稀土荧光特性与温度关系

为研究稀土荧光特性与温度关系,从典型稀土材料的能级结构出发,根据激发态多能级间的玻尔兹曼热平衡分布理论,对激发态能级的粒子数分布情况与温度关系进行研究.发现随着温度的上升稀土发光荧光寿命变短,激发态高能级辐射荧光比例增大;而荧光强度由于受到非辐射跃迁系数和能量传递效率的双重影响将会呈现先上升后下降的变化.以钒磷酸钇铕Y(P,V)O4∶Eu3+荧光粉材料为例进行实验研究,测量了95K到510K温度范围内Y(P,V)O4∶Eu3+荧光材料在395nm紫外光激励下所发荧光的荧光寿命、荧光强度和荧光分支比随温度的变化规律,实验结果与理论相符合.     

稀土化合物Raman谱中荧光带的辨认

研究了三价稀土氧化物及退火结晶褐钇铌矿和褐铈铌矿在４８８０和５１４５ｎｍ激光激发下所得Ｒａｍａｎ光谱中的荧光带。结果表明,在这两种激光线激发下,Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋和Ｅｒ３＋的荧光对稀土化合物的Ｒａｍａｎ光谱有很大干扰。提出几种在稀土化合物Ｒａｍａｎ光谱中辨认荧光带的方法。     

一种单模-多模-单模结构的干涉型光纤温度传感器

SMS光纤结构是一种近年来新兴的光纤器件,该结构光纤具有结构简单、易于实现、成本低廉、灵敏度高和无温度应力交叉敏感等特性.在光纤传感技术领域是一种继光纤光栅之后的具有广泛发展前景的光纤器件.从理论上分析了SMS结构和SMS级联结构的光纤传感原理,并从实验上研究了SMS结构和级联SMS结构的温度传感特性.实验表明:对于SMS结构光纤传感器,随着温度的增加,特征波长移动量逐渐增加,向长波方向漂移了4.05 nm,其传感器的温度灵敏度为15.76 pm/℃;对于级联SMS结构的光纤传感器,级联后不改变原来SMS结构的中心波长的位置,两个SMS结构仍然是独立的,不相互影响.所以说将两个SMS结构串联是可行的,可以用于温度和应力的同时测量,也可以用于分布式光纤传感器.     

无机卤化物钙钛矿量子点微球腔荧光增强自参考温度传感研究

利用稀土离子掺杂材料、有机染料以及量子点等荧光材料实现荧光温度传感在航空航天、生物医疗、食品储存等领域具有重要意义。其中,无机卤化物钙钛矿量子点(PeQDs)荧光材料由于具有量子产率高,温度依赖性强等特点,在荧光温度传感领域展现了巨大的应用前景。然而,PeQDs只有一个光致荧光(PL)峰,其强度和位置极易受到浓度和尺寸等因素的干扰,因此用单一PL峰进行温度传感的准确性较低。在本工作中,我们提出了一种微球腔阵列(MCA)耦合PeQDs薄膜(MCA/PeQDs)的新型温度传感结构,利用MCA/PeQDs结构与PeQDs薄膜具有温度依赖性的PL峰值强度比实现温度传感。该结构通过微球腔中回音壁模式(WGMs)增强的Purcell效应提高了自发辐射速率,抑制了声子辅助猝灭效应,从而实现了较好的PeQDs荧光增强。结果表明,在223～373 K范围内,当PeQDs浓度为0.131 6 mg/mL、微球腔直径为(19±1)μm时,该结构的绝对灵敏度(Sa)与相对灵敏度(Sr)可达到0.75 K^-1和1.95%·K^-1。本工作克服了使用单个PL峰进行温度传感...     

