偏振显示及椭圆偏振光测量实验

以单束正交线偏振光为光源,利用角向偏振显示器,采用CCD摄像机进行图像采集,利用Matlab软件进行图像处理,设计了一种由He-Ne激光器、角向偏振显示器组成的偏振光偏振方向显示系统,并研究了其角度特性.实验结果表明:系统在起偏器的起偏角分别为0°、90°、180°、270°、360°时,角向偏振显示器偏振显示角度的测量准确度分别为0.480°、0.168°、0.528°、0.421°、0.340°,测量精确度分别为0.208°、0.576°、0.660°、0.603°、0.466°,测量数据拟合曲线的线性相关系数为0.999.结合1/4波片,检偏器和分光比为50:50的分束器,构建了椭圆偏振光测量系统,完成了椭圆偏振光测量实验,椭圆率为0.198.     

采用光谱技术研究[C4mim][BF4]的传压和测压性能

金刚石压腔是一种在实验室被频繁使用的高压产生装置,它在高压领域占据着重要地位。当金刚石压腔内传压介质只能提供非静水压环境时,利用传统的红宝石荧光光谱测压方法将很难准确测量样品压强,这也是目前超高压实验面临的普遍困难。若有一种兼具“传压”和“测压”双重功能的物质,根据“相邻位置、相近压强”原则,将能够解决在非静水压环境中测不准样品压强问题。显然,探寻兼具“传压”和“测压”双重功能的物质是一项非常重要的工作。本文将红宝石微粒与离子液体[C₄mim][BF₄]装入金刚石压腔,然后利用金刚石压腔压缩[C₄mim][BF₄]使其提供高压环境,同时采集红宝石的荧光光谱及其附近[C₄mim][BF₄]的拉曼光谱。通过分析红宝石特征荧光峰R₁的峰位,得到了[C₄mim][BF₄]在加压过程中提供的一系列高压环境的压强值。通过分析红宝石特征荧光峰R₁的峰宽,发现[C₄mim][BF₄]在0~6.26和6.26~21.43 GPa两个压强范围内可分别提供静水压环境和准静水压环境,表明[C₄mim][BF₄]在0~21.43 GPa范围内可以作为传压介质使用。此外,还发现[C₄mim][BF₄]在0~2.28,2.28~6.26,6.26~14.39和14.39~21.43 GPa四个压强范围内分别为“液相Ⅰ”、“液相Ⅱ”、“非晶相Ⅰ”和“非晶相Ⅱ”。通过分析[C₄mim][BF₄]中特征拉曼峰ν_(B-F)和ν_(ring)的峰位,发现在[C₄mim][BF₄]四个相态内ν_(B-F)和ν_(ring)的峰位随压强增加均满足线性变化关系,并给出了相应的压强与峰位关系函数,这些函数是[C₄mim][BF₄]用作压标物质的重要依据。综上所述,[C₄mim][BF₄]不仅具有“传压”功能,同时还具有“测压”功能,可同时用作“传压介质”和“压标物质”。研究结果为在非静水压环境中准确测量样品压强提供了重要依据,也为超高压条件下样品压强测量不准确问题提供了新的解决思路。     

高压对溶液中聚左旋乳酸单晶生长的影响

采用高压技术实现了500 MPa下聚左旋乳酸(PLLA)在稀薄二甲苯溶液中的单晶生长,采用透射电子显微镜、拉曼光谱和红外光谱对样品的结晶形态和结构进行了表征,考察了高压对聚左旋乳酸单晶生长行为的影响。结果表明,在相同的结晶温度和时间下,高压结晶PLLA的单晶仍为α-型晶体,但单晶尺寸明显大于常压样品;高压环境下PLLA分子链在晶核两端的生长扩散速率不同,容易形成非对称的菱晶形态;高压影响PLLA晶体中分子链的构象分布;在单晶生长期,高压诱导有利于PLLA晶体成核,但不利于单晶生长。     

基于码盘可识别正反转的光电测速仪

为了更好地解决电机转速测量及转向识别的问题,利用光耦计数器和Arduino控制器,在电机上安装码盘,通过测量码盘黑线的遮光次数来判定电机的转速,并利用双光耦原理来判断电机的正反转,最终将结果显示在LCD12864显示屏上。实验结果表明该系统结构能简单地判断电机的正反转,尤其是在提高测速稳定性与可靠性、降低测速成本等方面具有参考价值及应用前景。     

动态法测金属杨氏模量的理论研究

本文系统地研究了动力学法测量杨氏模量的实验原理,结果表明实验测得的频率是金属棒与换能器组成的系统的固有频率,并得到该频率的基本公式.结果还证实由外推法处理后的频率的确是金属棒的固有频率.     

