硅、锗中氧的低温红外吸收

在6—300K下,利用红外傅里叶光谱仪研究了400—4000cm^-1间的硅、锗中氧的红外吸收。采用高分辨条件时,分辨率可达0.5cm^-1。研究了在低温下利用硅的1106cm^-1吸收峰和锗的855cm^-1吸收峰探测硅和锗氧含量的探测限和误差。若样品厚度为2cm,估计在20K下,硅中氧含量探测限～9.6×10¹⁴氧原子·cm^-3,锗中氧含量探测限～3.0×10¹⁴氧原子·cm^-3。同时,对不同生长条件下直拉锗单晶的氧含量进行了研究,并与用锂沉淀法所求得的锗中氧含量加以比较。对不同氧含量的硅样品的1106cm^-1吸收峰在6—300K的变化进行了观察和讨论。 关键词：     

马达加斯加黄色方柱石的谱学特征研究

利用常规宝石学仪器、电子探针、傅里叶变换红外光谱仪、激光拉曼光谱仪、紫外-可见分光光度计和三维荧光光谱仪等,对马达加斯加黄色方柱石的宝石学性质及谱学特征进行了研究分析。马达加斯加方柱石的宝石学特征与方柱石理论值基本一致;方柱石样品颜色均匀,具有玻璃光泽,原石晶型较为完好且表面普遍可见纵纹及褐红色杂质,部分样品表面可见晕彩效应,样品内部可见多种包裹体,如黑云母、无色晶体包裹体等。红外光谱分析结果表明,样品在指纹区均显示1 039, 1 105和1 196 cm^-1处Si(Al)—O伸缩振动吸收峰;752 cm^-1处Si—Si(Al)伸缩振动吸收峰;551, 687和624 cm^-1处O—Si (Al)—O弯曲振动吸收峰;459 cm^-1处Si—O—Si的弯曲振动与Na(Ca)—O伸缩振动的耦合吸收峰;416 cm^-1处Si—O—Si弯曲振动吸收峰。红外光谱官能团区的诊断性鉴定依据为：3 530和3 592 cm^-1处O—H振动引起的吸收峰;2 499, 2 ...     

狭缝中蒸发水分子的红外吸收光谱（英文）

本文研究了硅片狭缝内水分子蒸发过程中的红外光谱吸收特性。通过改变相对于硅片狭缝的红外光偏振方向(水平:偏振方向与硅片狭缝方向平行;垂直:偏振方向与硅片狭缝方向垂直),测量了水分子在3 900～3 600 cm^-1(伸缩振动)和1 800～1 400 cm^-1(弯曲振动)的偏振红外光吸收。结果表明,经硅片间隙蒸发出来的水分子,在3 900～3 600 cm^-1(伸缩振动)和1 800～1 400 cm^-1(弯曲振动)区间,对垂直偏振光吸收较强,对水平偏振光吸收较弱,表明毛细效应导致蒸发的水分子偶极矩方向倾向于硅片狭缝的法线方向。     

激光外差光谱仪模拟风场探测

中高层大气风场是表征中高层大气环境的重要参量,对中高层大气风场的探测在民用和军用领域有着重要意义.激光外差光谱技术是近年来迅速发展的一种高光谱分辨率和灵敏度的被动式遥感探测技术,以激光外差光谱技术为核心研制的激光外差光谱仪因具有体积小、重量轻、结构稳定等特点,在星载测量中高层风场领域有巨大的潜力和应用前景.激光外差光谱仪的地面风场探测性能验证是其应用到卫星上的关键环节,本文利用实验室环境下建立的风场模拟装置实现0—25 m/s的风速变化,并基于光谱分辨率为0.003 cm^-1激光外差光谱仪分别测量了无风速变化和不同风速下的CH₄吸收谱,测量风速的分辨率为3 m/s.使用光纤F-P干涉仪、波长计和参考池对激光器输出光频率进行实时的相对定标和绝对定标.通过计算吸收光谱中心频率的偏移量,反演得到风场风速,并与风场模拟器风速对比,相对误差为1.49 m/s.该实验对激光外差光谱仪测风性能进行有效验证,证明了使用激光外差光谱仪进行中高层大气风场测量的可能性.     

