高反射腔镜双折射效应对腔增强光谱技术的影响

在吸收光谱技术中,使用光学腔增长激光与气体介质的作用路径,可提升探测灵敏度.然而,高反射率腔镜会存在双折射效应,导致光学腔产生两个本征偏振态,入射光在两个偏振方向相移的不同会导致腔模的分裂,会引起腔增强光谱信号以及腔衰荡光谱信号的扭曲.本文观测到了双折射效应下腔增强信号的频率分裂现象,并给出了函数模型,拟合结果表明其可以准确得到透射腔模中不同偏振光的比例.根据上述比例,可给出考虑不同耦合效率、双折射效应下的腔衰荡信号模型,实验结果表明相较于传统e指数模型,本文模型可更精确描述腔衰荡信号,得到拟合残差的标准偏差最大抑制了9倍.该分析有利于改善腔衰荡信号信噪比和不确定性,提升其浓度反演准确度.     

火焰原子吸收光谱法测定铜冶炼烟尘中铋

本文研究了测定铜冶炼烟尘中铋含量0.050% ~5.00%的火焰原子吸收光谱法。对铜冶炼烟尘试样的溶解、测定体系中酸介质的影响和各干扰元素进行了试验研究。制定了铜冶炼烟尘中铋含量的原子吸收光谱法。方法标准偏差为0.0013 %~ 0.057 %，相对标准偏差为0.78 % ~1.44 %，样品加标回收率为98.95%~101.87%。本方法具有灵敏度高、结果准确、操作简便等特点，适合铜冶炼烟尘中铋含量0.050 % ~ 5.00 % 的测定。     

La掺杂和空位对ZnS磁性和光学性能影响的第一性原理研究

利用密度泛函理论框架下的平面波超软赝势法,通过第一性原理对La掺杂与Zn空位(V_(Zn))及La掺杂与S空位(V_S)共存的ZnS体系的电子结构、磁性机理、形成能及吸收光谱进行了研究.结果表明, La掺杂与空位(V_(Zn)或V_S)的空间位置最近时,掺杂体系的形成能最低,体系最稳定.另外,La掺杂与Zn空位共存时,体系具有磁性,且体系的净磁矩与La原子与Zn空位的相对位置有关;La掺杂与S空位共存时,掺杂体系无磁性,但此时体系的禁带宽度最窄且吸收光谱红移最显著.     

一种时间相关吸收光谱技术分析新方法

时间相关吸收光谱技术，如腔衰荡光谱技术(CRDS)和腔衰减相移光谱技术(CAPS)，是近三十几年发展起来的一类新型吸收光谱检测技术，它具有探测灵敏度高、响应速度快、不受光源强度起伏变化影响等优点。传统的吸收光谱技术都是基于Lambert-Beer定律，如直接吸收光谱技术(DAS)、波长调制光谱技术(WMS)和腔增强吸收光谱技术(CEAS)等，这类光谱技术在探测物质微弱吸收的时候一旦遇到较强的背景光信号就变得难以测量，而且光源的不稳定性也会对检测带来一定的限制。时间相关吸收光谱技术由于其不受光源强度起伏变化的特点，在很大程度上能够弥补传统吸收光谱技术所存在的缺陷，但其也有自身的局限性。首先在理论上，CRDS和CAPS这两种时间相关吸收光谱技术并不统一，而且在现有光谱理论下，Pulse-CRDS在应用时使用的脉冲光源的脉宽必须远小于谐振腔本身的时间常数，对于长脉宽的脉冲光或者反射率低(小于99.9%)的腔体，现有理论将不再适用；CAPS在应用时光源调制信号必须是周期性的正弦信号或者方波信号，对于其他类型的周期调制信号或者非周期性信号，现有理论并没有涉及。针对上述提到的时间相关吸收光谱技术的局限性，提出了一种新的分析时间相关吸收光谱技术的方法，即利用一阶传递函数，将谐振腔视为一阶传感系统，对时间相关吸收光谱技术理论进行统一解释，在公式推导上证明新方法下的推导结果和现有理论结果的一致性。针对Pulse-CRDS，以高斯脉冲光为例，给出一阶传感理论下的透射光强表达式，并对一系列不同的脉冲宽度γ、谐振腔时间常数τ_real以及从输出信号中拟合而得的时间常数τ_anal进行了模拟仿真。经过分析比较后发现，当γ<0.3τ_real时，τ_anal和τ_real的偏差小于1%；当γ>0.3τ_real时，τ_anal和τ_real的偏差渐渐变大，将不再满足实验条件。为了使Pulse-CRDS在长脉宽脉冲光下也能应用，本文给出了修正函数，使得在脉宽大于腔衰荡时间0.3倍的情况下，经过修正补偿后，衰荡时间的误差小于1%。对于CAPS系统，搭建相应实验平台，LED中心波长选用405 nm，使用方波调制信号，测量不同频率下的入射参考信号与探测信号的相位差和探测信号峰-峰值，通过由一阶传递函数推导而得的相频特性和幅频特性，拟合得到时间常数τ，结果分别为7.24和7.25 μs，残差范围分别为[-0.01, 0.02]和[-0.02, 0.025]，两者结果基本一致。实验结果验证了一阶传感系统理论完全适用于时间相关光谱的信号分析，并且一阶传感系统理论还使得时间相关光谱技术的理论得到了统一。     

