多级雪崩室性能研究

我们制作了一个有效探测面积9×9cm²的小型多级雪崩室。利用一个简单的气体混合系统获得该室所需要的氩-丙酮混合气体,混合比可用调节气体流量的方法加以控制。在丙酮浓度2.7％的条件下,利用⁵⁵Fe 5.9 keV X射线研究室的性能,并测量了丙酮浓度对室性能的效应。     

SQS漂移室的性能研究

本文描述在自猝灭流光(SQS)方式下工作的可调电场漂移室的测量结果. 给出了气体成份为氩和异丁烷各50%时的SQS放电特性曲线, 表明由饱和雪崩方式向SQS方式跳跃时的电荷量约为4.3pC. 测量了单丝计数率坪与气体成份和甄别阈的关系, 室的探测效率、SQS脉冲振幅和漂移时间与漂移距离的关系, 给出了在几种不同条件下的漂移速度. 特别研究了在氩和异丁烷的混合气体中加入少量苯蒸汽对室性能的影响. 利用双室法测量了室的空间分辨率.     

色谱法监测μ子鉴别器模型工作气体的浓度

本文报导自粹灭流光放电模式μ子鉴别器模型工作气体氩-甲烷-二甲氧基甲烷的混合方法及用色谱法监测工作气体中甲烷和二甲氧基甲烷的浓度. 色谱仪采用热导检测器, 白色担体上涂邻苯二甲酸二壬酯的色谱柱. 利用气体进样阀进样, 通过测量色谱峰与相应定量曲线比较求出混合气中甲烷和二甲氧基甲烷的浓度.     

与BaF2耦合的低气压多步雪崩室

研究了以纯TMAE饱和蒸汽为工作气体的紫外光敏低气压多步雪崩室的性能.在几种温度下测量了两个不同结构的丝室的气体放大倍数.在40°C时得到丝室的增益为4×10⁵,时间分辨4.1ns.和BaF₂晶体耦合,成功地观测了¹³⁷Cs γ射线(0.661MeV)的信号.     

基于谱线线型函数的气体浓度检测技术

快速、精确地测量微量气体浓度的技术在大气质量分析、环境污染检测等领域具有广泛的用途。在红外光谱检测技术中,气体吸收光谱的谱线线型函数是定量测量气体浓度的一个重要参量,而如何准确和快速地得到气体谱线线型函数值是气体浓度测量中的一个关键问题。首先从理论上分析了谱线线型函数,得出计算谱线线型函数的一般方法及探讨了气体浓度与谱线线型函数峰值之间的关系。然后,利用可调激光器及光谱仪检测系统测量了乙炔在1 515～1 545 nm波长范围内的吸收光谱,再通过Lambert-Beer定律计算得到在不同频率下的谱线线型函数峰值,最后利用程序拟合出该波段内气体的谱线线型函数峰值分布曲线,并与Voigt线型函数理论计算值进行了比较,发现理论计算的谱线线型函数峰值仍存在一定的偏差。相比理论计算结果,所提出的检测方法得到的乙炔浓度与真实的乙炔浓度值更加吻合,表明了通过实验确定的谱线线型函数的经验公式可以更好地用于气体浓度的检测。由于利用实验测量值获得了谱线线型函数峰值分布的拟合曲线,因此可以快速准确地计算出所对应的谱线线型函数峰值,从而大大地简化了线型函数的计算过程。实验所获得的数据可应用于光学遥测乙炔气体浓度,且提供的方法也可以应用到其他气体的谱线线型函数峰值的测量中。     

自猝灭流光雪崩机制

本文通过对大量SQS实验现象的分析研究,提出SQS的成因是原初饱和雪崩的空间电荷造成阳极丝附近电场的畸变.根据这一假设,对SQS过程做了定量的计算,给出各种不同条件下,计数管输出电荷量与所加高压的关系曲线.计算了SQS转变电压、转变点原初雪崩的电荷量和SQS雪崩的电荷量与气体组分的关系.计算结果和实验结果令人满意地符合.     