一种近红外荧光蛋白PAiRFP1及其突变体V276G的光活化效率研究

PAiRFP1是一种以根癌农杆菌中细菌光敏色素Agp2为基础,经过蛋白工程手段改造后获得的近红外荧光蛋白。与其他近红外荧光蛋白不同,PAiRFP1具有光活化行为。这一特性可以有效改善近红外荧光蛋白在体内的成像信噪比。然而,关于光活化行为的影响因素却研究甚少。主要采用荧光光谱学手段研究了PAiRFP1蛋白浓度、pH、金属离子、氧化还原环境对于PAiRFP1光活化行为的影响,结果发现: (1) PAiRFP1的最大光活化效率与该近红外荧光蛋白的浓度不呈线性关系;(2) 随着pH从6.5升高至7.8和9.0,PAiRFP1的最大光活化效率从36.8%提高至52.0%和60.8%;(3) 金属离子K+,Na+,Ca2+的加入对于PAiRFP1的最大光活化效率没有显著影响;类似现象在H₂O₂和DTT的处理的情况下也被观察到。除了上述影响因素外,还发现当PAiRFP1中276位的缬氨酸被突变为甘氨酸产生V276G突变体后,蛋白的最大光活化效率从~50.0%下降至19.4%。DTT处理后导致V276G突变体最大光活化效率从19.4%提高到了27.1%。此外,比较研究了各种影响因素对于光活化速率的影响。以上结果为今后更好地将此类光激活的近红外蛋白应用于活体成像中提供了更好地理论指导和优化解决方案。     

基质VO43-与掺杂离子Pr3+荧光强度比的新型高灵敏度光学测温研究

目前,光学测温技术在传感、治疗、诊断和成像等领域取得了重大突破.但是,基于传统热耦合能级荧光强度比测温的灵敏度较低,限制了其进一步的发展.本文基于基质与掺杂离子间不同的温度依赖行为,提出了一种新型的具有高灵敏度的测温方案.首先,采用固相法成功合成了YVO₄:Pr³⁺荧光粉.然后,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜和荧光分光光度计对样品的结构与发光特性进行表征.XRD结果表明Pr³⁺成功掺入YVO₄基质,SEM结果表明样品为长方体形状微米晶颗粒,平均颗粒大小约为2.1μm.在320 nm激发下,YVO₄:Pr³⁺主要呈现出在440 nm附近的蓝光发射和606 nm的红光发射,发光峰不存在明显的重叠.基于VO₄^3-与Pr³⁺的发光对温度的不同响应,实现了新的荧光强度比测温方案.测温范围为.303—353 K,最大绝对灵敏度和相对灵敏度分别为0.651 K^-1和3.11...     

一种计算非均质大气双向反射比的新方法

在卫星遥感中, 利用单次散射近似获得双向反射比与光学厚度之间的关系为卫 星反演气溶胶光学厚度奠定基础. 本文利用渐近积分理论, 在不需要人为垂直分层的情况下, 基于单次散射近似, 提出了一种计算非均质大气的双向反射比的新方法. 结果表明: 新方法得到的解析表达式有非常高的精度, 且该解析解也有助于我们分析辐射传输过程的一些重要特征.     

基于小波变换技术的荧光光纤温度传感器研究

提出了一种荧光光纤温度测量系统.采用双光路双通道测量方式以及化学镀膜和热处理工艺相结合的微小荧光探头制作技术,在研究微弱信号的检测和处理技术的基础上,选用小波变换技术对荧光信号进行消噪处理.系统的温度实验、标定实验和重复性实验.结果表明该系统具有较高的准确度和温度分辨能力.     

