石英砂-聚乙烯二元混合体系的太赫兹光谱特性研究

太赫兹时域光谱技术目前逐渐应用于对岩石的研究中。在制备样品时通常需要将岩石磨碎后与粘合剂混合压片,岩石的含量、粒径等都会对测试结果造成影响。将自然界中常见的石英砂粉末（不同粒径）与聚乙烯（PE）微粒以不同的比例混合,通过压片的手段将其制成适用于太赫兹系统测试的样品,用以探究样品中石英砂的含量以及其粒径对实验结果的影响。首先研究石英砂含量对实验结果造成的影响。在保持样品中石英砂的粒径不变的情况下,发现不同石英砂含量样品的时域光谱图中,时间延迟以及峰值都呈现出非单调的变化趋势。为了探究出现这种现象的原因,对样品的折射率以及吸收系数做了进一步的分析。结果表明样品的折射率会随着样品中石英砂含量的增加而逐渐增大,通过适用于本实验的有效介质理论能够解释这一现象。样品对于太赫兹波段的吸收系数随着石英砂含量的增加呈现出先增大后减小的现象,并且在石英砂质量分数为60%时达到最大值。为了解释这一现象产生的原因,利用扫描电子显微镜对样品的微观形貌进行观察,发现随着石英砂含量的增加,在压制样品时PE颗粒破碎程度加剧,导致PE的粒径变小。根据米氏散射以及瑞利散射的原理,石英砂粒径不变而PE粒径减小,随之降低的散射强度与石英砂的吸收效应发生竞争,从而导致了吸收系数先增大后减小的现象。进一步研究了石英砂粒径对实验结果的影响,对不同粒径的石英砂样品进行测试,发现折射率不随石英砂粒径的变化而改变,但其吸收系数随着石英砂粒径的减小而逐渐减小。根据米氏散射,样品吸收系数的变化是由于散射强度随石英砂粒径的减小而逐渐减小。研究表明,样品中石英砂的含量和粒径都会对实验结果产生影响。石英砂粒径相同时,样品的吸收系数随石英砂含量的增加呈现先增大后减小的趋势,样品的折射率随石英砂含量的增加而逐渐增大;石英砂含量相同时,样品的吸收系数随石英砂粒径的减小而逐渐减小,而样品的折射率基本不变。这一结论对矿物样品的制备以及对混合物的实验结果分析有一定程度的指导意义。     

利用自制装备测量液体表面张力系数

文章利用自制装备采用液膜气泡法在14℃条件下对肥皂液表面张力系数进行测量。利用实验室的装备采用拉脱法进行测量,证明自制装备可以较为准确的测出表面张力系数。     

非平行板电容器测量杨氏模量的改进

对非平行板电容器测杨氏模量装置进行改进,采用中心轴差动式结构,转轴设置于中极板中心,消除了边缘效应和分布电容的影响,应用改进后的装置测量了钢丝和柱状体的杨氏模量E=(1.98±0.43)N/m2.     

肥皂泡的光学和力学性质

从光学、力学、热学角度对肥皂泡的基本物理性质进行了实验研究,应用光学干涉原理实现对肥皂泡折射率及厚度较精确测量,并利用受力平衡原理求体积一定的肥皂泡的质量,再利用拉脱法测量肥皂液表面张力系数,进而研究肥皂泡表面自由能和内外压强差等.     

基于光纤光栅倏逝波传感器的成品油挥发气体温度检测

由于具有易燃、易爆特性,故成品油挥发气体的温度检测具有重要的实际意义,而作为绝缘器件的光纤光栅传感器在此传感领域具有天然的优势。本文在实验上设计了一种基于腐蚀光栅(Etched Fiber Bragg Grating)的温度传感器,并将其用于空气、柴油和汽油挥发气体的温度测量。推导了腐蚀光栅的反射波长随温度变化的理论表达式,并与实验现象进行了对比。理论结论与实验结果吻合。同时实验发现,气体的温度变化与光栅波长的漂移量呈现良好的线性关系,表明FBG倏逝波传感器完全适用于测量成品油挥发气体的温度。     

Pressure-dependent terahertz optical characterization of heptafluoropropane

Heptafluoropropane(HFP), as the best alternative to halon fire-suppression agents, is now a widely used fire extinguishing agent. The current studies of HFP, concentrating on the extinguishing mechanisms of flames and decomposition products, in general deal with the destructive and high temperature cases. In this paper, terahertz time-domain spectra are used to characterize HFP at different pressures. Optical parameters of HFP, such as absorption coefficient, refractive index, and relative permittivity, and their relationship with concentration of samples, are discussed. The absorption peak of HFP at 0.3 THz depends strongly on the applied pressure, and the corresponding parameters increase almost linearly with increasing HFP concentration. The present study lays a foundation for future extensive applications.     

库仑程函近似下扭曲因子对散射振幅的影响

在库仑程函近似框架下,引进实参量积分,将能壳上跃迁矩阵元分为靶的结构因子和弹的扭曲因子,导出了非分波扭曲因子的主项表达式和结构因子解析表达式,分析了扭曲因子对电子与类氢离子的非弹性散射角分布的影响 关键词： 库仑程函近似 散射矩阵元 扭曲因子     

烷烃混合气体的太赫兹光谱分析

太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)是近十多年发展起来的一种新的远红外光谱技术,在气体研究方面有了一定进展,尤其是对极性气体,而对非极性气体研究较少。本文以干馏气、天然气以及各种沼气的主要成分CH₄, C₂H₆和C₃H₈气体(非极性气体)为研究对象,首先对CH₄,C₂H₆和C₃H₈三种纯气进行测量,利用THz-TDS技术得到其太赫兹频域谱和相位谱,然后将其以不同比例、不同种类混合成二元气体,进一步研究混合气体的频域谱和相位谱。实验结果表明CH₄,C₂H₆对太赫兹波的吸收很小而C₃H₈对太赫兹波有一定的吸收,这与C₃H₈极性增强的物理特性相符合。为了实现对烷烃混合气体的压强和各成分浓度的定量分析,本文利用BP人工神经网络法对上述二元混合体系的太赫兹频域谱进行分析,对训练集和预测集分别计算了混合气体的压强和各成分浓度的预测值与实际值的相关系数,训练集和预测集的相关系数取值分别为0.994～0.999和0.981～0.993。研究表明,利用太赫兹时域光谱技术结合BP人工神经网络数学方法可以实现对烷烃混合气体的压强和各成分浓度的定量分析,使THz-TDS技术在气体领域研究范围更加广阔。