双激光脉冲打靶形成Gd等离子体的极紫外光谱辐射

高端芯片制造所需要的极紫外光刻技术位于我国当前面临35项"卡脖子"关键核心技术之首.高转换效率的极紫外光源是极紫外光刻系统的重要组成部分.本文通过采用双激光脉冲打靶技术实现较强的6.7 nm极紫外光输出.首先,理论计算Gd¹⁸⁺—Gd²⁷⁺离子最外层4d壳层的4p-4d和4d-4f能级之间跃迁、以及Gd¹⁴⁺—Gd¹⁷⁺离子最外层4f壳层的4d-4f能级之间跃迁对波长为6.7 nm附近极紫外光的贡献.其后开展实验研究,结果表明,随着双脉冲之间延时的逐渐增加,波长为6.7 nm附近的极紫外光辐射强度呈现先减弱、后增加、之后再减弱的变化趋势,在双脉冲延时为100 ns处产生的极紫外光辐射最强.并且,在延时为100 ns处产生的光谱效率最高,相比于单脉冲激光产生的光谱效率提升了33%.此外,发现双激光脉冲打靶技术可以有效地减弱等离子体的自吸收效应,获得的6.7 nm附近极紫外光谱宽度均小于单激光脉冲打靶的情形,且在脉冲延时为30 ns时刻所产生的光谱宽度最窄,约为单独主脉冲产生极紫外光谱宽度的1/3.同时...     

现代分析仪器在高中化学教学中的应用*——以“防晒霜的防晒效果实验探究”为例

从高中化学原子、分子等抽象性的知识教学出发,以防晒霜的防晒效果实验探究为例,探讨了现代分析仪器在高中化学教学中的应用。通过利用现代分析仪器紫外可见分光光度计,结合紫外线变色球实验探究防晒霜的防晒效果,分析并认识防晒霜中化学防晒的机理。结果表明,防晒霜的厚度越大、SPF越高,防晒霜的防晒效果越好,并且防晒霜的防晒效果可以持续一段时间,但是不同类型的防晒产品存在一定差异。在化学教学中渗透现代分析仪器的应用,为学生进一步了解化学学科在改变学习方式、拓宽学科知识领域、推动自身全面与可持续发展方面打下坚实的基础。     

Weighted composition operators on the Hilbert space of Dirichlet series

In this paper, we study weighted composition operators on the Hilbert space of Dirichlet series with square summable coefficients. The Hermitianness, Fredholmness and invertibility of such operators are characterized, and the spectra of compact and invertible weighted composition operators are also described.     

Spectrum–effect relationship of antioxidant and anti-inflammatory activities of Laportea bulbifera based on multivariate statistical analysis

Laportea bulbifera, named Hong He Ma in Chinese, is a Chinese herbal medicine commonly used by the Miao nationality of China. In this study, 43 batches of L. bulbifera were collected from different origins in China. Ethanol, ethyl acetate and petroleum ether were used to prepare different extracts of the plant. UHPLC technique was used to establish the fingerprints, whereas DPPH assay and RAW264.7 inflammatory cell models were used to evaluate the antioxidant and anti-inflammatory activities, respectively. Moreover, the spectrum–effect relationship between relative peak area of common peaks and efficacy value was set up by multivariate statistical analysis. Furthermore, 10 batches were selected randomly for validation of those models. The results showed that ethyl acetate and petroleum ether extracts possess excellent antioxidant and anti-inflammatory activities, respectively. Peaks A₆ and A₇ demonstrated the greatest antioxidant activity, while peak A₁₇ showed the strongest anti-inflammatory activity. After a verified experiment, the result was obtained and illustrated that the spectrum–effect relationship which we established could reliably infer antioxidant and anti-inflammatory compounds of the Chinese herbal medicine.     

三维荧光结合三阶校正算法快速检测水中酚类化合物

苯酚和麝香草酚等酚类化合物对人体和动植物有着严重危害，且这些酚类化合物往往同时存在于水体。由于苯酚和麝香草酚的激发和发射光谱重叠严重，常规荧光方法不能实现直接快速测定。基于三维荧光光谱结合四维平行因子（4-PARAFAC）算法，对存在未知干扰物的湖水中苯酚和麝香草酚进行定性和定量分析。利用三维平行因子和四维平行因子算法分解光谱数据，探索三阶校正算法的“三阶优势”。通过引入温度维来构建四维数据阵，将不同温度下扫描得到的激发发射矩阵沿样本维叠加得到四维数据阵，结合基于四维平行因子的三阶校正算法对目标分析物进行定性定量分析。为避免溶剂散射和仪器的影响，需要对扫描得到的激发发射矩阵信号进行预处理。通过空白扣除法和Delaunay三角内插值法去除激发发射矩阵中散射信号，再进一步进行激发发射校正，得到真实光谱。然后分别使用基于平行因子的二阶校正算法和基于四维平行因子的三阶校正算法对光谱数据进行分析，对比两种算法的分析结果。结果表明，四维数据阵并不是三维激发发射矩阵简单的叠加，得到的四维数据可能含有丰富的高维信息，有助于改善对分析物的测量结果。四维平行因子算法解析得到的湖水中苯酚和麝香草酚的平均回收率分别为97.7%±9.2%和96.5%±8.8%，预测均方根误差为0.047和0.057 μg·mL-1，预测相对误差低于10%，分析结果优于三维平行因子（平均回收率分别为105.7%±15.3%和111.0%±3.6%，预测均方根误差为0.090和0.056 μg·mL-1，预测相对误差高于10%）。实验表明，样本中存在复杂干扰背景和数据共线性严重时，三阶校正算法能够得到比二阶校正算法更满意的结果，为复杂体系中苯酚和麝香草酚的检测提供了可靠方法。     

