Wavelength modulation spectroscopy for measurements of gas parameters in combustion field

A novel wavelength modulation spectroscopy sensor for studying gas properties near 1.4 μm is developed, validated and used in a direct-connect supersonic combustion test facility. In this sensor there are two H_2O transitions near 7185.60 cm~(-1) and 7454.45 cm~(-1)that are used to enable the measurements along the line-of-sight. According to an iterative algorithm, the gas pressure, temperature and species mole fraction can be measured simultaneously. The new sensor is used in the isolator and extender of the supersonic combustion test facility. In the isolator, the sensor resolves the transient and measured pressure, temperature and H_2O mole fraction with accuracies of 2.5%, 8.2%, and 7.2%, respectively. Due to the non-uniform characteristic in the extender, the measured results cannot precisely characterize gas properties, but they can qualitatively describe the distinctions of different zones or the changes or fluctuations of the gas parameters.     

Na3ZrF7:Er/Yb纳米颗粒的合成及荧光性能研究

采用热分解法制备多种核壳结构的Na3ZrF7:Er/Yb纳米颗粒,并对制备的上转换纳米颗粒的形貌、晶相以及发光特性进行研究.在980nm激发光激发下,与单核的Na3ZrF7:Er3+2;,Yb3+20;纳米颗粒相比,核壳结构的Na3ZrF7:Er3+2;,Yb3+20;@CaF2上转换纳米颗粒荧光强度提高了5倍.把Yb3+/Nd3+共掺的四方相NaYF4层包覆在Na3ZrF7:Er3+2;,Yb3+20;@CaF2纳米颗粒上,我们实现了Na3ZrF7@CaF2@NaYF4纳米颗粒在808nm激发下较强的上转换红光发射,发射光的红绿比在10左右,并对其发光机制作出了解释.     

利用波长调制光谱技术测量高温环境中的气体压强、温度和H_2O组分浓度

利用基于可调谐半导体激光器的扫描波长调制光谱技术,实现了高温燃烧场内气体参数的测量。提出了基于迭代算法实现气体压强、温度和组分浓度同时测量的方法,迭代算法具有收敛速度快以及对初始值不敏感等优点。采用频分复用技术,利用两条H_2O吸收谱线(7 454.45和6 806.03cm-1)的谐波信号,对高温燃烧场进行了实验研究,并将气体压强、温度和H_2O组分浓度测量结果与压力传感器、热电偶和直接吸收光谱法的测量结果进行比较,结果表明,基于波长调制光谱技术测得的气体压强、温度和H_2O浓度与预测值基本符合,最大偏差分别在7.6%,8.1%和7.5%以内。此方法具有多参数同时测量、免标定等显著优势,但由于依赖的参数较多,容易对测量精度造成影响。     

双光子荧光与相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术的实验研究

双光子荧光与相干反斯托克斯拉曼散射同属于三阶非线性效应,二者之间的差异与联系是一个值得研究的问题.本文基于自行搭建的超连续谱近红外宽带相干反斯托克斯拉曼散射显微成像系统进行光谱成像,同时通过理论与实验对比分析了双光子荧光与相干反斯托克斯拉曼散射图像存在差异的原因.结果表明,具有亚微米以上横向分辨率的相干反斯托克斯拉曼散射成像系统,可以使用较大尺寸的荧光珠进行双光子荧光成像,通过解卷积得到双光子荧光成像的系统分辨率,并将它近似等效于相干反斯托克斯拉曼散射成像系统的当下分辨率.如果需要得到相干反斯托克斯拉曼散射成像系准确的分辨率结果,就必须使用尺寸比相干反斯托克斯拉曼散射成像系统实际分辨率小的球形样品进行实验测量.     