基于波长调制-直接吸收光谱方法的CO分子1567 nm处谱线参数高精度标定

直接吸收光谱(DAS)可直接测量分子吸收率函数,并通过拟合吸收率函数确定待测气体参数.波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)在DAS基础上,结合了波长调制光谱(WMS)中谐波分析思想,利用傅里叶变换复现吸收率函数,可有效提高吸收率函数的测量精度.本文利用WM-DAS方法结合长光程气体吸收池,在室温低压条件下,对CO分子1567 nm处R5-R11近红外弱吸收谱线吸收率函数进行了精确复现,其拟合残差标准差低至3×10^-5,随后根据测得的吸收率函数对谱线的碰撞展宽、Dicke收敛以及速度依赖的碰撞展宽系数等光谱参数进行了高精度标定,并将其与高灵敏度的连续波腔衰荡光谱(CW-CRDS)测量结果进行了比较,实验结果表明该方法与CW-CRDS测量结果具有高度一致性,更具有系统简单、测量速度快、对环境要求低等优点.     

铜铁镁三掺铌酸锂晶体的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了Cu:Fe:Mg:LiNbO3晶体及对比组的电子结构和光学特性.研究显示,单掺铜或铁铌酸锂晶体的杂质能级分别由Cu 3d轨道或Fe 3d轨道贡献,禁带宽度分别为3.45和3.42 eV;铜、铁共掺铌酸锂晶体杂质能级由Cu和Fe的3d轨道共同贡献,禁带宽度为3.24 eV,吸收峰分别在3.01,2.53和1.36 eV处;Cu:Fe:Mg:LiNbO3晶体中Mg^2+浓度低于阈值或高于阈值(阈值约为6.0 mol%)的禁带宽度分别为2.89 eV或3.30 eV,吸收峰分别位于2.45 eV,1.89 eV或2.89 eV,2.59 eV,2.24 eV.Mg^2+浓度高于阈值,会使吸收边较低于阈值情况红移;并使得部分Fe^3+占Nb位,引起晶体场改变,从而改变吸收峰位置和强度.双光存储应用中可选取2.9 eV作为擦除光,2.5 eV作为读取和写入光,选取Mg^2+浓度达到阈值的三掺晶体在增加动态范围和灵敏度等参量以及优化再现图像的质量等方面更具优势.     

带有噻吩侧基的有机硼小分子电子受体光伏材料

有机小分子电子受体材料的侧基能够影响异质结有机太阳能电池的给体/受体匹配和器件性能。我们设计并合成了一个硼原子带有噻吩侧基的有机硼小分子(MBN-Th)。该分子的LUMO离域在整个骨架上,HOMO定域在中心核上,其独特的电子结构使该分子具有两个强的吸收峰(波长分别为490和726nm),因此分子具有宽的吸收光谱和强的太阳光吸收能力。与苯基侧基相比,噻吩侧基使分子的HOMO能级下移0.1 eV,LUMO能级保持不变,进而引起分子带隙减小和吸收光谱蓝移20nm。基于该有机硼小分子受体材料的异质结有机太阳能电池,实现了4.21%的能量转化效率和300–850nm的宽响应光谱。实验结果表明,硼原子上的噻吩侧基是调控有机硼小分子光电性质的有效方法,可以用于有机硼小分子受体材料的设计。