温度对AZO薄膜红外辐射性能的影响

随着全球资源的减少和环境的恶化，节能减排已成为人们关注的焦点，具有保温隔热功能的低辐射玻璃成为研究的热点。提高玻璃保温隔热性能最有效的方法就是在其表面涂覆低辐射率层。原材料丰富、导电性能好、可见光透过率高等优势使得Al掺杂ZnO (AZO)薄膜成为最具潜力的低辐射率层。系统研究了温度对AZO薄膜红外辐射性能的影响，分析了变化机理。首先研究了在一定的温度下持续一段时间后，AZO薄膜的红外比辐射率的变化情况。然后研究了在变温环境中红外比辐射率的变化情况。采用直流磁控溅射法在室温下玻璃基片上沉积500 nm厚的AZO薄膜，将薄膜放到马弗炉中进行热处理，在100～400 ℃空气气氛下保温1 h，随炉冷却。采用X射线衍射仪对AZO薄膜进行物相分析，采用扫描电子显微镜观察薄膜表面形貌变化。利用四探针测试法测量AZO薄膜的电阻率，采用红外比辐射率测试仪测试薄膜红外比辐射率, 可见分光光度计测量可见光谱。测试的结果表明，薄膜热处理前后均为六角纤锌矿结构，(002)择优取向。300 ℃及以下热处理1 h后，(002)衍射峰增强，半高宽变窄，晶粒尺寸长大。随着热处理温度的升高，薄膜的电阻率先减小后增大，200 ℃热处理后的薄膜具有最小的电阻率(0.9×10-3 Ω·cm)。热处理温度升高，晶粒长大使得薄膜电阻率降低。热处理温度过高，薄膜会从空气中吸收氧，电阻率下降。薄膜的红外比辐射率变化趋势和电阻率的一致，在200 ℃热处理后获得最小值(0.48)。自由电子对红外光子有较强的反射作用，当电阻率低，自由电子浓度高的时候，更多的红外光子被反射，红外辐射作用弱，红外比辐射率小。薄膜的可见光透过率随着热处理温度的升高先减小后增大，200 ℃热处理后的薄膜的可见光透过率最小，但仍高达82%。这种变化是由于自由电子浓度变化引起的，自由电子对可见光有很强的反射作用。选取未热处理和200 ℃热处理后的样品进行变温红外比辐射率的测量，将样品放在可加热的样品台上，位置固定，在室温到350 ℃的升温和降温过程中每隔25 ℃测量一次红外比辐射率，结果表明，在室温到350 ℃的温度范围内，AZO薄膜的红外比辐射率在升温过程中随着温度的上升而增大，在降温过程中减小，经过整个升、降温过程后，薄膜的红外比辐射率增大。     