不同方法合成蓝宝石与天然蓝宝石的谱学对比研究

蓝宝石作为珍贵的彩色宝石深受人们喜爱,随着宝石合成技术的不断发展,市面上已有许多种合成方法制成的合成蓝宝石,常规的宝石学鉴定不能简单准确的区分天然蓝宝石与不同合成方法的合成蓝宝石。论文利用紫外-可见-近红外光谱仪对蓝宝石进行光谱分析,发现天然蓝宝石具有387 nm、452 nm、566 nm吸收峰,而提拉法、焰熔法和泡生法合成蓝宝石则无这些吸收峰;提拉法和焰熔法合成蓝宝石都具有600 nm附近的吸收带;泡生法合成蓝宝石存在660 nm附近的吸收峰,其他三种蓝宝石无此吸收峰。通过拉曼光谱特征峰拟合分析与SPSS单因素方差分析,发现天然蓝宝石和不同方法合成蓝宝石的半高宽值存在显著差异,天然蓝宝石的半高宽值大于10.0 cm^-1,三种合成蓝宝石的半高宽值小于10.0 cm^-1;泡生法合成蓝宝石半高宽集中在8 cm^-1附近,而焰熔法合成蓝宝石的半高宽普遍在8 cm^-1～10 cm^-1范围内,提拉法合成蓝宝石半高宽则分布在6 cm^-1～8 cm^-1     

中阶梯光栅-平面镜型空间外差拉曼光谱仪对无机化合物的探测

为了实现高分辨率、宽波段的空间外差拉曼光谱探测,使用中阶梯光栅的四个衍射级次,每个级次的对应一定范围光谱,总的光谱探测范围得到了扩增,最终根据设计,搭建了一台中阶梯光栅-平面镜的空间外差拉曼光谱(Echelle-Mirror Spatial Heterodyne Raman Spectroscopy, EMSHRS)实验平台。通过标准光源进行光谱定标得到该仪器的理论光谱分辨率为1.033 cm^-1,单个衍射级次对应的波段宽度为1058 cm^-1,最后对三种无机物进行了光谱探测和分析,实验结果表明中阶梯光栅-平面镜型空间外差拉曼光谱技术可实现对无机物的快速、高分辨和宽波段检测,具有良好的应用前景。     

基于波长调制-直接吸收光谱的CO分子2.3μm处谱线参数高精度测量

波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)结合了直接吸收光谱(DAS)可直接测量吸收率和波长调制光谱(WMS)高信噪比的优点，可用于测量气体分子吸收谱线的光谱参数。采用WM-DAS方法结合有效光程约为45 m的Herriott型长光程吸收池，在CO浓度为24.151μmol·L^-1、常温常压条件下，测量了CO分子中心频率为4 300.700 cm^-1谱线的吸收率，用Voigt线型(VP)函数对测量的吸收率进行拟合，结果表明对WM-DAS方法测量结果进行拟合所得的残差标准差比用传统DAS方法减小一半以上，证明WM-DAS方法的抗干扰能力比DAS更强。采用该方法与光程约为50 cm的吸收池结合，对CO分子在4 278～4 304 cm^-1波段的8条弱吸收谱线在不同压力下的吸收率进行测量，实验采用浓度为0.411μmol·L^-1的CO标准气体。分别采用VP、 Raution线型(RP)和quadratic-speed-dependent-Voigt线型(qSDVP)对测量所得吸收率进行拟合，得到CO分子与空气...     

江西朱溪钨矿床矽卡岩矿物热红外光谱学特征研究

朱溪钨矿床白钨矿化与矽卡岩化密切相关,白钨矿多与石榴子石、透辉石等矽卡岩矿物一起产出。该研究对朱溪典型矽卡岩矿物如石榴子石、透辉石、符山石、硅灰石、阳起石等进行显微红外光谱测量和电子探针分析,探究朱溪矽卡岩矿物的热红外光谱特征及其对成矿的指示意义,并建立朱溪地区的矽卡岩矿物热红外光谱库。结果表明,朱溪钨矿床石榴子石主要为钙铝—钙铁榴石系列,在800和920 cm^-1附近存在一大一小两个吸收峰,在880 cm^-1附近存在特征吸收谷;当石榴子石成分中钙铝榴石含量大于50%时,石榴子石特征吸收谷位于880～900 cm^-1,当钙铝榴石含量小于50%时,石榴子石吸收谷位于865～875 cm^-1。随着Al₂O₃含量增加,其特征吸收谷向高波数方向移动,钙铝榴石偏向高波数,钙铁榴石偏向低波数;辉石主要为透辉石—钙铁辉石系列,在850～950 cm^-1波数范围内存在诊断式、呈阶梯状降低的吸收峰,且在1 050 cm^-1处存在吸...     

