基于模式跳变的井下便携式高精度CH_4浓度监测系统设计

为了在矿井中实现快速、便携式的甲烷浓度检测,同时系统还具备高灵敏度及长的工作周期,设计了基于半导体激光器模式跳变的差分光学光谱吸收法,建立了井下甲烷浓度无线检测系统。系统利用调制电流使半导体激光器的输出波长发生模式跳变,从而获得了两个相近波长的激光,其中一个在甲烷的特征吸收峰上,而另一个基本不被吸收。实验中将两束光分别照射被测气室时,两束光的光强之差代入比尔朗伯定律即可求解气室内的甲烷浓度。实验结果显示,调制电流从20.0 mA增大到60.0 mA过程中,输出波长在电流达到48.3 mA时发生跳变,由1 650.888 nm改变为1 651.020 m。通过HITRAN光谱数据库可知,波长1 650.888 nm位置可作特征吸收峰,而波长1 651.020 nm适合作参考波长。在此基础上,对密闭容器内标准浓度的甲烷气体进行测试,采用H-BD5GD410-HC型便携式甲烷检测仪的测试数据作对比。两种检测结果相近,但随着浓度不断地增高,该系统的检测误差相对平稳,略优于甲烷检测仪。系统的检测误差均低于0.050%,在不采用昂贵的锁相器、检相电路的条件下,实现了精度优于0.10%的井下甲烷浓度检测。     

基于多特征和改进稀疏表示的高光谱图像分类

为了实现对高光谱图像的分类,提出了一种基于多特征和改进稀疏表示的方法——MFISR。从高光谱图像中提取光谱特征、Gabor特征和局部二值模式(LBP)特征,求解稀疏系数,同时增加一个2范式约束,利用所得系数得到每个测试像素的最终类别标签。实验结果表明:所提MFISR方法对小样本的检测效果显著,分类性能稳定且较优。     

基于微悬臂梁生物传感器检测三磷酸腺苷

基于适配子构建了无标记检测三磷酸腺苷(ATP)的微悬臂梁生物传感器。 将ATP适配子修饰在微悬臂梁阵列中的传感悬臂镀金面上,用来识别ATP,而参比悬臂修饰巯基己醇(MCH)防止非特异性吸附。 ATP与其适配子发生特异性相互作用,使悬臂的上下两个表面产生应力差,导致传感悬臂产生偏转,扣除参比悬臂偏转后其偏转值与ATP的浓度在0.5~5 mmol/L范围内有良好的线性关系,相关系数为0.998,最低检出限为0.06 mmol/L。 该微悬臂梁生物传感器响应快速、操作简单,并且对ATP具有良好的特异性。     

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基于27种合金钢与铝合金的机械、力学性能，分析对比了3种理论估算疲劳极限方法的估 算结果，发现3种方法中只有两种方法能够比较精确地估算材料的疲劳极限; 当引 入强度系数和应变硬化指数与常规机械与力学性能的关系之后，这两种方法都可借助材料的 常规机械与力学性能估算疲劳极限，估算过程中的限制性条件``高强度钢'应予取消.     

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464cm-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464cm-1拉曼谱峰向高波数偏移量为3.29cm-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464cm-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21m处的石英样品的464cm-1拉曼谱峰向高波数偏移4.40cm-1,相应压应力可达到494.77MPa。剖面北西盘(上盘)在距错动面10m处,样品464cm-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400.37MPa。在西北盘距错动面27m处,岩脉石英的464cm-1拉曼谱峰向高波数偏移量下降至3.21cm-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。     

核壳Fenton催化剂CuFe_2O_4@PDA-Cu的制备、表征及其活化H_2O_2降解染料的性能

为得到新型高效多相催化剂,有效去除废水中的染料,以Cu(Ac)_2与CuFe_2O_4@PDA为原料制备了催化剂CuFe_2O_4@PDA-Cu.通过IR、XRD、XPS、UV-Vis、DRS技术对催化剂的性能进行了表征,考察了温度、H_2O_2用量、催化剂用量、pH值、盐等对催化活性的影响.利用HPLC测定降解产物,采用自由基捕获和抑制实验进行机理验证,发现催化剂是核壳结构.温度升高、pH值升高、H_2O_2和催化剂用量的增加均有利于提高催化活性;氯化物、硫酸盐、硝酸盐和磷酸盐不影响催化效果,溴化物和亚硝酸盐降低了催化效果.得到的最优降解条件为:T=30℃,催化剂用量10mg·L~(-1),pH=9,过氧化氢用量10mmol·L~(-1),染料浓度30mg·L~(-1).最优条件下催化剂可循环使用4次以上;甲基橙、茜素红和罗丹明B的去除率为100%;染料R0213、O0118和B0115的去除率大于60%.降解产物有草酸、马来酸和CO_2.甲基橙、茜素红和罗丹明B降解后COD_(Mn)=2~4mg·L~(-1).水杨酸捕获·OH生成2.5-二羟基苯甲酸,叔丁醇抑制染料降解.结果表明,催化剂可活化H_2O_2产生·OH,·OH攻击染料分子开环降解直至矿化.该研究为开发高效多相催化剂,有效去除废水中的染料提供了科学依据.     

具不变主对角线元矩阵新的特征值包含集

利用S-SDD矩阵的非奇异性给出具不变主对角线元矩阵非奇异的一个充分条件,并由此得到了具不变主对角线元矩阵的一个新的特征值包含集,改进了相关文献的结果.最后把该结果应用到Toeplitz矩阵,得到Toeplitz矩阵的一个新的特征值包含集.文中数值例子表明在某些情况下该结果也改进了几个已有结果.     

超薄金壳包覆NaYF4:Yb,Er@SiO2纳米结构的可控合成与表面增强上转换荧光

利用原位还原法成功制备了尺寸均一、超薄完整金壳包覆的NaYF₄:Yb，Er@SiO₂@Au（NSA）纳米结构，其XRD、TEM、EDX、HRTEM-HAADF、Mapping及吸收光谱表征结果表明，SiO₂壳及纳米金壳的平均厚度分别约为5 nm和2 nm。在980 nm连续激光激发下，系统研究了核壳结构的上转换荧光强度与氯金酸浓度的依赖关系。稳态光谱结果显示，NSA与仅SiO₂包覆样品（NS）相比Er³⁺的红绿荧光强度均增强了~2.8倍。通过分析上转换荧光动力学过程及利用FDTD方法模拟，讨论了表面等离激元增强上转换荧光的机制。     

缓蚀剂1,2,4-三唑在铜CMP过程中的作用机理

基于静态腐蚀试验和Arrhenius公式,探讨了缓蚀剂1,2,4-三唑在铜晶圆表面的吸附机制,分析了其对铜晶圆表面化学反应活化能的影响;结合CMP试验,阐释了BTA和1,2,4-三唑两种缓蚀剂对CMP材料去除速率的影响.结果表明:在酸性抛光液中,缓蚀剂1,2,4-三唑主要存在两种缓蚀机制:一是在铜表面形成吸附膜Cu:(1,2,4-TAH)_(ads),二是形成聚合物膜Cu(1,2,4-TA)_2.CMP过程中化学反应活化能的降低量不随抛光液中1,2,4-三唑的含量而变化.但是相对于BTA,使用含有1,2,4-三唑的抛光液时CMP过程中晶圆表面的化学反应活化能降低量较大,表明机械促进化学作用较强.本研究结果为CMP过程中抛光液的优化提供了理论支撑.