光声光谱气体传感技术研究进展

光声光谱是通过光声效应把样品吸收光谱转换成声波探测,实现样品成分、浓度分析检测的一种光谱传感技术,是光谱学的一个重要分支。光声光谱除了具有吸收光谱的高选择性、高灵敏度外,还具有信号只跟样品光吸收有关,不受散射光影响,零背景, 信号与光功率成正比以及信号探测器不受光波长影响等诸多优点。在环境监测、工业过程控制与检测、医学诊断和国防危化品检测等领域得到了越来越多的应用,呈现出快速发展的趋势。除了传统的共振光声光谱技术,近年来先后出现了悬臂增强型光声光谱、石英音叉谐振增强型光声光谱、多通道光声光谱等各具特色的新技术。对光声光谱气体传感技术的研究进展进行了介绍,并分析了其应用前景和未来发展趋势。     

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在HL-2A装置上采用石英晶体微天平(QCM)测量碳元素及其化合物的沉积质量,从测量的数据可知,每次等离子体放电后QCM的沉积量都会有细微变化,每次放电测得的沉积质量约为0.1~10μg.沉积量的变化与沉积物质再腐蚀或者溅射有关.根据一天的测量结果,可以计算得出HL-2A装置偏滤器区域平均每次放电(非H模放电)的沉积厚度约为10nm.     

HL-2A偏滤器沉积测量系统的研制

为了检测HL-2A偏滤器靶板的背后沉积层的沉积情况和深入了解其等离子体与第一壁的相互作用过程,国内首次研制了用于托卡马克装置的偏滤器沉积测量系统,其中包括石英晶体、测量探头、频率测量以及控制系统等。经过初步检测,该沉积系统平均采样速率为13~14s^-1;测量的石英晶体共振频率分辨率为0.01Hz;石英晶体共振频率的变化正比于沉积在石英晶体表面的质量的变化,这与Sauerbrey方程的线性关系吻合;实验室检测过程中该沉积系统的平均沉积率约为2.0ng•s^-1,显示该沉积系统具有纳克级质量检测能力,表明了该偏滤器沉积系统的测量性能和有效性。     

汶川地震断裂带岩脉矿物拉曼谱峰特征

对汶川地震断裂带深溪沟出露的基岩错动面两侧岩脉中的石英矿物进行了拉曼谱峰测定,并根据所测石英的464 cm-1拉曼谱峰向高波数的偏移量估算了断裂带中的压应力分布。测试结果表明,错动面附近岩脉中石英的464 cm-1拉曼谱峰向高波数偏移量为3.29 cm-1,相应的压应力值为368.63 MPa,明显低于错动面两侧应力积累,这可能是由于错动面的多次活动导致了应力不断得到释放。断裂南东盘(下盘)远离错动面,岩脉中石英的464 cm-1拉曼谱峰向高波数偏移量具有增加的趋势,相应的应力积累也逐渐增强,距错动面21 m处的石英样品的464 cm-1拉曼谱峰向高波数偏移4.40 cm-1,相应压应力可达到494.77 MPa。剖面北西盘(上盘)在距错动面10 m处,样品464 cm-1拉曼谱峰的偏移量达到最大值,相应的应力积累为519.87 MPa,其后远离错动面应力积累开始减弱,在北西盘17 m处,应力积累骤然下降至400.37 MPa。在西北盘距错动面27 m处,岩脉石英的464 cm-1拉曼谱峰向高波数偏移量下降至3.21 cm-1,应力已经减弱到359.59 MPa,这可能是由于该处位于断裂带的边缘,远离错动面,受到了较小的断层活动的影响。因此,汶川地震断裂带内的应力虽然得到部分释放,但剩余的应力分布并不均匀,而且在局部还存在较高的应力积累,这反应了断裂带中岩石的力学性质在空间上具有不均匀性。     

利用EQCM研究铅电极在硫酸和硫酸钠溶液中的反应机理

使用电化学线性扫描伏安(LSV)、循环伏安(CV)和电化学石英晶体微天平(EQCM)方法研究了硫酸和硫酸钠溶液中铅电极表面的反应过程. 伏安曲线和电极表面质量变化结果分析表明,从-1.0 V到-0.4 V正向扫描时,铅在硫酸溶液中生成两种氧化产物,在-0.87 V时生成硫酸铅,在-0.73 V时生成PbO·PbSO₄,然后PbO·PbSO₄转化成硫酸铅,而铅在硫酸钠中的氧化产物只有硫酸铅. 因此,酸性溶液是PbO·PbSO₄形成的必要条件,这进一步揭示了铅酸电池的负极放电机理,也为铅酸电池负极反应过程提供了新的研究方法.     

熔石英紫外激光初始损伤形态分析

 采取355 nm激光脉冲辐照熔石英样品,利用Nomarski微分干涉差显微镜、原子力显微镜和扫描电子显微镜观测手段对前后表面产生的损伤点进行了观察分析。对前后表面损伤形态做出详细的描述和分类,从理论上对每种损伤类型产生的条件与机理做出推测。实验结果表明：熔石英前表面存在小麻点群损伤和星状裂纹损伤两种损伤形态,横向尺寸分别为0.8～2.5和1.0～5.5 μm;后表面存在小麻点群损伤、壳状剥离损伤和火山口3种损伤形态,损伤横向尺寸分别为0.48～1.33,4～20和12～30 μm。实验证明了1 μm尺度损伤点的产生与再沉积层密切相关。     

石英缝管原子捕集-火焰原子吸收光谱法测定化探样品中的铅

采用石英缝管原子捕集技术,可实现原子高效捕集和瞬间释放,使火焰原子吸收法测定铅的灵敏度比常规FAAS测定铅的灵敏度提高三至四倍。精密度与火焰原子吸收法相同。通过实验,建立了石英缝管原子捕集-火焰原子吸收光谱法测定化探样品中铅的分析方法,方法的检出限（CL）可达3.82μg/g,精密度（RSD）可达1.72%,应用于化探样品中铅的测定效果令人满意。     

啁啾脉冲的光谱整形

为了获得更高功率的输出激光脉冲,需要将注入到主放大链的种子脉冲进行光谱整形来补偿放大过程中的增益窄化效应.利用展宽器中啁啾脉冲的光谱具有空间排布的特点.采用石英晶体平凸透镜空间光强度调制器间接地实现窄带激光脉冲的光谱整形,在展宽器的输出端获得了光谱呈平顶分布的种子啁啾脉冲.通过调节偏振片的透偏方向,可方便地调谐输山脉冲光谱的形状.