基于微型非共振腔的石英增强光声光谱用于氦气纯度分析的实验研究

实验中设计了一种基于微型非共振腔的石英增强光声光谱痕量气体传感器, 用来检测非纯氦气中的痕量氨气浓度. 该传感器采用的微型非共振腔只在空间上限制声波扩散以达到增强信号目的, 而不是像传统微型共振腔一样依靠共振效应. 如此的设计使探测小分子无机气体的光谱测声器尺寸远远小于共振腔的配置而有利于准直. 不同气压下的信号和噪声也被研究, 用来优化传感器性能. 在这种配置下和27.7 kPa的最优气压下, 获得的最佳氨气探测灵敏度为463 ppb (1σ , 1 s积分时间), 相应的归一化噪声等效吸收系数为4.3×10^-9cm^-1W/√Hz. 关键词： 气体传感器 石英增强光声光谱 音叉式石英晶振 类氢气体纯度分析     

基于单波长外腔共振和频技术产生波长可调谐589 nm激光及钠原子饱和荧光谱的测量

本文基于新型单波长外腔共振和频技术实现了转换效率高、波长可调谐589 nm激光的输出, 其中基频光波长分别为1583 nm和938 nm, 和频晶体为周期极化铌酸锂. 在1583 nm激光频率被锁定到外部环形腔腔模后, 通过对938 nm激光的频率扫描实现了输出功率4.96 mW, 调谐范围7 GHz的589 nm激光输出, 并采用声光调制器的伺服反馈技术有效提高了输出功率的稳定性. 最后采用该光源对钠原子在348—413 K (75—140 ℃)时D₂线的饱和荧光谱进行了测量. 观察到了多普勒背景下钠D₂a, D₂b以及Crossover的亚多普勒结构, 其均可为589 nm频率的锁定提供参考信号. 关键词： 单波长外腔共振 和频 589 nm 钠原子饱和荧光谱     

基于共振与非共振双线的自吸收免疫LIBS技术研究

激光诱导击穿光谱(LIBS)定量分析中的自吸收效应不仅会降低谱线强度和增加线宽,而且使定标结果饱和,从而影响最终的分析精度。为了消除该效应的影响,提出了一种基于共振双线与非共振双线选择的自吸收免疫激光诱导击穿光谱(SAF-LIBS)技术,通过比较所测谱线强度比值和理论强度比值来确定等离子体的光学薄时刻,并使用共振线与非共振线来拓展元素含量的可测量范围。该技术可以分为定标和定量两个分析过程,其定标过程为:计算待测元素的共振双线及非共振双线的理论强度比,通过对比不同待测元素含量样品的共振双线及非共振双线在不同延时下的强度比和理论比,确定等离子体的光学薄时刻;使用一系列标准样品建立LIBS非共振线的单变量定标曲线;利用准光学薄谱线建立共振线和非共振线的SAF-LIBS单变量分段定标曲线。其定量分析过程为:先用非共振线和LIBS定标曲线确定未知样品所属的含量分段,再用准光学薄谱线以及与所属分段的共振或非共振SAF-LIBS定标曲线完成定量分析。对Cu元素的单变量定标结果表明,对于共振线,最佳延时随着样品含Cu量的增加而增加,且只有当含Cu量低于0.05%时,才可能获得准光学薄的共振线,而随着Cu含量的增加,自吸收变得非常严重,以至于无法获得光学薄的共振线;对于非共振线,当含Cu量在0.01%~30%范围内,均可获得准光学薄的非共振谱线,而当Cu含量大于50.7%时,将无法在等离子体寿命期内捕获到光学薄谱线。对Cu元素的定量分析结果表明,基于共振双线与非共振双线的自吸收免疫LIBS技术可以有效地避免自吸收效应的影响,各分段定标曲线的线性度均大于0.99,对两个未知样品中Cu元素含量的绝对测量误差分别为0.01%和0.1%,探测限达到了1.35×10-4%,最大可测量范围拓展至50.7%。     

3种主动合成孔径成像技术极限探测能力的分析与比较

为了深入研究可行的中高轨成像技术,本文从探测能力角度(用最低发射激光功率表示)深入分析和比较3种主动干涉合成孔径成像技术——傅立叶望远镜(又称为相干场成像或条纹场扫描成像)、成像相关术(又称为强度相关成像)和剪切光束成像。本文利用光电倍增管的信噪比模型和激光作用距离方程,较为细致地分析每种技术在满足单次信噪比(SNR=5)条件下的极限探测能力。通过仿真分析得出:傅立叶望远镜、成像相关术和剪切光束成像所需的最低单光束单脉冲能量分别为11. 4 J、0. 73 MJ和3. 1 MJ。最终得出傅立叶望远镜是上述3种主动成像技术中在目前技术水平下最适合中高轨目标(约36 000 km)高分辨成像的可用技术的结论。     