温度对叶片近红外光谱的影响

近红外光谱分析技术是发展最快的定性和定量分析技术之一,在各个领域得到了广泛应用。但近红外谱区自身信息的特点决定了其吸收强度弱、信噪比低、谱峰严重重叠等缺点,这使得近红外光谱易受样品来源、样品种类、样品状态、装样条件和样品温度等的影响,造成光谱的不确定性。文章以温度对叶片近红外光谱的影响为研究内容,详细考察了不同温度下样品的叶绿素的校正和预测模型。结果发现温度对模型精度有一定的影响,样品的温度在10和20℃下模型的精度较高,10℃下模型精度效果最好,但是所用的主成分也较多。当实验温度达到25℃时,模型的校正和预测精度都相对较差。利用判别分析对各个温度下的光谱进行分类。发现20℃下采集的光谱没有分到其他温度区外,其他的都有不同程度的跨区,这说明除20℃外,其他温度下测得的光谱差异不明显。试验对叶片近红外检测的条件和应用做了初步的探索性工作,为今后提出温度修正模型提供理论基础。     

2-磺酸对苯二甲酸铕配合物的发光性质及对苯甲醛的检测

水热法合成了新的配位聚合物,[Eu(2-stp)(2,2’-bipy)(H₂O)]·H₂O (2-stp=2-磺酸对苯二甲酸根,2,2’-bipy=2,2’-联吡啶）。通过X-射线单晶衍射确定了该配合物的晶体结构。该配合物为一维平行双链结构。Eu3+与2-磺酸对苯二甲酸根的六个氧原子,2,2’-联吡啶的两个氮原子和一个水分子配位。对该配合物进行了荧光性质的研究,发射光谱中出现了Eu3+的五个特征峰,分别位于581,594,619,654和698 nm,对应于Eu3+的5D₀→7F_J (J=0～4)跃迁。位于619 nm的最强发射峰是由5D₀→7F₂跃迁产生的。不同有机溶剂对该配合物荧光强度有不同程度的影响,苯甲醛对该配合物具有显著的荧光猝灭效应,故该配合物可作为苯甲醛的荧光感应探针。     

温度对奶粉荧光光谱的影响

采用荧光光谱和荧光寿命技术研究了温度对奶粉荧光特征的影响.通过比较奶粉与酪蛋白、乳糖及维生素的荧光光谱,确定了奶粉的荧光主要来自酪蛋白的贡献.随着温度的升高,奶粉和酪蛋白的荧光强度减小,其中幼儿配方奶粉和成人普通奶粉的荧光强度随温度升高减小的趋势基本相同,而婴儿配方奶粉的荧光强度随温度的升高出现了一个相对变化缓慢的平台区,酪蛋白的荧光强度随温度升高呈缓慢下降的趋势,下降的速度比奶粉的要缓.酪蛋白加热到90℃然后冷却至25℃,荧光强度部分恢复,说明一部分蛋白质的结构变化或者荧光基团的活性变化是可逆的.测量了不同温度下奶粉和酪蛋白的荧光寿命.奶粉和酪蛋白的荧光寿命曲线在双指数拟合之后,都有两个寿命,这两个寿命可能来自于色氨酸和苯丙氨酸.随着温度的升高,奶粉和酪蛋白的两个荧光寿命都减小.     

酸度、温度对液压油和润滑油荧光特性的影响

通过分析HyJet V磷酸酯液压油的环境(润滑油等)及干扰因素(酸度和温度等)的影响,研究荧光法检测飞机用液压油泄漏的可行性。利用荧光分光光度计,获得不同酸度和温度时HyJet V磷酸酯液压油、Jet Oil II润滑油、2197润滑油的荧光特性,实验结果：HyJet V磷酸酯液压油、Jet Oil II润滑油、2197润滑油的荧光峰分别在362,405和456 nm。温度对HyJet V磷酸酯液压油影响较小;Jet Oil II润滑油、2197润滑油荧光强度随温度升高逐渐减小。酸度增加时,HyJet V磷酸酯液压油荧光峰从370 nm渐变为362 nm,荧光强度逐渐减小;Jet Oil II润滑油荧光峰保持405 nm不变,荧光强度逐渐减小;2197润滑油荧光峰由456 nm处红移至523 nm,出现双荧光峰,直至荧光特性消失。结果表明：在环境及干扰因素的影响下,HyJet V磷酸酯液压油的荧光特性基本保持不变,并且区别于Jet Oil II润滑油、2197润滑油。因此,实验证明利用荧光法检测HyJet V磷酸酯液压油泄漏是可行的。     

