紫外可见偏振成像光谱仪的光谱定标与匹配方法

紫外可见偏振成像光谱仪中沃拉斯顿棱镜的色散效应会导致探测器同一空间通道的中心坐标发生偏移，影响目标信号探测精度。根据偏振解调算法，利用沃拉斯顿棱镜出射的两正交分量调制光谱(S光和P光)实现偏振信息解调时，还需要完成光谱匹配。针对这一问题，提出了一种光谱定标与匹配方法。首先利用平行光源标定了仪器视场角与空间维像元的对应关系，提取出各空间通道对应的像元坐标集合并确定了视场定标方程；在同一空间通道内，通过低压汞灯标准光源对波长与像元的对应关系进行标定，得出光谱定标方程；利用视场定标和光谱定标结果完成正交分量光谱的匹配；最后利用太阳光谱中Fraunhofer线的特征波长对定标结果进行了检验。结果表明：紫外可见偏振成像光谱仪正交分量的光谱吸收峰位具有较好的一致性，定标值和标准值的偏差在0.1 nm以内，这验证了定标结果的准确性。     

稻干尖线虫病胁迫水稻叶片波谱响应特征及识别研究

对植被病害的精确识别是采取植保措施的前提,同时对喷施农药也具有积极的指导作用。比较了受稻干尖线虫胁迫水稻叶片和健康叶片色素含量、光谱反射率、高光谱特征参数,受害水稻叶片与健康叶片相比,叶绿素和类胡萝卜素含量分别降低18%和22%;光谱反射率在蓝紫光、绿光和红光谱段分别增加1.5,1和2.3倍,在近红外和短波红外区域分别降低约28.9%和26.3%,红边和蓝边分别蓝移约8和10nm,绿峰和红谷分别红移约8.5和6 nm。以红边面积和红边位置作为C-SVC(非线性软间隔分类机)的输入向量,对受害和健康叶片进行识别,精度为100%。研究表明,水稻叶片光谱对病害胁迫具有显著的响应特征,利用C-SVC对受害和健康叶片进行辨别的方法是可行的。     

基于光谱调制的线偏振测量技术研究及精度验证

基于光谱调制的线偏振测量技术通过光谱调制模块可将入射光的偏振信息调制到光谱维。光谱调制模块由消色差1/4波片、多级波片和偏振分束器组成,能够在单次测量中获取目标的线偏振及光谱信息。将调制模块和光栅光谱仪相结合,设计了双通道偏振测量系统。推导了系统偏振测量模型,分析了光谱仪光谱展宽对调制光谱的影响,并采用分周期最小二乘曲线拟合方法实现了对偏振信息的解调。此外,搭建了测试装置来验证测量系统的性能。首先,利用完全线偏光对多级波片的延迟量和系统的偏振效率进行了标定。然后,利用可调偏振度光源验证了系统的偏振测量精度。实验结果表明,可调偏振度光源输出的理论线偏振度值与测量值间的最大绝对偏差为1.11%,线偏振方位角的最大偏差为0.7°,即所提系统具有较高的偏振测量精度。     

吡啶掺杂碳载钴酞菁催化氧还原的电化学性能及在燃料电池中的应用

以碳黑(Vulcan XC-72R)为载体, 吡啶(Py)和钴酞菁(CoPc)为催化剂前驱体, 经溶剂分散法制备了Py掺杂碳负载纳米钴酞菁复合催化剂(Py-CoPc/C). 通过扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)、X射线光电子能谱(XPS)分析和X射线衍射(XRD)分析技术对催化剂的组成和微观结构进行了表征, 并运用线性扫描循环伏安法(LSV)和旋转圆盘电极(RDE)技术考察了不同Py掺杂含量对碳载钴酞菁(CoPc/C)催化氧还原反应(ORR)活性的影响及稳定性. 结果显示: Py掺杂可以明显改善CoPc/C 对ORR的电催化性能, 其中掺杂20%Py下所制备的20%Py-20%CoPc/C 催化剂对ORR表现出最佳的催化活性, 以其制备的气体扩散电极在O₂气氛饱和的0.1 mol·L^-1 KOH 电解质溶液中, 0.2 V (相对于标准氢电极)即可产生明显的氧还原电流, 半波电位为-0.03 V. 相比于40%Py/C 和未掺杂的40%CoPc/C, 20%Py-20%CoPc/C催化剂的半波电位分别正移了160 和15 mV. 进一步运用RDE理论研究表明, 在Py-CoPc/C 电极上ORR的电子转移总数为2.38, 高于CoPc/C电极上的电子转移总数1.96, 从而使ORR的选择性明显提高. SEM-EDS和XRD分析表明Py掺杂提高了CoPc/C催化剂的分散性和N含量, 更利于O₂的吸附. XPS分析表明: 吡啶结构的N与石墨结构的N均存在于Py-CoPc/C 催化剂中,与催化剂表面的Co离子配位可能是促使ORR活性提高的原因. 最后以20%Py-20%CoPc/C制备了膜电极组装(MEA)电极, 应用于H₂/O₂ 燃料电池单电池发电, 室温下获得最大发电功率密度为21 mW·cm^-2, 相对于CoPc/C提高至2.4倍.