基于光腔衰荡光谱技术的压力计校准方法

压强是工业生产过程中的一个重要参数,其准确测量是过程控制的关键。气体分子光谱线型和线宽取决于分子间相互作用和温度、气压等因素,利用窄线宽气体吸收光谱的压力展宽效应,可通过高分辨地测量气体吸收谱线得到压强信息,实现压力计校准。提出了一种基于光腔衰荡光谱技术和气体吸收谱线压力展宽效应的压力计校准方法。采用5.2 μm可调谐量子级联激光器,基于连续光腔衰荡光谱技术建立了压力计校准实验装置。室温下,测量水汽在1 877 cm-1附近的一吸收谱线,线宽为0.084 21 cm-1,重复性测量误差小于1.53×10-4 cm-1,对应的压强大小为98.12 kPa,检测灵敏度优于0.18 kPa,与高精度压力计读数98.14 kPa一致。利用测试谱线线宽与压强的关系得到压力展宽系数(0.087 12±0.000 965) cm-1·atm-1,与HITARN数据库参考值0.087 1 cm-1·atm-1一致。实验校准了一小量程压力计。结果表明基于光腔衰荡光谱的高分辨吸收谱线测量在压强检测和压力计校准领域具有很好的应用前景。     

碘激光的大气衰减特性

碘激光波长处在大气微窗口，水汽分子的吸收是碘激光在大气中传输时衰减的主要原因。利用HITRAN数据库，计算了碘激光波长模式的大气衰减情况。利用高分辨串光谱实验系统，获得了1．315μm附近的谱线参量。在我国，由南向北，由夏到冬，水汽浓度逐渐减少，水汽分子的吸收率递减。碘激光有6条超精细谱线，单一最强线频率的碘激光的大气分子吸收比多谱线的碘激光小，更有利于大气传输。在中纬度夏季，单一最强线垂直向上全程的大气分子吸收率与多谱线碘激光水平传输1km相当，为9．0％。碘激光垂直向上传输比海平面水平传输受大气影响小。     

High-Resolution Infrared-Vacuum Ultraviolet Photoion and Pulsed Field Ionization-Photoelectron Methods for Spectroscopic Studies of Neutrals and Cations

扫描单模红外光参量振荡(IR-OPO)激光器的波长激发待测分子,并用固定波长的真空紫外(VUV)激光器光电离(PI)探测被红外激发的分子,可获得高灵敏度的中性多原子分子的高分辨红外光谱. 这种方法(IR-VUV-PI)基于真空紫外光电离作为探测,可分辨样品中的不同成分,因此适用于对含同位素,自由基,络合物等通常为非纯的样品进行红外光谱研究. 高分辨的IR-VUV-PI谱可实现对分子单一振转态的选择,在选态的基础上进行真空紫外脉冲场电离零动能光电子谱(VUV-PFI-PE)的研究,可得到高分辨振转解析的光电子谱.被研究的分子包括一卤代甲烷(CH3X(X=Br,I)),乙烯(C2H4),丙炔(C3H4)等. 实验表明,采用高分辨的单模红外光参量振荡器代替先前使用的低分辨红外光参量振荡器可显著的提高IR-VUV-PI和IR-VUV-PFI-PE谱的信噪比. 并进一步讨论了采用IR,VUV,分子束三束同轴以提高IR-VUV-PI和IR-VUV-PFI-PE谱灵敏度的方案.     

