A rapid,spatially dispersive frequency comb spectrograph aimed at gas phase chemical reaction kinetics

This New Views article will highlight some recent advances in high sensitivity gas detection using direct infrared absorption frequency comb laser spectroscopy, with a focus on frequency comb use in chemical reaction kinetics and our own contribution to this field. Our recently implemented detection technique uses a combination of a 12.9?GHz free spectral range virtually imaged phased array and diffraction grating to spatially disperse the mid-infrared frequency comb onto a camera. Individual frequencies or ‘comb teeth’ of a 250?MHz repetition-rate frequency comb are able to be resolved. High molecular sensitivity is achieved by increasing the interaction path length using a Herriott multipass cell. High spectral resolution, broadband spectral coverage, and high molecular sensitivity are all achieved on an adjustable 1–50 µs timescale, making this frequency comb apparatus ideal for measuring chemical reaction kinetics where multiple absorbing species can be monitored simultaneously. This New Views article will also discuss some of the challenges and decisions that chemists might face in implementing this advanced physics technology in their own laboratory.

Spatially dispersed 250 MHz mid-infrared frequency comb laser, with absorption of some frequencies by a dilute sample of methane.     

噪声对滑动移除近似熵的影响

受外强迫和仪器本身的测量误差等因素的影响, 观测数据中经常包含噪声和扰动等一些虚假的信息. 针对这一问题, 本文研究了各种不同噪声对滑动移除近似熵的影响. 研究结果表明, 滑动移除近似熵的检测结果受尖峰噪声和高斯白噪声的影响较小, 意味着其具有很强的抗噪能力, 这为该方法在实际观测资料中的广泛应用提供了坚实的实验基础.     

聚乙撑二氧噻吩导电聚合物上吗啡的电化学检测

在水相中电沉积制备得到了聚乙撑二氧噻吩（PEDOT）导电聚合物膜,研究了沉积电量、沉积电位等因素对聚合物膜的电化学活性及其在水溶液中检测吗啡的电化学响应的影-向．结果表明．沉积电量为20～40mC,沉积电位为1．2V（相对于Ag／AgCl电极）时所得的聚合物膜对吗啡具有最高的电化学响应．在此基础上,研究了PEDOT膜修饰电极在不同浓度的吗啡水溶液中的电化学检测,发现在0．05～6mmol·L^-1浓度范围内具有很好的线性响应．最低检测限为0．05mmol·L^-1,相关系数达0．995．     

激光磁共振用于对NO_2分子的定量测量

本文叙述了采用CO激光磁共振方法对NO_2分子作定量测量,给出了激光磁共振信号幅度的数学表达式以及信号与分子浓度、激光功率等实验参数之间的依赖关系,实验结果与理论分析一致。     

Two-dimensional photon counting imaging detector based on a Vernier position sensitive anode readout

A two-dimensional photon counting imaging detector based on a Vernier position sensitive anode is reported. The decode principle and design of a two-dimensional Vernier anode are introduced in detail. A photon counting imaging system was built based on a Vernier anode. The image of very weak optical radiation can be reconstructed by image processing in a period of integration time. The resolution is superior to 100 μm according to the resolution test. The detector may realize the imaging of very weak particle flow of high-energy photons, electrons and ions, so it can be used for high-energy physics, deep space exploration, spectral measurement and bio-luminescence detection.     

纳米级精度分光路双频干涉度量系统的设计

为完成快速、精确的外观轮廓度量,设计了一种新型纳米级精度分光路双频干涉度量系统。系统由低频差双频激光干涉度量模块和微探头及二维工作台两部分组成。微探针以轻敲式接近样品至几十纳米时,受原子力作用发生偏转,利用双频干涉模块度量其纵向偏转量,并对样品进行梳状式度量得到外观形貌。根据双频激光的实际光源,对原有双频干涉度量理论进行了改进提高。进行了系统组建和实验验证。结果表明:系统具有纳米级精度,可用于超精样品外观轮廓度量。     

非视线紫外光信号传输时间特性的数值模拟

在研究紫外光学非视线通信技术中,需要深入了解由于紫外大气散射效应所带来的各种信号畸变.传统的单次散射近似方法在进行较远距离、复杂天气条件下非视线光传输模拟时误差很大,采用基于Monte Carlo(MC)方法改进算法进行非视线紫外光信号传输的数值模拟,通过随机抽样的方法模拟光子在大气系统中的随机游动,在光子被大气中的粒子散射时计算其进入探测器的概率,模拟大气系统的脉冲响应函数.模拟结果表明:采用光子散射探测概率方法改进后的MC模型在模拟非视线光信号传输时计算效率显著提高;大气系统对非视线传输时的紫外光脉冲具有很强的展宽效应;随着光信号传输距离的增大,信号强度呈近似指数衰减的趋势.     

上转换发光免疫试纸条扫描检测系统研究

研制了一种以上转换发光材料作为标记物的扫描检测系统,有别于传统的测量方法,可做出定量和多重分析.扫描检测系统以扫描方式逐点测量经生物反应而结合上去的UCP颗粒的含量,记录整个免疫试纸条的信息,计算出被测样品中特定生物分子的浓度.实验结果表明,该系统对兔抗鼠疫免疫球蛋白（IgG）标准样品的检测灵敏度达到百ng/mL量级,且具有变异系数小于6%的重复性,符合生物免疫测定的要求.     

离轴球形粒子对高斯波束的散射光通量的计算

利用矢量球谐函数展开的方法,研究了离轴球形粒子对椭圆高斯波束的散射。根据其远区散射场的形式,得出了归一化散射场的斯托克斯参量(散射强度)与颗粒直径、折射率以及散射角的关系。建立了计算离轴球形粒子对高斯波束散射通量的解析模型,计算了散射光在任意散射方向上的光通量,得到了前向任意立体角内散射通量的计算公式,为激光散射探测提供了理论依据。     

波长检测技术在温度测量中的应用

提出一种波长检测技术实现温度测量的方法,利用FBG传感器对温度等物理量实施监测,具有测试精度高,应用场合不受限制等特点,当环境参数发生变化时,光纤光栅的有效折射率和光栅周期会受到影响,将引起光纤光栅峰值波长的偏移,依据反射光谱结构的变化,可知道其温度的变化趋势。实验测试结果表明,在温度变化0.1°,波长变化1pm,温度和波长具有良好的线性关系。