基于TDLAS的近红外甲烷高灵敏检测技术

为增强甲烷气体检测技术的气体吸收率,提高检测灵敏度,利用可调谐二极管激光吸收光谱技术,采用中心波长为1 653.7 nm的分布反馈激光器作为光源,研制了有效光程为14.5 m的Herriott型气体吸收池,并采用波长调制光谱法进行甲烷气体浓度检测。结果表明,二次谐波峰值信号与甲烷气体浓度成较强的线性关系,线性度为0.998 52,检测下限为4.82 ppm;初始积分时间为1 s时的Allan方差为6.37 ppm;积分时间到112 s时,Allan方差为427 ppb,检测灵敏度为4.27×10^-7。     

基于SiPM和TCMPC的时间分辨拉曼散射测量技术研究

报道了一种基于硅光电信增管(SiPM)的时间相关多光子计数(TCMPC)技术并将其应用于时间分辨拉曼散射测量。相比于常规基于光电倍增管(PMT)或单光子雪崩二极管(SPAD)的时间相关单光子(TCSPC)技术,由于SiPM可以分辨信号脉冲的具体光子数,基于SiPM的TCMPC技术消除了信号脉冲包含的光子数必须小于等于1的限制,光子计数效率提高了10倍以上,大大节省了测量时间。此外,多光子测量比单光子测量能够得到更好的时间分辨率,时间分辨拉曼散射系统的仪器响应函数(IRF)从单光子81.4 ps缩短至双光子59.7 ps,因而可以用更窄的时间门限抑制荧光本底等噪声对拉曼散射测量的影响。使用TCMPC技术测量CCl₄在0.5和1.5 p.e.两个不同光子数阈值的拉曼峰的峰本比,后者较高的光子数阈值能进一步降低SiPM暗计数噪声的影响,增加了拉曼信号测量的信噪比,测量得到的CCl₄ 459 cm-1拉曼峰的峰本比是前者的6.4倍。将所述新的拉曼散射测量技术与基于PMT和锁相放大器(LIA)的传统拉曼散射测量技术进行了比较研究,前者由于可以使用仅有数十皮秒的测量门限,可以有效抑制荧光、环境杂散光和SiPM暗计数等噪声的影响,所得光谱具有更好的峰本比,测得CCl₄的459 cm-1拉曼峰和Si的一阶拉曼峰的峰本比分别是后者的3.9倍和5.5倍。     

糠偶姻单酯类化合物的合成

以糠醛为基础原料,经维生素B1催化合成糠偶姻,再由糠偶姻分别和乙酰氯、月桂酰氯、苯甲酰氯、α-呋喃甲酰氯和3-α-呋喃烯丙酰氯反应,在NaOH/无水THF体系中,于水浴回流条件下合成了相对应的糠偶姻单酯类化合物。醋酸糠偶姻酯(1)、月桂酸糠偶姻酯(2)、苯甲酸糠偶姻酯(3)、α-呋喃甲酸糠偶姻酯(4)和3-α-呋喃丙烯酸糠偶姻酯(5)的收率以糠偶姻计算,分别为99.3%、96.5%、98.0%、99.4%和98.7%。并通过元素分析、Mass谱、1HNMR谱对所合成的目标产物(1、2、3、4和5)分别进行了表征。     

6,8-Di-tert-butyl-3-（2,4-dimethyl-quinolin-7-yl）-3,4-dihydro-2H-benzo[e][1,3]oxazine： Synthesis,Crystal Structure and Luminescent Properties

6,8-Di-tert-butyl-3-(2,4-dimethyl-quinolin-7-yl)-3,4-dihydro-2H-benzo[e][1,3]oxa- zine(1) was obtained by one-pot reaction starting from 2,4-di-tert-butylphenol, 7-amino-2,4- dimethyl-quinoline and paraformaldehyde. The compound was structurally characterized by NMR, IR and single-crystal X-ray diffraction along with the elemental analysis. Compound 1 crystallizes as solvate with chloroform. The solvate 1·CHCl3(C28 H35 Cl3 N2 O, Mr = 521.93) belongs to the triclinic system, space group P1 with a = 10.852(2), b = 11.352(2), c = 13.050(3), α = 101.95(3), β = 92.94(3), γ = 114.64(3)o, V = 1412.4(5)3, Z = 2, Dc = 1.227 g/cm3, F(000) = 552, μ = 0.347 mm–1, R = 0.0959 and wR = 0.2725(I 2?(I)). The chloroform molecule displays a rotational disorder as one chloro atom can be located at two different positions. The packing of 1·CHCl3 was further stabilized by intramolecular C–H···O interactions, intermolecular C–H···N interactions, C–H···π interactions, and π···π interactions. The luminescent properties of compound 1 in both methylene chloride solution and the solid state were studied.     

