飞秒时间分辨光学多道谱仪研究

超快时间分辨光谱学为研究非线性光学，固体物理，化学反应动力学，能量传递和驰豫、生物过程动力学和相干光谱技术提供了一种有效的工具。本文报导了一种飞秒时间分辨光学多道光谱设备，该设备是由一台用氩离子激光器原浦且产生１００ｆｓ光脉冲并调谐在７２０－９８０ｎｍ的飞秒掺钛兰宝石激光器，改进了光学多道器（ＯＭＡ－ＩＩ），３８６计算机及光学系统组成的。激光脉冲用ＬＢＯ晶体倍频，谱仪装置的时间分辨率约１２０ｆｓ，     

石墨-五氯化锑层间化合物在有机电介质溶液中的电化学行为和结构研究

通过测定循环伏安曲线研究了石墨-SbCl5在1MLiClO4-PC(碳酸丙二醇酯)溶液中的电化学行为.I.II级石墨-SbCl5的还原电流峰出现在2.75～2.35V,氧化电流峰在2.85～3.05V(相对于Li/Li[+]).III级和IV级的相应电位区间与上相同,但其峰值较小,且曲线较为平缓,III级石墨-SbCl5的方波恒电流充放电表明,在500μA/cm[2]下,Li的插入量x(x=Li/C36SbCl5)在0.3以内,电极具有良好的可逆性,根据库仑滴定数据,放电前后X射线衍射图谱与电镜衍射花样的变化,初步认为I.II混合级石墨-SbCl5放电时的阴极反应是锂插入和形成新的层间化合物LiC24SbCl5的两个过程。     

钒酸钇的基质施主合作能量传递导致的镱离子的近红外量子剪裁发光

稀土材料的红外和可见量子剪裁对于寻找更好能量效率的发光材料来说都是一个激动人心的发展。发光效率的最大上限值能从100%提高到200%甚至更高。在第一代晶硅太阳能电池与第二代薄膜太阳能电池之后第三代的聚光太阳能电池已成为目前的重点发展方向。现在,利用稀土材料的近红外量子剪裁发光效应有可能较好的解决太阳光谱与太阳能电池光电响应之间存在的光谱失配的问题,因此有可能较大幅度的提高太阳能电池的发电效率,因而具有重要的意义与价值。研究了钒酸钇晶体基质中Yb3+离子的近红外量子剪裁发光现象,测量了从可见到红外的钒酸钇晶体的发光谱、激发谱与荧光寿命,测量发现钒酸钇晶体基质能带在约322.0nm光激发时能导致有效的从钒酸钇晶体基质到Yb3+离子的二级合作能量传递,进而导致了很强的Yb3+离子的985.5nm2 F5/2→2 F7/2的近红外量子剪裁发光,同时,钒酸钇晶体基质的位于430.0nm的发光强度大幅降低。测量发现:(A)Yb(1.5)∶YVO4晶体的430.0nm的荧光寿命值为τA=3.785μs;(B)YVO4晶体的430.0nm的荧光寿命值为τB=22.72μs;研究计算发现总的理论量子剪裁效率上限值为η1.5%Yb=183.3%。     

Ion Velocity Distributions in a Non-Stationary Perpendicular Shock

Previous particle-in-cell simulations have evidenced that supercritical, quasi-perpendicular shocks are non-stationary. By separating the incident ions into reflected （R） and directly transmitted （DT） parts, we investigate the ion distributions in a non-stationary perpendicular shock. The upstream ion distributions have two parts corresponding to the R and incident ions respectively, while the R ions have higher energy. The downstream ions have a core-ring distribution. The core and ring parts correspond to the DT and R ions, respectively. The ion distributions depend largely on the non-stationary shock structure. The percentage of the reflected ions cyclically varies in time with a period equal to the shock self-reformation cycle, and the number of the R ions increases with the steepness of the shock ramp.     

Effects of Spatial Variation of Thermal Electrons on Whistler-Mode Waves in Magnetosphere

A ray-tracing method is developed to evaluate the wave growth/damping and specifically propagation trajectories of the magnetospherically reflected Whistler-mode waves. The methodology is valid for weak wave growth/damping when plasma is comprised of a cold electron population and a hot electron population, together with background neutralizing ions, e.g. protons. The effect of anisotropic thermal electrons on the propagation of Whistler-mode waves is studied in detail. Numerical results are obtained for a realistic spatial variation model of plasma population, including the cold electron density distribution, and the thermal electron density and temperature distribution. It is found that, analogous to the case of the typical cold plasma approximation, the overall ray path of Whistler-mode waves is insensitive to the thermal electron density and temperature anisotropy, and the ray path reflects where wave frequency is below or comparable to the local lower hybrid resonance frequency flhr. However, the wave growth is expected to be influenced by the thermal electron population. The results present a first detailed verification for the validity of the typical cold plasma approximation for the propagation of Whistler-mode waves and may account for the observation that the Whistler-mode waves tend to propagate on a particular magnetic shell L where the wave frequency is comparable to fthe.     