CO2激光退火不同外径锗芯光纤的扫描速度研究

对内径为41～43μm,外径约为188μm、251μm和270μm的锗芯光纤进行激光退火实验,研究CO₂激光沿光纤轴向扫描速度对锗芯拉曼峰频率和光传输损耗特性的影响。研究发现,激光扫描速度是决定退火后光纤特性的重要参数。对不同外径的光纤,达到最优退火效果的激光扫描速度不同,188μm、251μm和270μm外径的锗芯光纤分别为10 mm·s^-1、14 mm·s^-1和16 mm·s^-1,光传输损耗分别为3.435 dB·cm^-1、2.147 dB·cm^-1和3.578 dB·cm^-1。使用COMSOL软件对退火过程中纤芯表面固定点的温度变化进行了模拟仿真研究,仿真结果显示激光退火过程中温度呈脉冲形变化。相同外径条件下,激光扫描速度提高,温度脉冲的峰值升高、谷值降低、单脉冲持续时间缩短;相同扫描速度条件下,光纤外径减小,温度脉冲峰值提高,谷值降低。     

地面目标的中波红外高光谱成像特性测量

利用Telops公司设计的Hyper-Cam中波高光谱成像仪对水泥地上某坦克模型进行3～5μm波段的红外高光谱成像测量。对实验数据进行了逐像素点的大气校正。基于矫正后的实验数据,分析了仪器误差、随机误差、大气校正传递误差等对测试不确定度的影响。分析了该坦克模型在不同谱段上的亮度分布和模型上不同部位的光谱分布特性。结果表明：在波数为2 000～3 000 cm^-1波段,其相对不确定度一直稳定在10%以内,但是在大于3 000 cm^-1的波段,其误差迅速上升,主要因为常温物体的中波辐射低,在该波段目标辐射与大气路程辐射接近,而引起的噪声增大,造成的测试信噪比降低。该坦克模型光谱辐射亮度测试数据的平均相对不确定度在20%以内,整体误差较低。光谱分布上,坦克各部分特征点和水泥地表的光谱辐射亮度在波长为4.2～5μm波段时的差异性比波长为3.0～4.2μm波段时的差异性更大,且探测器接收到的4.2～5μm波段的光谱辐射亮度要大于3.0～4.2μm的光谱辐射亮度。由于4.3μm波段处于大气吸收带,大气透射率几乎为0,以至于无法获得目标的光谱辐射亮度的真实...     

Na2O-K2O-Al2O3三元系固体结构研究

制备了xNa₂O-(1-x)K₂O-Al₂O₃(x=0.33, 0.50, 0.66, 1)三元系固体,实验利用拉曼光谱技术获得了xNa₂O-(1-x)K₂O-Al₂O₃三元系固体的常温拉曼光谱和升温拉曼光谱,使用CASTEP软件优化晶体结构和计算拉曼光谱,获得了xNa₂O-(1-x)K₂O-Al₂O₃三元系样品的常温拉曼光谱,结果表明低波数区(100～400 cm^-1)的拉曼特征峰为Na—O键的振动。中波数区(400～700 cm^-1)的拉曼特征峰为铝氧四面体中桥氧键的振动。高波数区(700～1 000 cm^-1)的拉曼特征峰为Al-O_nb的振动。对三元系样品的拉曼特征峰进行有效归属。获得了0.5Na₂O-0.5K<...     

