结果表明,只要锁频环路的电子学噪声得到有效控制,铷频标的频率稳定度突破1×10^-13τ^-1/2,进入10^-14τ^-1/2量级是完全可能的.     

用Z-扫描技术研究卟啉铜偶合TiO2/SiO2有机-无机材料的非线性吸收特性

应用溶胶-凝胶技术, 成功地把5,10,15,20-四(4-磺酸苯基)卟啉铜掺杂到SiO₂/TiO₂无机凝胶中, 制备成有机-无机复合材料. 采用开孔Z-扫描技术, 使用波长532 nm、脉宽7ns的YAG脉冲激光为光源, 测定了不同浓度卟啉铜掺杂的SiO₂/TiO₂凝胶Z-扫描曲线. 应用Z扫描理论对获得的曲线进行分析与理论拟合, 得到复合材料的非线性吸收系数. 这些非线性吸收是由材料中卟啉铜的单聚体与二聚体的反饱和吸收所引起. 研究表明, 随着掺杂浓度的增大, 复合材料的非线性吸收明显增强. 掺杂浓度为1.11×10^-4 (A2), 1.48×10^-4 (A3)与3.01×10^-4 mol/L (A4)凝胶的非线性吸收系数分别为1.705×10^-11, 1.892×10^-11和4.854×10^-11 m/W. 讨论了单聚体与二聚体的浓度变化对非线性吸收的影响. 随着掺杂浓度的增加, 凝胶中二聚体与多聚体含量的增加, 导致非线性吸收系数的增大. 同时测定了无机材料对该光源的抗激光损伤阈值为～5 J/cm².     

Joint transfer of time and frequency signals and multi-point synchronization via fiber network

A system of jointly transferring time signals with a rate of 1 pulse per second(PPS) and frequency signals of 10 MHz via a dense wavelength division multiplex-based(DWDM) fiber is demonstrated in this paper.The noises of the fiber links are suppressed and compensated for by a controlled fiber delay line.A method of calibrating and characterizing time is described.The 1PPS is synchronized by feed-forward calibrating the fiber delays precisely.The system is experimentally examined via a 110 km spooled fiber in laboratory.The frequency stabilities of the user end with compensation are1.8×10~(-14) at 1 s and 2.0×10~(-17) at 10~4 s average time.The calculated uncertainty of time synchronization is 13.1 ps,whereas the direct measurement of the uncertainty is 12 ps.Next,the frequency and 1PPS are transferred via a metropolitan area optical fiber network from one central site to two remote sites with distances of 14 km and 110 km.The frequency stabilities of 14 km link reach 3.0×10~(-14) averaged in 1 s and 1.4×10~(-17) in 10~4 s respectively;and the stabilities of 110 km link are 8.3×10~(-14) and 1.7×10~(-17),respectively.The accuracies of synchronization are estimated to be 12.3 ps for the14 km link and 13.1 ps for the 110 km link,respectively.     

SIMS STUDY OF OXYGEN SPIRAL DIFFUSION C-TEXTURED Yba2Cu3O7-δ/SrTiO3 EPITAXIAL THIN FILM

Secondary ion mass spectroscopy was used to study the chemical diffusivity of 0¹⁸ in c-textured YBa₂Cu₃O_7-δ/SrTiO₃ epitaxial thin film. By fitting experimental data to the one- dimensional diffusion curve, the apparent diffusivity along the c-axis was obtained to be equal to l.02×10¹⁴cm²/sec when the temperature was 350℃. A computer analysis method was put forward to calculate the "spiral diffusion" process, and the diffusivity anisotopy of films with different mosaic size obtained. For a film of 7000×7000?² mosaic size, Dab was found to be ～3.55×10^-5xexp((-1.03 ev)/kT) cm²/sec. The calculated results reveal that the variation of the results of Dc is not the result of diffusivity anisotropy but of the difference in mosaic size.     