氨基葡萄糖及羧甲基氨基葡萄糖与铁(Ⅱ)、锌(Ⅱ)、钴(Ⅱ)、铜(Ⅱ)配合物的光谱特征

本文研究了氨基葡萄糖及羧甲基氨基葡萄糖分别与铁（Ⅱ）、锌（Ⅱ）、钴（Ⅱ）、铜（Ⅱ）形成配合物的UV，IR和^1H-NMR光谱特征。配合物紫外的λmax发生了明显紫移；在IR谱中，配合物的面外振动峰655cm^-1较未配位的氨基葡萄糖中的面外振动峰670cm^-1低，且在990cm^-1附近出现新的吸收峰；在^1H-NMR谱中，配合物C3上羟基中的质子化学位移较未配位的均移向高场，氨基上质子的化学位移较未配位的也移向高场，其他碳上羟基中的质子化学位移值不变，从而初步证实了配合物中的氨－金属（N－M）键的形成。本文还研究了羧甲基氨基葡萄糖及其与铁（Ⅱ）、钴（Ⅱ）、铜（Ⅱ）配合物的合成。其配合物的IR谱线较未配位的IR谱线并没增多，指出这种反常现象是糖环的刚性所致。它们的IR和UV光谱均证实了分子中不存在游离的羰基峰，并证实了它们分子中内盐的存在，配合物的IR谱中出现新的一组吸收峰：433.1和408.9cm^-1(O-Fe)，507．1和495．0cm^-1（O－Co),403.1和389.0cm^-1(O-Cu)，证实了配合物中的氧－金属键（O－M）的形成。     

电离辐射质粒pUC18 DNA结构变化的傅里叶变换拉曼光谱分析

采用傅里叶变换拉曼光谱研究了质粒pUC18DNA经过γ射线电离辐射以后结构的变化。其脱氧核糖－磷酸主链中各振动模式产生的谱带强度有所增加，包括884cm^-1处的脱氧核糖－磷酸主链振动谱带、1460cm^-1处的－CH2弯曲振动谱带和2939cm^-1处的C－H伸缩振动普带。碱基杂环弯曲振动谱带187cm^-1位移到208cm^-1处，强度明显减弱。在3298cm^-1处出现了一个源于N－H伸缩振动的新谱带。此结果表明碱基受损，主链断裂，超螺旋旋结构部分解旋。     

红辉沸石合成A型分子筛的红外光谱研究

以天然红辉沸石合成了A型分子筛，通过XRD、IR光谱研究了其晶化过程。发现在1000-950cm^-1、750一600cm^-1、560cm^-1、460cm^-1处的红外吸收峰随结晶度有规律的变化，初步探讨其反应机理。     

新型L-丙氨酸尾式卟啉锌配合物的合成及其傅里叶变换红外光谱研究

合成了一种新型L-丙氢酸尾式卟啉及其锌配合物，测试并研究了它们在4000-400cm^-1范围内的傅里叶变换红外光谱，对主要谱带进行了经验归属，研究发现，在锌配合物的谱带中3316.9cm^-1、965.8cm^-1和728.cm^-1谱带消失，而在1002cm^-1处出现了四苯基卟啉衍生物所特有的卟啉环骨架的强吸收带，这是Zn（Ⅱ）离子与氨基酸尾式卟啉形成配合物的显著特征。卟啉环的结构敏感谱带出现在1470、1442、1350、1002、994和796cm^-1处。     

人乳腺癌组织的显微拉曼光谱研究

研究了人类正常与癌变乳腺组织的显微拉曼光谱特性。与正常乳腺组织相比,癌变组织的核酸骨架磷酸离子vs(PO^-2)特征谱线由1082移到1097cm^-1、强度加强,位于817cm^-1的RNA主链vs(O-P-O)的谱线强度增加;蛋白质酰胺Ⅰ和酰胺Ⅲ两个特征谱带从1657,1273cm^-1分别位移到1662和1264cm^-1,其中1264cm^-1谱线的宽度和强度均增加,某些氨基酸残基的C—O谱线向高波数位移,色氨酸特征峰1368cm^-1在癌变组织中几乎观察不到;脂类特征谱线减少。上述谱线变化表明,癌变组织中核酸的相对含量增加、主链结构发生变化;蛋白质结构同时呈现α-螺旋、无规卷曲、卢．折叠以及β-回折4种构象特征,其分子间的氢键近乎断裂,蛋白质变得松散和无序,色氨酸残基的吲哚环呈现“暴露式”;脂类含量减少。研究表明,显微拉曼光谱可以为乳腺癌变的生化机理研究以及活体诊断提供有力的实验依据。     

