激光吸收光谱气体检测中的干扰因素分析和温度校正方法研究

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)是一种非侵入式光谱检测技术,具有高选择性、高响应性和高分辨率等特点。根据分子光谱吸收原理,被检测气体所处环境温度的改变会引起分子吸收谱线强度的变化,进而影响气体浓度反演的准确性。为提高气体在高温背景下浓度测量的准确性和真实性,选取工业过程常见的一氧化碳(CO)为目标气体,设计了基于波长调制技术多温度梯度(室温14～1 100℃)的气体吸收光谱检测实验,与HITRAN数据库中光谱参数进行对比,并对结果进行校正和分析。同时,以探测信号有效扫描区域的线性度、标准差和残差平方和等参数为依据,分析了不同材质的窗片对高温实验的影响,通过升降温实验数据的分析,选择了降温梯度测量作为高温实验的最佳控温顺序。经过对标准浓度的CO进行高温实验,发现随着温度的升高,二次谐波(2f)幅值和吸收线强有相一致的下降趋势,符合理论公式的变化规律。经过分析校正后的2f幅值和温度呈现非相关性,实现了热背景下光谱检测的校正,验证了变温时2f幅值校正的准确性。该研究为光谱检测技术在高温背景下实际应用提供了一定的参考,尤其是对高精度工业炉内气体燃烧效率的动态评估具有极其重要的意义。     

液体密度测量实验改进的研究

利用电动音叉仪测量液体密度,分析原实验仪器存在的不足,对原实验装置做了改进。通过测量水的密度,结果显示改进后的实验仪器不但提高了测量的精确度,而且操作更快捷、方便。     

Hot deformation in nanocrystalline Ndben Feben B backward extruded rings

Radially oriented Nd-Fe-B rings are prepared by backward extrusion of fine grained melt-spun powder. Melt-spun powder with the nominal composition of Nd_30.5Fe_bal.Co_6.0Ga_0.6Al_0.2B_0.9 (wt%) is used as starting material. The effects of process variables, such as deformation temperature (T_d), strain rate (ε) and height reduction (Δh%), on the magnetic properties of the rings are investigated. A scanning electron microscope (SEM) equipped with an energy spectrum device is used to study the metallograph and microfracture of the extruded rings. The B_r and (BH)_max reach the optimum values at T_d=800℃, ε =0.01 mm/s, and Δh% =70%. It is found by SEM observations that the particle boundaries, which seemingly correspond to the interfaces of the starting melt-spun powders, emerge after the corrosion of metallography specimens. This is helpful for studying the effects of powder-powder interface on the local deformation and deformation homogeneity in the rings. For different spatial positions of the extruded rings, there are characteristic metallographies and microfractures. The upper end of the rings has the least deformation and worst texture, and therefore the worst magnetic properties. The magnetic properties in the radial direction increase slightly along the axis from the bottom to the middle, then steeply decrease at the upper end of the ring. The deformation and the formation-of-texturing processes are discussed. The deformation and the texturing formation of melt-spun Nd-Fe-B alloys probably involve grain boundary sliding and grain rotation, the solution-precipitation process and preferential growth of Nd₂Fe₁₄B nanograins along the easy growth a-axis.     

新型复合共沉淀法制备高能量/高功率型锂离子二次电池用5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4及其电化学性能

在传统的固相法的基础上开发了新型复合共沉淀法制备LiNi0.5Mn1.5O4材料.新型复合共沉淀法采用(NH4)2CO3和(NH4)2C2O4共同作为沉淀剂,通过控制共沉淀反应条件,得到了具有均匀球形形貌的沉淀物颗粒.再通过与饱和氢氧化锂溶液的水热反应及高温反应,最终制备出具有球形次级形貌和纯相尖晶石结构的LiNi0.5Mn1.5O4材料.电化学测试表明,制备的LiNi0.5Mn1.5O4具有优异的电化学性能,其初始容量达到了141.4mAh·g-1.在0.3C、1C和3C倍率下经过200次循环后的容量分别为136.0 mAh·g-1(96.3%)、128.6 mAh·g-1(94.4%)和113.9 mAh·g-1(91.1%).通过高温反应及特殊的冷却处理,LiNi0.5Mn1.5O4在4.0 V低压区平台的容量损失得到了有效抑制.更重要的是,通过控制合成过程中的关键步骤,可实现半定量化控制材料结构中的原子有序排布程度,进而得到具有高能量密度和高功率密度的两种LiNi0.5Mn1.5O4材料,其能量密度和功率密度分别达到了648.6 mWh·g-1和7000 mW·g-1以上.     