PSII高效传能超快微观机理研究

在飞秒、皮秒时间分辨泵浦探测光谱学、荧光动力学、能量传递动力学研究基础上，确立了PSⅡ各功能单元激发能传递途径，由主外周天线LHCIIb吸收太阳能，通过次外周天线CP29，CP26，CP24，经内周天线CP43和CP47分别传递到反应中心D1－D2－Cytb559。利用四能带理论解析研究了PSII激发能传递机理和规律，利用四能级理论解析研究了天线复合物内部激发能传递过程。最后理论计算了PSII核心天线CP43及CP47中β－Car到Chla分子间激发能传递效率，分别为47．5％和66．5％。     

假根羽藻外周天线内能量传递的飞秒光谱研究

在时间相关单光子技术的基础上，对假根羽藻外周天线内叶绿素分子间的能量传递进行研究.采用瞬态吸收与荧光发射谱识别样品内的具有特征光谱组分的分子，得到在叶绿素分子的Q带区主要存在以下六个特征分子：Chlb630,Chlb642,Chla653652,Chla667664,Chla676,680675,Chla683682.630 nm的飞秒脉冲光的激发下，通过对不同特征发射峰出的荧光动力学进行解析得到： 1)Chlb628分子所吸收的能量仅有大约20%被直接传递给其他叶绿素分子,传能时间小于150 fs;2)叶绿素间大部分的能量传递发生在长于76 ps 时间范围内;3)传能时间常量在几百fs及10 ps左右的间接传能可能与具有不同光谱组分特征的叶绿素分子在外周天线内的排列方式以及偶极距的取向有关;4)Chlb654,657652,Chla666664,Chla677,680674和Chla683682以荧光形势耗散能量的时间常量分别为1.41 ns, 1.39 ns, 676 ps, 709 ps，这部分在整个能量耗散中占的比例不超过40%.     

从捕光天线到反应中心分子能量传递研究

利用飞秒时间分辨光谱技术研究了PSⅡ中捕光天线LHCⅡ内Chla分子和β-Car分子传递光能到反应中心的时间特性,实验测得Chla分子用了25 ps,β-Car分子用了250 ps.理论研究得出:25 ps是相邻Chl分子之间随机转移传能的时间常数,250 ps是LHCⅡ内相邻β-Car分子,通过Chla分子单步FÖrster共振传递、Dexter电子交换机制、激子转移把能量转移到反应中心的总时间.理论计算与实验结果基本符合,激子随机转移传递激发能快而有效.     

多弧离子镀TiN与不同金属基材间的接触界面与表面特性

用多弧离子镀技术在不同金属基材上进行TiN镀膜实验 ,制备了TiN/Fe、TiN/Cu和TiN/Cr/Cu复合膜 .借助扫描电子显微镜 (SEM)、X射线衍射仪 (XRD)和光电子能谱 (XPS) ,研究了TiN与Fe、Cu和Cr/Cu三种不同衬底接触界面的形貌、结构及其表面特性 .SEM观察发现 ,在一定离子镀膜条件下 ,TiN涂层可与Fe、Cu和Cr/Cu金属基材形成均匀平整的接触界面 ,在铜基上TiN界面清晰 ,在Fe与Cr/Cu界面有明显的层状晶界微结晶分布 .XRD分析显示 ,Fe、Cu和Cr/Cu表面生成的薄膜都包含TiN、Ti2 N等多晶相 ,在Cr/Cu界面还包含Ti-Cr的金属间化合物 .XPS结果表明 ,表面除了TiN膜外 ,还生成TiO2 和TiOxNy 等氧化膜 .Ar+ 刻蚀 5min后 ,TiO2 消失 ,TiOxNy 减少 ,TiN则呈增加趋势 .TiN与Cr/Cu界面形成明显的Ti-Cr和Cr-Ni互扩散层 ,这有助于增强薄膜附着力 ,形成较牢固的TiN涂层 .     

三波长单腔型自锁模飞秒钛宝石激光器

在我们优化的自锁模飞秒钛宝石腔型结构的基础上,实现了一台三波长单腔型自锁模飞秒钛宝石激光器,该台激光二器不仅据我们所知首次实现了三波长飞秒光脉冲的同时运转,而且它还具有可调谐、阈值低、输出功率高及易于调整、结构简单等特点.