基于微波相位补偿的56 km高精度光纤微波频率传递

报道了实验室内56 km光纤微波频率传递的实验研究,在56 km的传递距离上实现了1.8×10^-15/s,4×10^-18/10⁴s的传递稳定度。系统通过环回法比较往返传递的微波信号相位获得链路上的相位扰动量,并实时控制本地发射端的微波发射信号相位实现预补偿。在环回往返传递的不同方向上,系统方案采用不同频率的微波调制信号,这种方法极大避免了光寄生反射效应的影响,同时利用色散补偿光纤改善探测信号相噪等措施,提高了系统的传递稳定度。     

LiNbO3和LiTaO3晶体Er3+/Yb3+掺杂水热外延层室温吸收光谱分析

本文引入与浓度和厚度有关的k_NL待定参数, 在J-O理论基础上, 对Er³⁺/Yb³⁺掺杂的LiNbO₃和LiTaO₃单晶衬底上 的多晶水热外延样品进行了基于吸收光谱的拟合计算. LiNbO₃:Ω₂=2.34× 10^-20 cm², Ω₄=0.77× 10^-20 cm², Ω₆=0.31×10^-20 cm², k_NL=4.32× 10^-2 mol·m^-2. LiTaO₃:Ω₂=1.68×10^-20 cm², Ω₄=0.84×10^-20 cm², Ω₆=0.45×10^-20 cm², k_NL=9.17×10^-3 mol· m^-2. 该方法可尝试推广到粉体或胶体等难以直接获得浓度和厚度数据的体系. 经上转换发光测试及光谱参数计分析认为Er³⁺/Yb³⁺离子的掺杂浓度比为1:1的情况下, 样品呈现绿色上转换发光光谱; 可尝试以降低基质声子能量的方法提高⁴I_13/2能级 对²H_11/2和⁴S_3/2能级的量子剪裁效率.     

Studies of Bs^0 → η＇η＇ Decays in pQCD Approach

We calculate the CP averaged branching ratios and CP-violating asymmetries for Bs^0 → η＇η＇ and η＇η＇ decays in the perturbative QCD （pQCD） approach here. The pQCD predictions for the C P-averaged branching ratios are Br（Bs^0 → ηη）=（14.2-7.5^＋18.0） ×10^-6,Br（Bs^0 → ηη＇）=（12.4-7.0^＋18.2）×10^-6,and Br（Bs^0 → η＇η＇） =（9.2-4.9^＋15.3）×10^-6, which agree well with those obtained by employing the QCD factorization approach and also be consistent with available experimental upper limits. The gluonic contributions are small in size： less than 7% for Bs →ηηand ηη＇ decays, and around 18% for Bs →η＇η＇ decay. The CP-violating asymmetries for three decays are very small： less than 3% in magnitude.     

INVESTIGATION OF GROWTH CHARACTERISTICS OF MONOCRYSTALLINE C60 FILMS IN HELIUM GAS ENVIRONMENT

The growth characteristics of C₆₀ films were investigated in helium gas environment at pressures of 0, 2.667×10^-2 and 6.667×10^-2 Pa, respectively. X-ray diffraction results showed that perfectly (111) oriented monocrystalline C₆₀ films with large grains were successfully deposited on synthetic 1M phlogopite mica-fluorophlogopite (0Ol) plane at a substrate temperature of 160℃ when the helium gas pressure is 2.667×10^-2 Pa. The results indicated that under appropriate helium gas pressure, the energy change of C₆₀ molecules through collisions with helium atoms, and the decrease of the supersaturation of the vapor pressure in the vicinity of the substrate resulted in a quasi-thermodynamic equilibrium deposition system. As a result, well-structured monocrystalline C₆₀ films were deposited on (001) plane of the fluorophlogopite substrate.     

Suppression of servo error uncertainty to 10~(-18) level using double integrator algorithm in ion optical clock

A universal locking model for single ion optical clocks was built based on a simple integrator and a double integrator.Different integrator algorithm parameters have been analyzed in both numerical simulations and experiments. The frequency variation measured by the comparison of two optical clocks coincides well with the simulation results for different second integrator parameters. According to the experimental results, the sensitivity of the servo error influenced by laser frequency drift with the addition of a double integrator was suppressed by a factor of 107. In a week-long comparison of optical clocks, the relative uncertainty of the servo error is determined to be 1.9 × 10~(-18), which is meaningful for the systematic uncertainty of the transportable single ~(40)Ca~+ ion optical clock entering the 10~(-18) level.     

分光光度法研究钴(Ⅱ)-槲皮素配合物

利用分光光度法研究了槲皮素与Co（Ⅱ）形成配合物的最佳反应条件,测定了其配比和条件稳定常数。结果表明,在pH 4.7 HAc-NH₄Ac缓冲溶液中.槲皮素与Co（Ⅱ）配位,该配合物在584nm处有最大吸收。Co²⁺的浓度在2.0×10^-5—1.1×10^-4mol/L之间与吸光度呈线性关系。采用等摩尔连续变化法测得槲皮素-Co（Ⅱ）配合物的配位比为2:1,计算得到该配合物的条件稳定常数为2.7×10⁷L²·mol^-2。