PS_(3000)-b-PAA_(5000)球形胶束温度效应的原位小角X射线散射技术研究

应用小角X射线散射技术(SAXS)对两亲嵌段共聚物聚苯乙烯聚丙烯酸(PS-b-PAA)胶束形貌的温度影响进行了原位表征.SAXS结果表明:随着水含量的增加,粒子尺寸相应增加;对于水含量10%的PS_(3000)-b-PAA_(5000)胶束溶液,发现了明显的SAXS双峰现象;双峰的位置不随着温度的变化而改变,但是peak 1和peak 2的相对强度随着温度发生了减弱和增强的交错变化;相邻的SAXS双峰说明在PS_(3000)-b-PAA_(5000)胶束溶液中最初形成的粒子尺寸并不是均匀的,主要分为尺寸极其相近的两种球形粒子;随着温度的升高,粒径大小不同的两种粒子存在着一种消融和生长的过程,并且保持着一个相同的归一化动态平衡速率.     

H_2~+分子与共振相关的阈下谐波的取向效应

通过数值模拟的方法研究了H_2~+阈下谐波的取向效应.数值模拟过程中,主要关注波长为760nm的阈下谐波,通过逐次减去激发态贡献的方法,研究共振相关谐波不同取向角下的变化规律.结果表明:阈下平行、垂直谐波展示的复杂取向依赖与共振效应密切相关,该现象主要由与基态共振的各激发态的轴对称性导致.另外,用包含跃迁偶极子的简单模型对取向效应进行了概括描述,并以H_2~+第一激发态为演化初始态进行了验证.本文结果可为阈下谐波取向效应的实验研究提供参考.     

ZnTe(ZnTe∶Cu)多晶薄膜的XPS研究

用共蒸发法在室温下制备了ZnTe及ZnTe∶Cu多晶薄膜,测量了电导率温度曲线,发现不掺杂的ZnTe薄膜的暗电导随温度的增加而线形增加,呈常规的半导体材料特征;掺Cu的ZnTe薄膜在温度较低时,lnσ随温度升高而缓慢增加,随后缓慢降低,达到一极小值,当温度继续升高时又陡然增加,呈现异常现象。用XPS研究了N₂气氛下退火前后表面状态,发现不掺Cu的ZnTe薄膜呈现富Te现象。掺Cu后Te氧化明显,以ZnTe形式存在的Te明显减少;ZnTe∶Cu薄膜中Zn的含量在退火前后变化明显,退火前,Zn主要以ZnTe形式存在,退火后Zn原子向表面扩散,使表面成分更加均匀,谱峰变宽;退火时,部分Cu原子进入晶格形成Cu_xTe相,引起载流子浓度变化,导致ZnTe∶Cu多晶薄膜的电导温度关系异常。     

中红外波段大气碳同位素激光吸收光谱研究

大气碳同位素在环境污染源汇示踪和地球化学发展等方面的应用越来越广泛,在其探测技术方面,激光吸收光谱技术具有体积小、可在线、灵敏度高等优点,在气体同位素探测中越来越受到重视。工作中研究了2.7 μm波段的分布式反馈激光器(distributed feedback laser, DFB)可调谐半导体激光器的性能,在遵循12CO₂和13CO₂同位素分子吸收谱线特征和同位素分子谱线选择原则的基础上,确定了合适的激光器输出波长。结合光程390.3 m的新型多次反射池,实现了大气中CO₂分子的δ13C同位素丰度探测。     

纳米晶硅的掺杂及表面改性研究(英文)

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法(DMOL3程序),在广义梯度近似(GGA)下,计算了硅纳米晶(Si75H76)在B和P掺杂和乙基(—CH2CH3)、异丙基(—CH(CH3)2)表面改性等情形下态密度、结合能及能隙的变化。结果表明:掺杂对体系的禁带宽度(约3.12eV)几乎没有影响,但会引入带隙态;三配位的B掺杂,在禁带中靠近导带约0.8eV位置引入带隙态,三配位的P掺杂在禁带中靠近价带0.2eV位置引入带隙态;四配位的B掺杂,在禁带中靠近价带约0.4eV位置引入带隙态,四配位的P掺杂在禁带中靠近导带约1.1eV位置引入带隙态;且同等掺杂四配位时体系能量要低于三配位;适当的乙基或异丙基表面覆盖可以降低体系的总能量,且表面覆盖程度越高体系能量越低,但在表面嫁接有机基团过多将导致过高位阻,计算时系统不能收敛。     

偏振光干涉法消除光纤光栅解调中的交叉敏感现象

提出一种偏振光干涉的光纤光栅应变测量方法,该方法能解决光纤光栅应变和温度测量时的交叉敏感问题。对于钒酸钇晶体偏振光干涉仪,如果选择两个能使干涉仪产生180°相位差的不同中心波长的光纤光栅,一个用于应变测量,一个用于补偿温度,就能很好地解决光纤光栅应变测量时的温度交叉敏感问题。分析了构成偏振光干涉仪的晶体的厚度对应变偏差的影响。理论计算和试验结果显示,当晶体厚度为0.5 mm时温度对应变测量的交叉敏感现象被压缩到了1.6%,相当于0.13με/℃。进一步的仿真分析发现当晶体厚度为0.1 mm时交叉敏感现象将被压缩到0.08%,相当于0.0067με/℃。小的晶体厚度有利于减小交叉敏感现象,但小厚度的晶体加工困难,为此分析了双晶体结构的方案。