活体植物中β-胡萝卜素分子的二级拉曼散射谱

利用显微拉曼光谱技术对从法国梧桐树新鲜采集得到的树叶做了测试分析，在可见光514.5nm激发下，不对样品做任何提纯，直接得到了树叶中β－胡萝卜素分子的一级和二级拉曼光谱。根据对β－胡萝卜素分子拉曼散射位于2000－3100cm^-1之间和2000cm^-1以下谱线的仔细分析对比，得到了二级拉曼谱和一级谱的倍频、和频关系。实验研究表明，控制样品表面的激光强度和信号积分时间，不破坏活体树叶中的分子结构和构象，这为研究植物在不同的环境生长状况提供一种实时实地测量技术。此外讨论了用共焦显微拉曼研究活体植物的优点及限制。     

铯分子吸收光谱的实验研究

在封闭的热管炉对充有纯铯碱金属的玻璃泡进行加热和在大功率的氙灯作为非相干光源的条件下采用高分辨的AvaSpec-2048FT多通道光谱仪对铯分子蒸汽吸收光谱进行了测量,获得了325—810nm波长范围内铯分子电子态跃迁的吸收光谱,观测到了奇特的扩散带吸收谱线,并且扩散带吸收强度不依赖于温度,其中对应铯分子1(a)3∑u+→23Πg(0g+,-,1g,2g)三重态的跃迁,中心在706.6、713.2nm和719.0nm处的扩散吸收带最为明显,为研究超冷铯分子吸收谱提供了波长参考数据。     

1.315 μm波长附近实际大气高分辨率吸收光谱

 用窄线宽、脉冲可调谐光参量振荡器（OPO）作光源，使用光程长达1 097m的怀特池，采用单探测器分时复用的探测方法，首次在吸收池中精确测量了实际大气中1.315 μm波长附近高分辨率吸收光谱，实验验证了实际大气中水汽是该波段的主要吸收气体；得到了实际大气中吸收分子在氧碘激光波长（7 603.14cm^-11）处的吸收截面为 (1.05±0.09)×10^-24 cm²(标准大气条件下）以及在该波段主要吸收谱线的参数，包括吸收线的位置、线强度、压力加宽半宽度等。利用实测的线参数计算了在氧碘激光波长附近大气分子的吸收截面，发现吸收最小的波长分别位于7 603.31和7 603.93cm^-1，其值约为(8.9±0.8)×10^-25 cm²，比氧碘激光波长处的吸收截面约小15%。     

FT-NIR光谱仪测定烟草化学成分不同谱区范围对数学模型影响的研究

应用傅里叶近红外技术建立快速定量分析烟草化学成分的数学模型 ,使用BrukerOptics公司的MPA型傅里叶变换近红外光谱仪 ,谱区扫描范围 12 0 0 0～ 4 0 0 0cm- 1 ,选择不同的谱区范围对烟碱、总糖和总氮三种组分的数学模型进行优化 ,结果显示不同谱区范围对同一组分数学模型影响有明显的差异 ,而且不同组分所选择的最佳建模谱区范围是不一样的 ,说明在模型优化过程中选择最佳谱区范围是非常关键的 ,烟碱、总糖和总氮三种组分模型的最佳谱区范围分别是 95 0 0～ 4 2 31 2cm- 1 ,75 0 2 1～ 4 2 4 6 7cm- 1 ,75 0 2 1～4 5 97 7cm- 1 ,三种组分最佳模型交叉检验的均方差 (RMSECV)分别为 0 0 815 ,0 80 8,0 0 5 6。     