2-取代-4，5-双（α-呋喃基）嗯唑的合成及发光性能的研究

以糠醛为原料,经维生素B1（VB1）催化合成糠偶姻．糠偶姻与不同的酰氯反应生成糠偶姻单酯．糠偶姻单酯在醋酸铵和醋酸作用下合成了新化合物2-取代-4,5-双（α-呋哺基）嗯唑．采用IR,^1H NMR,MS和元素分析对目标产物进行鉴定和表征,证实了其分子结构．并对2-取代-4,5-双（α-呋喃基）嗯唑进行了UV和荧光光谱测定,对其进行了简单的发光性能的研究．     

基于深度学习的气溶胶荧光光谱识别应用研究

空气中的高危病原微生物对人类社会存在着极大威胁,而传统的监测方法无法对空气中的微生物实现准确的识别与分类。因此采用激光诱导荧光技术原理,以单光子探测器为核心器件,设计并搭建了一种高效的荧光光谱仪用于空气中高危病原微生物的识别与分类,并且该光谱仪可以实现对微生物浓度的预测,其对于环境安全具有重要意义。对于该光谱仪采集的数据,探索了以一维向量和二维矩阵2种输入形式来实现荧光光谱的识别与分类,并研究对比了主成分分析网络、卷积神经网络和全卷积网络等深度学习网络的识别与分类效果。实验结果表明以矩阵形式输入的卷积神经网络模型在测试集中识别分类准确率达到98.05%。采用矩阵形式输入的全卷积网络模型在测试集中微生物浓度预测准确率达到98.97%。     

四极滤质器在不同边缘场条件下的离子传输效率研究

四极滤质器(Quadrupole Mass Filter, QMF)因其高灵敏度和高选择性而广泛用于质谱分析。对其操作原理的深入理解对优化其性能至关重要。基于相空间动力学方法和离子运动理论,使用离子光学仿真软件SIMION 8.2,深入研究了四极杆入口端盖与QMF电极间隙对入口边缘场及离子传输的影响。研究结果表明,端盖间隙的大小直接影响不同m/z范围内的离子传输效率。较小的间隙可以优化高m/z值的离子传输,而较大的间隙则有助于优化低m/z值的离子传输。对于质量数范围m/z1～100 amu时,r₀～1.25r₀的间隙大小可使离子传输效率达15.92%～25.80%,比无边缘场时提升了约2.45～3.97倍;对于质量数范围m/z1～1 000 amu时,小于0.5r₀的间隙大小可使离子传输效率达12.06%～26.40%,比无边缘场时提升了约1.86～4.06倍。这项研究为调整端盖间隙以优化所需m/z值范围内的离子传输提供了理论依据,对仪器设计具有一定的参考价值。     

2-取代-4,5-双(α-呋喃基)噁唑的合成及发光性能的研究

以糠醛为原料, 经维生素B1 (VB1)催化合成糠偶姻. 糠偶姻与不同的酰氯反应生成糠偶姻单酯. 糠偶姻单酯在醋酸铵和醋酸作用下合成了新化合物2-取代-4,5-双(α-呋喃基)噁唑. 采用 IR, 1H NMR, MS和元素分析对目标产物进行鉴定和表征, 证实了其分子结构. 并对2-取代-4,5-双(α-呋喃基)噁唑进行了UV和荧光光谱测定, 对其进行了简单的发光性能的研究.     

苯偶姻单酯无溶剂微波加热合成2-取代-4,5-二芳基咪唑衍生物

以醛为原料,在维生素B1作用下,经安息香缩合反应制得相应的苯偶姻衍生物,进而以此为原料与不同的酰化试剂酯化生成苯偶姻单酯.苯偶姻单酯与醋酸铵附着在固载体酸性氧化铝上,在无溶剂条件下微波加热合成了17种2-取代-4,5-二芳基咪唑,其中7种未见文献报道.该方法具有反应条件温和、反应时间短,且无需有机溶剂,是一种节能环保、易操作的合成方法.另外,所合成化合物的结构通过IR、高分辨质谱和核磁共振谱进行了确认.     

石墨炔与锡烯层状体系的形变势和电声耦合及载流子传输理论研究

我们对sp + sp²杂化的碳同素异形体—石墨炔,以及锡烯等层状体系的电子结构、形变势、电声耦合和电荷输运性质进行了回顾。有些二维石墨炔具有类似石墨烯的狄拉克锥,同时石墨炔电子结构可通过将其沿不同方向裁剪成不同宽度一维纳米带来调节。采用玻尔兹曼输运方程和形变势近似,结合第一性原理计算,我们预测石墨炔电荷载流子室温迁移率可达10⁴–10⁵ cm²·V^-1·s^-1,尤其6, 6, 12-石墨炔,因有两个狄拉克锥及比石墨烯弱的电声耦合,其室温迁移率甚至能高于石墨烯。因此具有独特电子结构和高迁移率的石墨炔能成为继石墨烯之后未来的纳米电子器件材料。此外我们着重分析了形变势方法的适用性：密度泛函微扰理论和瓦尼尔插值技术能精确计算任意波矢和模式的声子对载流子散射,该方法在石墨烯和石墨炔上的运用表明二维平面碳材料中对载流子输运起主导作用的是长波长纵声学声子散射,因而形变势方法是适用的;但通过对锡烯等二维非平面buckling结构的材料声子散射和迁移率的计算,发现此类不具备σ_h对称性的材料有较强的面外声子散射和横声学声子谷间散射,使得常用的形变势失效。