浊度干扰下硝酸盐浓度紫外导数光谱检测方法研究

硝酸盐是水中“三氮”（硝酸盐氮、氨氮、总氮）之一，是反映水体受污染程度的一项重要指标。传统 “现场采样-离线分析” 的硝酸盐化学检测方法操作繁琐、耗时长，难以满足现代水环境实时在线检测需求。由于硝酸根在紫外区具有很强的紫外吸收特性，并且紫外吸收光谱法具有简便快速、可实现实时在线监测等特点，近年来被广泛用于硝酸盐浓度的测量。但使用紫外吸收光谱法检测水体硝酸盐含量时，容易受到水体浊度影响，造成谱线非线性抬升，导致测量误差。目前对浊度补偿算法的研究大都用于水中COD含量的检测，对硝酸盐检测中浊度干扰去除研究较少。为此提出一种基于一阶导数紫外吸收光谱的硝酸盐浓度测量方法，该方法可以减小浊度干扰，从而提高紫外光谱快速检测硝酸盐含量的准确度。通过测量福尔马肼与硝酸钠标准溶液和它们混合溶液在190~300 nm波段的紫外吸收光谱并做一阶导数光谱处理，处理后的光谱采用Savitzky-Golay滤波进行去噪平滑处理，比较浊度与硝酸盐紫外吸收一阶导数光谱特征，分波段研究浊度对硝酸盐紫外一阶导数光谱影响，结果表明硝酸盐导数光谱在220~230 nm波段受浊度影响小；选取220~230 nm波段作为光谱分析区间，以30种不同浓度混合的福尔马肼与硝酸钠溶液作为训练样本，利用偏最小二乘算法建立硝酸盐定量分析模型，使用该建模模型预测剩下的6种不同浓度福尔马肼与硝酸钠混合溶液中硝酸盐的浓度，结果表明福尔马肼干扰下硝酸盐测量结果的预测决定系数（correlation coefficient，R2）为0.994 3，预测均方根误差（root mean square error of prediction，RMSEP）为0.346 9 mg·L-1。为进一步验证该方法的准确性与稳定性，使用该建模模型预测高岭土与硝酸钾配制的混合水样中硝酸盐的浓度，结果表明该方法对高岭土干扰下硝酸盐测量结果的预测决定系数r2为0.991 5，预测均方根误差RMSEP为0.362 8 mg·L-1。综上所述，提出的硝酸盐浓度紫外导数光谱检测方法，采用220~230 nm波段的紫外导数光谱数据，结合PLS建模，可以快速准确测量在浊度干扰下水体硝酸盐的浓度，为发展实际水体硝酸盐在线监测技术与设备提供方法基础。     

可获得高分辨率谱线信息的新型太阳极紫外成像仪

极紫外光谱观测和诊断是研究太阳大气基本物理过程的最重要手段之一。但因为波长短，很多可见光仪器的设计方案不再适用，且极紫外观测只能在太空中开展。国际上现有卫星上的太阳极紫外成像仪和光谱仪都有各自的不足，比如极紫外成像仪不能获得高光谱分辨率的谱线信息；狭缝式光谱仪通过扫描可得到活动区域的信息，但扫描时间过长，对于研究剧烈变化的太阳活动有很大的局限性。这些不足制约了对日冕物质抛射(CME)和耀斑等太阳活动的高精度观测及对其机理的研究：无法看到CME在内日冕的加速过程，而且无法将可见光看到的CME现象同极紫外看到的日面源区直接联系；缺少观测目标的视向速度信息，难以识别CME的触发过程。采用多级衍射成像方式的一种新型太阳极紫外成像仪，除实现传统极紫外成像仪功能外，还可以在太阳活动变化过程中同步获得全日面各区域的光谱信息。新型成像仪可以得到高光谱分辨率数据，用于反演低日冕的等离子体视向速度，获得全日面的速度分布，与同时得到的高空间分辨率图像相结合，可以识别太阳活动现象对应的物质运动, 为空间科学研究提供数据；因为没有狭缝和运动部件，可以实现对大视场的太阳活动区域的高时间分辨率成像，有利于捕捉日面活动的快速变化。新型成像仪采用无狭缝光谱分光成像的设计理念，即同一时间把一定光谱带宽的信息记录到一个二维的图像上，此过程可以看成是从某一个角度将空间和光谱数据立方体投影到一个面上，然后再利用反演得到空间分辨图像和光谱信息。多级光谱成像的光学设计与传统光谱仪最大的不同是其不存在逐行扫描的狭缝，这使得其能够同时获得大视场内太阳的空间信息和光谱信息。因为极紫外波段的特殊性，以及本仪器面向卫星遥感应用，不可能像可见光波段或者医用CT机一样实现很多衍射级的同时成像。因此，新型极紫外成像仪光学系统由反射镜、色散光栅和五个探测器组成，入射的太阳极紫外辐射经过光栅色散后分别由五个级次的探测器接收，其中四个探测器分部接收±1和±2衍射级图像，另外一个接收0级图像。空间信息可以直接从0级图像得到，而光谱信息则需要根据五个级次成像的反演结果得出。介绍了光学系统的设计以及反演算法，并分析了反演算法的误差。光路基于变间距光栅设计，可实现空间分辨率1.8 arcsec·pixel-1, 光谱分辨率7.8×10-3 nm·pixel-1，同时减小了体积和重量，适合空间应用。     

Automatic spike correction using UNIFIT 2020

The improvement of the software UNIFIT 2020 from an analysis processing software for photoelectron spectroscopy (XPS) only to a powerful tool for XPS, Auger electron spectroscopy (AES), X-ray absorption spectroscopy (XAS), and Raman spectroscopy requires new additional programme routines. Particularly, the implementation of the analysis of Raman spectra needs a well-working automatic spike correction. The application of the modified discrete Laplace operator method allows for a perfect localization and correction of the spikes and finally a successful peak fit of the spectra. The theoretical basis is described. Test spectra allow for the evaluation of the presented method. A comparison of the original and spike-corrected real measurements demonstrates the high quality of the method used.