光栅色散型成像光谱仪的在轨光谱定标方法研究

精确的光谱定标是定量化反演地物信息的前提与基础。光栅色散型可见近红外成像光谱仪(VNS)主要用于海洋水色遥感和海岸带监测,采用推扫式成像方式,工作波段范围覆盖400～1 040 nm,空间维视场像元总数为1 024,共设置256个光谱通道,光谱采样步长为2.5 nm。针对仪器入轨后可能发生的光谱通道中心波长漂移或通道宽度展宽问题,基于光谱特征曲线匹配思想,提出了利用太阳大气廓线和星上定标器镨钕特征光谱进行在轨光谱定标的新方法。开展了在轨光谱真实性检验与定标的地面模拟实验,采用最小差值与相关系数联合算法对数据进行了处理。以大气氧气吸收763 nm波段为例,介绍了在轨光谱定标的步骤。给出了太阳夫郎和费517 nm、Pr-Nd玻璃685 nm和氧气吸收763 nm三个典型波段对应VNS的光谱通道的定标结果：三个通道穿轨视场Smile效应幅度相近,约为0.6 nm;中心波长漂移方向和大小各异,分别为0.707,-0.369和0.293 nm;对穿轨方向各像元的测量值进了二次曲线拟合,763 nm通道标准偏差小于另外两个通道,三个通道的光谱定位精度较高优于0.176 nm。为成像光谱仪开发出一种适用的在轨光谱定标算法。     

短波近红外光谱在现场安检中的应用研究

快速、准确、高效的现场检测方法对于控制液态危险物的非法输运、使用,进而保证公共安全具有重要的意义。文章利用短波段近红外光对包装物和液体的很强穿透能力,测量了无水乙醇、无水甲醇、氨水、松节油、汽油、柴油、煤油等易燃液态危险物和部分白酒、饮料在近红外短波段范围内（667～1 000 nm）的吸收光谱;对测得的原始光谱数据进行标准化和压缩预处理后,采用SPSS统计软件进行判别分析寻求特征点波长,并以选定的特征波长建立了预测模型。基于该模型采用3个波长（881,935和981 nm）就可以对易燃液体准确判别,据此可以构建廉价光谱装置实现对易燃液体的无损、快速现场安全检查。     

黄海北部CDOM近紫外区吸收光谱特性研究

有色溶解性有机物(CDOM)近紫外区吸收光谱包含CDOM分子结构、组成等重要理化信息。利用2009年3月黄海北部海域CDOM吸收系数的实测数据,分析了该海域CDOM近紫外区的吸收光谱特性,结果表明:由于近岸陆源输入的影响,黄海北部海域CDOM构成差异较大,属于典型的二类水体;特定拟合波段范围的光谱斜率及特定波段处的吸收系数对CDOM分子量相对大小均具有一定的指示作用,250~275,350~400,300~350,275~300 nm波段的光谱斜率Sg,250~275,Sg,350~400,Sg,300~350,Sg,275~300与CDOM分子量相对大小指示参数M值的相关性依次递增,最高可达0.95,吸收系数ag(λ)与M值的相关性随波长增大逐渐变大,400 nm波段处相关性可达0.92;光谱斜率与吸收系数存在相关性与否由光谱斜率拟合波段范围及吸收系数获取波长共同决定,Sg,275~300与ag(400)的相关性最大,可达0.87。     