含辣素衍生结构疏水缔合聚合物PAAH的合成、表征及溶液性质

以辣素功能结构单体N-（4-羟基-3-甲氧基-苄基）-丙烯酰胺（HMBA）为疏水单体,与丙烯酰胺（AM）和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠（NaAMPS）通过自由基胶束共聚,制得三元疏水缔合聚合物P（AM-NaAMPS-HMBA）（简称PAAH）. 采用紫外-可见光谱、核磁共振氢谱、热重分析及扫描电子显微镜对共聚物的结构及形貌进行表征,利用原子力显微镜对聚合物水溶液的微观形貌进行观察,并对其溶解性、疏水缔合性、耐温性及抑菌性能进行了研究. 结果表明,所得共聚物中疏水单体含量与投料比基本一致;PAAH具有良好的速溶性,当聚合物浓度超过一定值后,溶液黏度急剧增加,且随着疏水单体含量增加,疏水缔合性能增强;原子力显微镜观察证实了聚合物水溶液中网络结构的存在. 与未改性的P（AM-NaAMPS）（简称PAA）共聚物相比,引入具有生物活性且带有刚性苯环结构的HMBA单体可使PAAH共聚物热稳定性增强,耐温性能提高,并赋予其优良的抑菌性能.     

基于泛频振动的石英增强光声光谱测声器优化设计

为了进一步提高基于泛频振动的石英增强光声光谱测声器探测灵敏度,在一次泛频振动模式下采用一个比商用标准音叉外形尺寸大5倍的定制大音叉,并对其性能进行优化.通过理论和实验研究得出了音叉与激光的最佳作用位置,发现音叉的一次泛频振动有两个波腹点,且在距离音叉根部8 mm处,音叉振臂的振动幅度最大.微型声音谐振腔由三种不同内径的不锈钢毛细管加工而成,与音叉组成共轴配置石英增强光声光谱光谱测声器,用来进一步增强信号幅值.在最佳微型声音谐振腔配置下,获得了30倍的信号增益因子,有效提高了石英增强光声光谱光谱测声器的探测灵敏度.     

Si_3N_4钝化层对横向PNP双极晶体管电离辐射损伤的影响机理

航天器中电子器件在轨服役期间,会遭受到空间带电粒子及各种射线的辐射环境的显著影响,易于造成电离辐射损伤.本文采用60Coγ射线辐照源,针对有/无Si_3N_4钝化层结构的横向PNP型(LPNP)双极晶体管,开展了电离辐射损伤效应及机理研究.利用KEITHLEY 4200-SCS半导体参数测试仪测试了LPNP晶体管电性能参数(包括Gummel特性曲线和电流增益等).采用深能级瞬态谱分析仪(DLTS),对辐照前后有/无Si_3N_4钝化层结构的LPNP晶体管的电离缺陷进行测试.研究结果表明,在相同吸收剂量条件下,与无Si_3N_4钝化层的晶体管相比,具有Si_3N_4钝化层的LPNP晶体管基极电流退化程度大,并且随吸收剂量的增加,电流增益退化更为显著.通过DLTS分析表明,与无Si_3N_4钝化层的晶体管相比,有Si_3N_4钝化层的晶体管辐射诱导的界面态能级位置更接近于禁带中心.这是由于制备Si_3N_4钝化层时引入了大量的氢所导致,而氢的存在会促使辐射诱导的界面态能级位置更接近于禁带中心,复合率增大,从而加剧了晶体管性能的退化.     

Analysis of the influence shifts of the acetylene of various effects on frequency saturated absorption lines

Frequency shifts of the acetylene saturated absorption lines at 1.5μm with temperature, gas pressure and laser power have been investigated in detail. The second-order Doppler effect, the recoil effect, the Zeeman effect, the pressure shift and the power shift are taken into consideration. The magnitudes of those shifts caused by various effects are evaluated. In order to reproduce the stability of 5.7 × 10^-14 obtained by Edwards, all necessary conditions are given. The results show that when there is a larger external magnetic field, the Zeeman shift could not be neglected, so that the shield should be employed. And the design of a long cavity is advantageous to reduce the influence of the second-order Doppler effect. The results also show that at least 4-2.5℃ temperature control for cavity can effectively prevent several effects and improve the frequency stability.     

Schiff碱Cu(Ⅱ)配合物的合成,表征,及其抑制脲酶活性的机理研究

为了得到一种新型脲酶抑制剂,以5-氯水杨醛和2-氨甲基哌啶合成Schiff碱配体,再与硝酸铜反应合成了一种Schiff碱Cu(Ⅱ)配合物。分别采用元素分析,单晶衍射、红外光谱测试技术对其进行表征,采用热重分析法探讨其对热稳定性,采用酚红法测定该配合物抑制脲酶活性的大小,采用Lineweaver-Burk模型研究其抑制脲酶的动力学机理,通过分子对接技术探讨配合物与脲酶的作用方式,并对其抑制机理进行分析。结果表明,目标配合物属于单斜晶系,P2₁/n空间群,四方形结构,它通过氢键、疏水键与脲酶形成稳定的结合模式;抑制脲酶活性的机制属于竞争性和非竞争性混合型抑制机制,其竞争性抑制作用大于非竞争性抑制作用。配合物对刀豆脲酶的IC₅₀为10.03μmol·L^-1,远低于常规脲酶抑制剂(45.06μmol·L^-1),从理论上解释了体外抑制脲酶活性的实验结果。