聚双(6-咔唑基己氧基)磷腈的合成

以PCl5和NH4Cl为原料采用"一步法"合成了线型聚二氯磷腈(4);4与6-咔唑基己醇发生亲核取代反应合成了聚双(6-咔唑基己氧基)磷腈(5),其结构经1H NMR,31P NMR,IR和GPC表征。热分析结果表明,5具有良好的热稳定性和较高的玻璃化温度。     

荧光单分子的频率域纳米级快速定位算法及其在超分辨荧光成像中的应用

为了解决现有单分子定位算法中定位速度慢和对噪声有评估依赖性的问题,基于补零快速傅里叶变换和相位梯度算子提出一种新型的噪声自由的频率域非迭代荧光单分子定位算法。计算机模拟结果表明该算法定位精度可达纳米量级,而定位速度与解线性方程组法在同一个数量级。进而在传统实验参数条件下,对不同间隔分子带模型进行了模拟超分辨成像。模拟结果表明,可以区分中心相隔30nm的两个分子带。此外,将该算法用于HeLa细胞突起中微丝束结构的荧光超分辨成像,从重构获得的图像中可以看到微丝束的直径为75～200nm,验证了该算法的实用性。     

低空白镍锍试金预富集中子活化分析测定地球化学标准物质中的铂族元素

研究了镍锍试金预富集中子活化分析测定岩石样品中的铂族元素。纯化捕集剂氧化镍,大大降低了化学分离全流程铂族元素的空白。取样量为50g时,所需溶剂各元素的空白值为(ng/g):Pt<0.05、Pd<0.05、Os<0.01、Ru<0.05、Rh<0.05、Ir=0.002。用平面锗探测器测定Rh使测定下限降低了两个数量级,对几种国标地球化学标准物质的测定结果与推荐值基本符合。     

电子倍增CCD的电荷倍增特性研究

建立了电子倍增CCD的载流子倍增寄存器的电荷倍增模型,分析了电子倍增CCD的结构特征和载流子倍增寄存器的工作原理及其电荷倍增特性.利用Z域分析方法得到载流子倍增寄存器的电荷倍增传递函数及其幅频响应.计算表明,提高载流子倍增寄存器的电荷倍增系数可以提高电子倍增CCD的幅频响应.同时,用增益起伏因子来分析载流子倍增寄存器的增益起伏特性,得到了电荷倍增率,寄存器级数与增益起伏因子的数值关系.在寄存器级数N=400条件下,当电荷倍增系数α≤0.15时,增益起伏因子随电荷倍增系数增大而增大;而当α≥0.15时,增益起伏因子随电荷倍增系数的增大而减小.通过典型的电子倍增CCD相机的实验验证了建立的模型.     

单目显微视觉测头动态测量技术的研究

为了解决现有坐标测量机中的单目显微视觉测头视场小和景深小的缺点,提出了显微视觉测头的动态测量方法。建立了运动模糊图像的复原模型以及序列图像的全景组合模型,并提出了测量系统的自标定方法,标定重复性精度优于0.5nm。实验证明:该系统在以6mm/s的速度扫描测量时,测量重复性精度可达到5μm。     

铸造奥氏体不锈钢中铁素体与奥氏体位向关系及其对声衰减的影响

研究了铸造奥氏体不锈钢中铁素体与奥氏体位向关系及其对超声散射衰减的影响.利用电子背散射衍射技术表征了两相的晶体取向及其位向关系,基于真实的铁素体形貌建立了二维声传播各向异性模型并利用时域有限差分法进行了计算,分析了不同位向关系、铁素体形貌特征对声衰减系数的影响规律并进行了实验验证.结果表明：铸造奥氏体不锈钢奥氏体晶粒中散布着形状复杂的铁素体,典型铁素体形貌为条状和岛状;铁素体与奥氏体的位向关系以Kurdjumov-Sachs关系为主,少量满足Nishiyama-Wassermann关系.对声传播过程进行计算,发现两相位向关系和铁素体形貌协同作用影响超声波传播,在较高检测频率（15 MHz）下对散射衰减的影响不能忽略.结合“原位”实验对奥氏体<101>柱状晶粒的声衰减影响因素进行了定量分析,发现对于单一铸造奥氏体晶粒,晶粒内部取向不均匀性、奥氏体-铁素体位向关系以及奥氏体晶粒内铁素体形态都是超声散射衰减的主要原因.