EAST快速极紫外光谱仪波长的原位标定及其应用

介绍了东方超环(experimental advanced supereonducting tokamak, EAST)托卡马克上的两套快速极紫外（EUV）光谱仪系统波长的原位标定方法、结果及其应用。这两套谱仪均为掠入射平场谱仪，时间分辨均为5 ms·frame-1。两套谱仪分别工作在20～500和10～130 Å的波段范围，由步进电机控制探测器在焦平面上移动实现整个观测波段上的波长扫描。利用这两套谱仪系统观测极紫外波段光谱，计算EAST中低-高Z杂质离子特征线辐射强度随时间的演化，监测和研究等离子体中杂质的行为。高Z杂质尤其是钨、钼等金属元素，发出的EUV波段光谱的构成非常复杂，准确识谱对谱仪精确的波长测量能力以及谱分辨能力要求很高，因此精确的波长标定是识别钨、钼等高Z杂质谱线以及研究它们行为的最关键的技术之一。利用EAST等离子体中类氢到类铍的低、中Z杂质的特征谱线以及它们的二阶甚至三阶谱线，结合谱仪系统的色散能力，对这两套快速极紫外光谱仪的波长进行了精确的原位标定。用于波长标定的杂质谱线有O Ⅷ 18.97 Å，O Ⅶ 21.60 Å，C Ⅵ 33.73 Å，Li Ⅲ 113.9 Å，Li Ⅲ 135.0 Å，Li Ⅱ 199.28 Å，Ar ⅩⅤ 221.15 Å，He Ⅱ 256.317 Å，He Ⅱ 303.78 Å，Ar ⅩⅥ 353.853 Å及C Ⅳ 384.174 Å等。利用波长标定的结果对观测到的EUV光谱进行谱线识别，两套谱仪观测到的绝大多数谱线波长与美国技术标准局(National Institute of Standards and Technology, NIST)数据库的标准波长相差分别小于0.08和0.03 Å。开发了谱仪波长原位标定程序模块，将这个模块内嵌到谱仪数据实时上传的交互式软件中，实现了全谱数据以及特征谱线强度随时间演化数据的实时处理和上传。同时利用开发的全谱分析交互式软件以及EAST上的数据查看软件，最终实现了快速EUV谱仪自采数据的准实时分析、读取和查看。     

Integrating sphere effective optical path length calibration by gas absorption spectroscopy

A method of integrating sphere effective optical path length (EOPL) evaluation using tunable diode laser absorption spectroscopy for gas detection was demonstrated. Oxygen was used as a sample gas for an 8.38 cm diameter integrating sphere calibration; 393.7 ± 1.3 cm EOPL was obtained from the wavelength modulation spectroscopy with second harmonic calibration by measuring oxygen P11 line at 764 nm, which is in agreement with that of 393 cm by using direct absorption spectroscopy calibration. The EOPL calibration accuracy of this method can reach 0.33 %. It has been justified that the EOPL of an integrating sphere is independent of the incident light intensity.     

利用离轴腔增强吸收光谱技术探测实际大气中的二氧化碳

以1.573μm窄线宽可调谐半导体激光器作光源,结合高精细度光学谐振腔的离轴腔增强吸收光谱技术,选择CO2在6 357.311 6cm-1的吸收谱线,对实际大气CO2分子进行了测量。为了得到更准确的有效方程,对谐振腔吸收程长的标定方法进行了研究,给出了一种简单、实用的标定方法。实验结果表明,高精密度光学谐振腔的有效吸收程长为～1 195.73m,测得实际大气CO2的浓度为～388.3ppm(S/N≈22),最小可探测浓度为17.65ppm。将波长调制技术与OA-CEAS技术结合后,最终将CO2分子的最小可探测浓度提高到0.36ppm(S/N≈1 064)。     

二硫化碳气体近紫外吸收截面积测定

利用二极管阵列光谱仪,室温条什下,在波长220～380 nm的波段内,测量了CS2的紫外吸收截面积.发现CS2在315 nm处具有较大吸收,其值为σ=7.184×1020cm2·molecule-1.与文献报道进行了比对,吻合较好,并利用所获得的数据对CS2大气光解寿命进行了评估.     

利用傅里叶变换红外光谱法鉴定小麦品种

利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱法分析了8个不同小麦品种根部的红外光谱图,对红外光谱图的吸收峰进行了归属分析,通过对各谱图的比对发现,在相同波数范围内,不同的小麦品种其红外谱图的形状、波数及吸收峰的多少有所不同。结果表明不同小麦品种的红外光谱图有明显的差异,其一在2800～2980cm-1波数范围内,此区反映的主要是甲基、亚甲基的伸缩振动,化合物分子链的长短、分子量的大小在此区有显现;其二差别较大的区域在1510～1730cm-1范围内,它反映的主要是酰胺的氮原子及α碳原子取代基的性质,可能是源于基因的差异,此区域内谱图差异较大。因此FTIR光谱法可用于不同小麦品种的鉴别。