多步雪崩室高计数率击穿的一种可能解释

多步雪崩室在高计数率下发生气体击穿,可能是氩的亚稳态积累于阳极丝顶部“耗尽区”、达到一定浓度后引起一种电荷增殖过程迅猛发展所致。计算与国外新近实验结果令人满意地一致。     

基于虚拟仪器的智能电子鼻系统的设计

智能电子鼻对于有害气体和可燃性气体的检测具有重要意义;以NI公司Labview9.0为测试平台,利用PCI-1710HG数据采集卡、传感器阵列设计构成智能电子鼻系统;采用测量室和气体流量计精密控制气体密度和状态;虚拟仪器开发平台用于实时监测和显示采集得到的曲线和数据,并通过遗传算法改进后的BP神经网络进行分析,得到不同气体的浓度;最后使用不同阻值的精密电阻替代传感器对系统进行测试,结果表明系统对多种气体检测都具有高精度和高稳定性,能够进行高效智能化检测。     

利用MC模拟研究MRPC性能

利用Monte Carlo方法模拟了多气隙电阻板室(MRPC)的气体雪崩和信号收集过程,通过模拟与实验数据的比较分析,研究了MRPC粒子探测效率和信号幅度等性能,并讨论了一些外部条件的影响.     

气体雪崩放电的单光子测量时间谱

用单光子时间分辨测量技术,研究了伴随有限正比、自猝灭流光(SQS)和G-M三种放电模式光发射的时间特性.结果表明:SQS相对于原初雪崩有一段时间延迟,约几到十几ns,流光的持续时间在10—30ns范围,且与猝灭气体浓度和工作电压有关;伴随G-M雪崩时的光脉冲持续时间长达约1μs,而有限正比只有4ns.本文还清楚地显示了三种模式雪崩放电过程特征的区别.     

可调谐二极管激光吸收光谱氟化氢检测（英文）

研究分布式反馈激光器的温度电流调谐特性及氟化氢气体在近红外波段的吸收线分布特征.利用归一化洛伦兹函数实现Voigt线型快速近似计算,并分析气体吸光度曲线的Voigt线型拟合以及波长扫描气体浓度反演算法.选择1.28μm附近氟化氢气体单根吸收线作为目标吸收线设计可调谐二极管激光吸收光谱系统,对已知标准浓度氟化氢气体配置的不同浓度气体进行测量.系统的检测限达到1.12ppm-m,且具有较高的测量准确度和长期稳定性,满足氟化氢气体实时在线监测的需要.     

三角形银纳米柱阵列传感乙醇气体方法研究

提出了一种基于金属纳米结构局域表面等离子体共振光谱的有机气体的传感方法.通过时域有限差分法设计了一种具有较高折射率灵敏度的三角形纳米柱阵列,并利用纳米球光刻法进行了制作.对乙醇蒸汽的传感实验结果证明,所制作的三角形银纳米柱对乙醇分子浓度非常敏感,其探测灵敏度达到24ppm/nm.该金属纳米结构传感有机气体的方法有望应用于环境监测等方面.     

三角形银纳米柱阵列传感乙醇气体方法

提出了一种基于金属纳米结构局域表面等离子体共振光谱的有机气体的传感方法.通过时域有限差分法设计了一种具有较高折射率灵敏度的三角形纳米柱阵列,并利用纳米球光刻法进行了制作.对乙醇蒸汽的传感实验结果证明,所制作的三角形银纳米柱对乙醇分子浓度非常敏感,其探测灵敏度达到24ppm/nm.该金属纳米结构传感有机气体的方法有望应用于环境监测等方面.     

基于有机聚合物的光纤气体传感器

提出了一种有机聚合物敏感结合光波相位检测的光纤气体传感方法并进行了实验验证.利用不同浓度酸性气体作用下,有机聚合物其折射率将发生改变的特性,在光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,FP)腔中填充有机聚合物薄膜,通过分析光纤F-P腔输出的光谱特性,实现对酸性气体浓度高精度测量.实验结果表明,有机聚合物的折射率随被测气体浓度的增加而减小,传感器的系统灵敏度为(0.726~1.006)×10~(-2) cm/%VOL,相位灵敏度为1.276×10~(-2) rad/%VOL,浓度分辨率为0.783ppm,可应用于石油化工领域二氧化碳、硫化氢等酸性气体的高精度测量.     

MRPC探测不同带电粒子的输出信号与工作气体中dE/dx之间的关系

由28个多气隙电阻板室(MRPC)模块组成的探测阵列-STAR/TOFr, 在相对论重离子对撞机(RHIC)实验上获得了大量的数据. 利用质心能量62.4GeV Au+Au对撞的实验数据, 分析了MRPC探测不同带电粒子(K介子、π介子、质子等)时的输出信号与气体中的电离能损(dE/dx)之间的关系, 给出了MRPC的气体电离和雪崩放大一些新的实验结果. 为了进一步解释实验结果, 针对工作条件下MRPC输出信号的特点, 对MRPC的气体电离和雪崩过程进行Monte Carlo模拟, 深入探讨了影响MRPC输出信号幅度的原因.     