棱镜波导结构的古斯-汉欣位移模拟

模拟并分析了波长为633 nm的偏振光通过Kretschmann-Raether微米级棱镜波导结构时的古斯-汉欣位移.在金膜厚度为45 nm的条件下,当入射角为44.1°时,利用稳态相位理论,得到的最大束位移为+120μm;当入射角为44.1°时,利用COMSOL Multiphysics5.1软件中的波动光学模块,得到的最大束位移为+3.37 μm.在共振角附近,COMSOL Multiphysics5.1模拟软件与稳态相位理论均得到正的古斯-汉欣位移,但是COMSOL Multiphysics5.1软件模拟的结果远小于稳态相位理论仿真的结果.该研究对设计基于古斯-汉欣位移测量的高灵敏度传感器具有指导意义.     

基于金刚石对顶砧的液体高压黏度测量北大核心CSCD

研制了一种基于金刚石对顶砧的液体高压黏度测量装置。该装置由金刚石对顶砧、显微镜和CCD探测器构成,利用红宝石荧光标定压力,通过落球法可简单方便地实现不同压力下液体黏度的测量。利用该装置,测量了高压下丙三醇的黏度,测量结果与已发表的实验数据吻合得很好,验证了测量装置的可靠性。     

环丁醇温致相变的原位拉曼光谱研究

采用拉曼光谱和红外光谱解析了常温条件下环丁醇的各个振动模式及其与分子构象间的关联,结果表明液态环丁醇以赤道–反式构象为主,并含有少量的赤道间扭式构象。在此基础上结合差示扫描量热技术和变温拉曼光谱,原位研究了环丁醇的温致相变过程和分子构象随温度的变化。结果表明,冷却至140 K的过程中,环丁醇并未结晶固化,而是保持亚稳定的无序液体状态,即出现过冷现象,继续降温至138 K出现玻璃化转变。升温过程中,在170 K时出现放热峰,同时有新的拉曼峰出现,并且拉曼峰的半高宽和强度发生明显的突变,表明环丁醇由无序结构转变为有序的结晶相。因此,我们获得了环丁醇的温致相变序列： 液态→过冷液体→玻璃态→结晶态→液态。通过对环丁醇不同分子构象的拉曼特征峰的定量分析,证实环丁醇在降温过程中,反式构象和间扭式构象的比例未发生明显改变,即没有发生构象变化。然而升温时,伴随170 K时结晶态的转变,反式构象特征峰的相对强度减小,表明部分分子由赤道–反式构象转变为赤道–间扭式构象。该研究结果对进一步理解和研究其他有机小分子的温致相变和构象变化具有指导意义。     

α相和β相BiNbO4∶Eu3+的荧光性能

采用高温固相法合成出正交相和三斜相结构的BiNbO₄∶Eu³⁺样品,利用X 射线衍射(XRD)、拉曼光谱、吸收光谱和荧光光谱对样品的结构和光学性能进行了研究。结果表明:900 ℃合成样品为正交相结构α-BiNbO₄,而1 200 ℃得到三斜相结构β-BiNbO₄。吸收光谱得到α相和β相BiNbO₄的光学带隙分别为2.69 eV和2.96 eV,与第一性原理的理论结果2.640 eV和3.032 eV相吻合。Eu³⁺掺杂诱导二者的光学带隙蓝移至2.89 eV和3.05 eV,有效改变了其光响应范围。荧光光谱表明:Eu³⁺在两种结构的最强荧光峰均来自⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁,最强荧光峰分别位于615 nm和611 nm。Eu³⁺在β-BiNbO₄中的荧光强度更高,而且其⁵D₀→⁷F₂和⁵D₀→⁷F₁的荧光强度比值更大。与Eu³⁺相似,Er³⁺在β-BiNbO₄中具有更高的上转换荧光强度,其强度约是在α-BiNbO₄中荧光的近40倍,说明三斜结构BiNbO₄更适合做稀土离子的基质材料。     

低铂Pt/SiC制备及对氧还原反应的催化性能表征

采用乙二醇回流法成功制备了理论含铂量为14;的Pt/SiC阴极催化剂.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对催化剂晶型结构、表面形貌和表面电子结构进行了表征.应用循环伏安法和旋转圆盘电极进行电化学测试,研究了Pt/SiC催化剂对氧还原反应催化活性.结果表明,在180℃条件下合成的Pt/SiC催化剂的平均粒径为3.4 nm,Pt是面心立方结构.Pt在SiC表面以0价为主,有利于O2在其表面的吸附和解离.Pt/SiC-180催化剂具有与商业Pt/C(20;)催化剂相近的氧还原催化性能.Pt/SiC-180催化剂的起始还原电位为0.95 V,氧还原过程以4-电子路径为主,且稳定性和抗甲醇中毒性能明显优于商业Pt/C催化剂.优良的催化性能和较低的含铂量使其有望成为低铂燃料电池阴极催化潜在材料.