氨气高精度激光光谱检测装置的设计及实现

氨气排放会对环境以及人体健康造成危害,因此对环境中氨气浓度的高精度监测显得尤为重要。本文基于具有高灵敏度、高响应速度等优点的离轴积分腔输出光谱技术(OA-ICOS)对氨气高精度检测装置进行设计。使用基长30 cm装有反射率为99.99%的高反镜的光学谐振腔作为气体吸收池,实现了近3 000 m的光程,将中心波长为1 528 nm的分布反馈式激光器(DFB)调谐至6 548.611 cm^-1和6 548.798 cm^-1附近,在常温18.6 kPa的气压下对1×10^-5～5×10^-5范围内NH₃进行了检测。测量结果表明NH₃浓度与信号幅值的线性拟合度R²可达0.999 79。使用Allan方差对实验数据进行分析得到13 s后系统的平均检测极限为9.8×10^-9,在103 s时系统的最低检测极限可达7×10^-9(S/N～1)。实验结果表明,该检测装置具有良好的稳定性与高灵敏度,满足对氨气高精度检...     

InP的多声子红外吸收

利用高分辨的傅里叶光谱仪,在400—4000cm^-1和11—300K范围内,观察到一些其吸收系数为10^-1cm^-1的新弱吸收峰,频率位置为996,965,932,838,806,776,742,718,590,558,538cm^-1。从这些弱吸收峰的频率位置和温度依赖关系,可以认为它们是由于三声子的晶格吸收过程所引起的。对此,我们做了适当的指认。此外,我们首次利用红外吸收法证实,LEC(B₂O₃)-CZInP单晶存在B玷污,其玷污量大约是10¹⁶cm^-3。 关键词：     

颗粒物环境下用于气体吸收光谱测量的气固两相高温样品池系统

设计了一种气固两相高温光学样品池,模拟同时存在颗粒物的气体探测环境,并通过搭建可调谐二极管激光吸收光谱测量系统,对颗粒物环境下的温度与乙炔体积分数测量技术进行研究。使用质量流量计配置体积分数为0.1%～1%的乙炔气体,并设计颗粒物播撒装置,将直径为125μm的石英砂颗粒与不同体积分数的乙炔气体混合通入样品池,在样品池外侧设置纤维加热腔进行温度控制,产生不同温度的样品环境。使用中心波长为1540 nm的DFB激光器,通过对6489.07 cm^-1与6490.02 cm^-1位置处的一对乙炔吸收谱线进行同时探测,实现了对温度与乙炔体积分数的同时测量。分析发现,500～1000 K温度范围内的温度测量一致性R²≈0.998,相对平均标准偏差为3.05%,乙炔体积分数测量一致性R²≈0.995,相对平均标准偏差为2.65%。此系统满足颗粒物环境下气体光谱探测研究的需求,可为气固两相环境下的光谱探测技术研究提供参考。     

基于空间位移拉曼光谱的皮肤含水量无创检测

基于空间位移拉曼光谱原理,搭建了一套可以实现微小空间位移的装置,确定了最优的空间位移距离为300μm,用于穿透皮肤表层,减少皮肤表面水份、油脂等污染物的干扰,最终采集到皮肤内层的水份拉曼信号。该装置采用拉曼波数在3 390 cm^-1(水拉曼峰)和2 935 cm^-1(蛋白峰)处的强度之比确定组织中的水-蛋白比例,采用便携式光谱仪使设备便于移动,探头和光谱仪以光纤相连使探头可灵活操作,设计满足临床使用要求。实验中检测了7个人、每人10个共70个不同位置的皮肤光谱,将光谱进行去背景算法处理,然后得到精确的拉曼峰强度。以电学法皮肤水份测试仪测试结果作为对比,以组内相关系数作为一致性分析指标,由单个测量组内相关系数为0.889可以看出,基于空间位移拉曼光谱法的人体活体皮肤含水量检测具有较高可行性。     

CaO-Al2O3二元系晶体和玻璃的拉曼光谱研究

实验测定了CaO-Al₂O₃二元系中晶体和玻璃的拉曼光谱,并利用密度泛函理论(DFT)计算了CaAl₄O₇晶体的拉曼光谱活性振动波数和散射活性。结果表明CaAl₄O₇的中波数区(400～700 cm^-1)对应Al-O_b-Al的弯曲振动,高波数区(700～1 000 cm^-1)则对应Al-O_nb的伸缩振动。采用激光悬浮加热装置制备了一系列玻璃样品,对其进行拉曼光谱研究发现,550和780 cm^-1附近观察到两个明显的特征峰,分别对应Al-O_b-Al的弯曲振动和Al-O_nb的伸缩振动。随着CaO/Al₂O₃比例的增加,550 cm^-1特征峰发生蓝移,而780 cm^-1特征峰发生红移,表明复杂网络结构逐渐解聚。此外,随Al<...     