多步雪崩室放大系数和探测效率的测量

测量了充以氩-三乙胺混合气体的多步雪崩室的放大系数,并与文献[11]的结果作了比较.利用⁹⁰Sr源发射的β粒子测定室的探测效率达98％,坪区约为200V。     

普适分光光度新方法研究

本文采用紫外分光光度法与计算机联用，测试了吸光度差与浓度的对应关系，旨在证明样品放在参比池，标样放在样品室的方法可以取代标准曲线法。并且 减小误差，最主要是定量测量用标准曲线法无法进行定量测定的高浓度试样，并且不考虑△Ａ－ｃ是否满足线性关系。     

硅片上超薄氧化硅层厚度测量的XPS标准曲线法

提出一种新的处理方法-XPS标准曲线法来测量硅片上超薄氧化硅层(SiO2/Si)的厚度。该方法利用一系列氧化硅厚度(d)准确已知的SiO2/Si标准样品,分别记录其氧化硅和元素硅的Si(2p)谱线,并得到峰高比(R),然后将厚度(d)对峰高比(R)作图得到标准曲线。在相同的实验条件下,测得未知样品氧化硅和元素硅的Si(2p)谱线并计算其峰高比,通过插入法在标准曲线上得到相应的氧化硅层厚度。SiO2/Si标准样品由设备一流和经验丰富的权威实验室提供,其氧化硅厚度采用多种方法进行测量比对。实验表明:基于氧化硅厚度准确知道的标准样品制作的XPS标准曲线,用于硅片上超薄氧化硅层厚度测量时具有快速、简便和比较准确等优点,有较好的实用价值。     

单光束多组分温室气体的腔衰荡光谱同步检测

腔衰荡光谱技术(CRDS)作为一种具有高灵敏度高光谱分辨率的检测方法已被广泛用于痕量气体检测。而目前基于CRDS痕量气体检测多针对单一气体进行测量或通过多个激光器产生的多光束进行多种组分气体浓度测量。利用DFB激光器波长可调谐特性,通过强弱吸收峰结合,使用单光束实现了多种温室气体的腔衰荡光谱技术同步检测。由于大气中水汽和二氧化碳浓度较高,为实现同一衰荡系统对三种温室气体的同步测量,在平衡吸收损耗的基础上,选取1 653~1 654 nm内甲烷的强吸收峰与水汽、二氧化碳的弱吸收峰进行测量。通过光谱叠加反演矩阵,分别得到甲烷、水汽、二氧化碳的浓度。在计算测量灵敏度过程中发现,通过去除衰荡过程初期的部分数据点(过滤区间),会对噪声等效吸收系数产生影响。多数情况下,在测量灵敏度计算方面,列文伯格-马夸尔特算法(L-M)会优于离散傅里叶变换法(DFT);但当衰荡曲线的单指数性下降时,上述结论不一定成立。搭建了一个低精细度(F≈6×103)衰荡腔对上述结论进行了实验验证。相较于用于测量温室气体浓度的高精细度衰荡腔(F≈1×105),低精细度衰荡腔的衰荡速率较快,衰荡曲线的单指数性明显低于高精细度衰荡腔。实验表明,在过滤区间长度较短时,采用DFT算法计算得到的噪声等效吸收系数会小于L-M算法得到的结果。当过滤区间长度增加时,L-M算法得到的结果优于DFT算法。在受过滤区间长度影响方面,DFT算法的波动性要明显小于L-M算法。根据Allan方差分析,在512次采样平均(约8 s)下的最小噪声等效吸收系数进行计算,该CRDS装置测量灵敏度为2.4×10-10 cm-1。在25 ℃标准大气压下,对应甲烷、水汽、二氧化碳的测量灵敏度分别为0.64 ppbv,3.5 ppmv和4.0 ppmv。基于该CRDS装置,通过单光束多波长测量方法,利用光谱叠加反演矩阵,测得大气中甲烷、水汽、二氧化碳浓度分别为2.018,3 654和526 ppmv;而采用经典CRDS单波长测量得到的甲烷、水汽、二氧化碳浓度分别为2.037,3 898和630 ppmv。通过与温控调节波长,逐点扫描得到的光谱吸收曲线进行对比,采用多波长测量得到气体浓度进行复合拟合的光谱曲线残差小于单波长测量得到气体浓度进行简单拟合的光谱曲线残差。     

小间隙高放大多丝室及其放电机制

对以强猝灭气体工作的小间隙多丝室及其放电机制进行了研究,实验表明,因为工作在饱和模式区,这种室同时具有很高的气体放大和相当快的时间特性.文中探讨了放电机制,雪崩中空间电荷效应以及电离光子的产生和作用是重要的因素,而其中后一因素又受到强猝灭气体的抑制.