近红外光谱温度修正定量分析模型的研究

以小麦粉末样品为实验材料,研究了环境温度对近红外光谱定量分析结果的影响。将环境温度作为外部变量,使用不同温度下的45个样品建立了测定小麦蛋白质含量的温度修正模型,预测不同温度下的小麦样品的蛋白质含量,结果同以22 ℃恒温下45个样品建立的模型进行了比较。分析结果表明：温度修正模型的预测标准差(SEP)平均为0.333,而恒温模型(22 ℃)的预测标准差随着环境温度与建模时温度差的增大而增大,当环境温度4 ℃时,SEP=0.601 6。温度修正模型可以有效的提高近红外光谱定量分析精度。     

小麦PLS近红外定量分析中温度修正的研究

以45个小麦籽粒为实验样品,研究样品温度对小麦PLS近红外定量分析的影响, 并提出引入温度修正量对样品光谱进行修正的方法。采用PLS算法将光谱受温度影响部分剔除后,得到不受温度影响的光谱,再进行模型建立与样品分析。实验结果表明：引入温度修正可以有效的消除温度对模型预测结果的影响,从而提高模型的稳定性及应用范围。     

基于光纤粗锥型马赫-曾德尔干涉仪的高灵敏度温度传感器的研制

光纤传感是现代光纤技术的重要应用之一。制作了一种基于两个单模光纤粗锥串接的全光纤型马赫-曾德尔高温高灵敏温度传感器。纤芯中传输的光通过第一个光纤锥耦合, 一部分进入纤芯传输,另一部分进入包层形成包层模,纤芯模和包层模具有不同的有效折射率,经过干涉臂的传输产生了光程差。纤芯和包层传输的光再经过第二个光纤锥耦合,形成干涉进入输出光纤传输。对不同长度的传感器进行实验研究,得出传感臂长度与干涉周期之间的关系。研究了传感器温度响应特性,给出了温度响应灵敏度。实验结果表明,在30～400 ℃温度范围内,长度为35 mm的传感器可以得到较高的温度响应灵敏度,其响应灵敏度为0.115 nm·℃-1。利用傅里叶变换对传感器透射谱进行了分析,可以确定在长度为35 mm的传感器中仅有基模LP₀₁和高阶模LP₀₈两种模式,透射谱就是由这两种模式干涉形成的。该传感器体积小、精度高、抗电磁干扰,具有易于制作、对比度大、质轻、灵敏度高、耐高温等优点。可用于高温气体温度测量及油气井测井等领域的高灵敏度温度传感测量。     

Non-invasive Near Infrared Fluorescence Imaging of CdHgTe Quantum Dots in Mouse Model

Near infrared CdHgTe quantum dots (QDs) acted as biomarker for in vivo imaging were synthesized in aqueous solution. The size and the fluorescence wavelength of the synthesized quantum dots can be arbitrary manipulated by using different refluxing time. In particular, the fluorescence wavelength was extended to near infrared range (700∼900 nm), which make the in vivo imaging possible. Meanwhile, the characteristics, such as morphology, size, spectra, stability and toxicity were investigated. The dynamic bio-distribution, clearance from blood, liver and intestine in living animal were in vivo monitored by a NIR imaging system. The circulation of CdHgTe QDs in living mice was addressed semi-quantitatively according to the changes of fluorescence intensity. The high stability as well as high fluorescence intensity makes QDs particular interested candidates for in vivo imaging studies.     

基于小波变换技术的荧光光纤温度传感器研究

提出了一种荧光光纤温度测量系统.采用双光路双通道测量方式以及化学镀膜和热处理工艺相结合的微小荧光探头制作技术,在研究微弱信号的检测和处理技术的基础上,选用小波变换技术对荧光信号进行消噪处理.系统的温度实验、标定实验和重复性实验.结果表明该系统具有较高的准确度和温度分辨能力.