一种疑似合成钻石的天然钻石光谱学特征

该研究团队在近期日常检测中发现一粒疑似合成钻石的天然钻石。该样品的质量为0.029 5 g(0.14 ct),尺寸为3.32 mm×3.33 mm×2.08 mm,颜色级别为H,净度级别SI₁,在正交偏光镜下具有异常消光现象。该样品在短波紫外灯下具有强的绿黄色荧光，并伴有强烈的绿黄色磷光现象，磷光持续时间50 s以上；傅里叶变换红外光谱仪测试确认该样品为Ⅱa型，在1 400～400 cm^-1无明显吸收峰，在1 970～2 500 cm^-1处具有由C—C晶格振动所引起的吸收峰；紫外可见光谱仪测试未检测到415 nm吸收峰，显示270 nm吸收峰。上述特征疑似HPHT合成钻石。为确认该样品的成因，又对其做了部分光谱测试，采用De Beers研制的Diamond-view^TM测试样品的发光图像，该样品的发光图像呈蜥蜴皮状、蜂窝状；采用常温光致发光光谱仪测试，选用405 nm光源激发时，可见415、 428和450 nm特征峰；选用365 nm光源激发时，可见415、 428和450 nm特征峰以及氮空位中...     

Pr,Yb,Ho:GdScO3晶体生长及光谱性能

2.7—3.0μm波段激光在很多领域具有重要应用,为探索和发展该波段新型晶体材料,本文采用提拉法生长出Pr, Yb, Ho:GdScO₃晶体,通过共掺入Pr³⁺离子以达到衰减Ho³⁺:⁵I₇能级寿命的目的.采用X射线衍射测试得到了晶体的粉末衍射数据,测量了拉曼光谱,并对晶体的拉曼振动峰进行指认,对Pr, Yb, Ho:GdScO₃晶体的透过光谱、发射光谱和荧光寿命进行表征. Yb³⁺的最强吸收峰在966 nm,吸收峰半峰宽为90 nm;2.7—3.0μm波段最强发射峰在2850 nm,半峰宽为70 nm; Ho³⁺:⁵I₆和⁵I₇能级寿命分别为1094μs和56μs.与Yb,Ho:GdScO₃晶体相比, Yb³⁺的吸收峰和2.7—3.0μm的发射峰半峰宽明显展宽,同时下能级寿命显著减...     

飞秒时间分辨拉曼光谱用于研究β-胡萝卜素单重激发态内转换和振动弛豫过程

搭建了飞秒时间分辨受激拉曼光谱(FSRS)装置,并用于研究全反式β-胡萝卜素单重电子激发态超快内转换和振动弛豫过程.基于三脉冲“抽运-探测”方案搭建的时间分辨受激拉曼光谱装置同时实现了150fs的时间分辨率和23.7cm^-1的光谱分辨率,光谱检测范围为300—4000cm^-1.对全反式β-胡萝卜素电子激发态的飞秒时间分辨拉曼光谱研究表明,β-胡萝卜素被激发到S₂态后,经由寿命约为0.3ps的中间态S_X态实 关键词： 飞秒时间分辨拉曼光谱 β-胡萝卜素 激发态内转换 振动弛豫     

全球变暖背景下温室效应的光谱能量分布分析

利用一维辐射传递方程及LBLRTM逐线积分模式建立计算模型,对工业革命前与目前大气构成情况下温室效应的能量分布及其光谱吸收机理进行分析,在保持温室气体浓度为当前水平的基础上,研究温室效应能量分布与地表温度之间的相互耦合机理.结果表明:工业革命前地球的温暖环境主要来自于大气温室气体的(100~370)cm^-1、(640~710)cm^-1以及(1370~2000)cm^-1三个强吸收带对于地球长波辐射的吸收,而地球当前的变暖则源自于大气的(370~640)cm^-1和(710~1370)cm^-1两个弱吸收带的作用,其对工业革命以来所额外增加的温室效应贡献分别达到了25%和55%;地表温度升高,温室效应在全波段范围内也会随之增强,但不同谱带处的温室效应贡献以地球平均温度所对应的辐射峰值波数为界线,峰值波数右侧的温室效应贡献将会增加,在其左侧的贡献比例则会减小.