Na2KSb膜层组份均匀性对多碱阴极灵敏度的影响研究

介绍了多碱光电阴极Na2KSb膜层荧光谱的测量原理,测量了两个Na2KSb膜层样品在不同半径位置的荧光谱.测量数据表明,Na2KSb膜层荧光谱的峰值波长从阴极面的中心到边缘逐步增大,同时峰值荧光强度也逐步增强.原因是阴极窗表面的锑原子密度从中心向边缘逐步减小.当Na2KSb膜层中的锑超过Na2KSb所需的化学计量比时,荧光峰值波长向短波方向移动,同时荧光强度减弱;当Na2KSb膜层中的锑达到Na2KSb所需的化学计量比时,荧光峰值波长达到最大,同时荧光强度也达到最强.通过荧光测试,可以判断Na2KSb膜层的化学计量比是否达到2∶1∶1或膜层中的锑是否过量.同时通过测量阴极面上不同位置的荧光谱,可以测量Na2KSb膜层在阴极面上的组份均匀性.锑在阴极面上的原子密度越均匀,利用整个阴极面上的光电流变化来监控阴极膜层生长的方法就更准确,组份均匀性也更好,Na2KSb膜层的厚度可以更厚,对长波可见光的吸收更多,阴极的灵敏度也更高.因此在像增强器多碱阴极的制造过程中,要尽量使蒸发在阴极窗表面的锑原子密度均匀,这样才能获得更高的阴极灵敏度.     

多层纳米Au/DPO薄膜的荧光特性

在低压直流溅射沉积的纳米Au薄膜表面喷涂有机固体晶体2,5-二苯基恶唑（DPO）,制成具有（Au+DPO）单元结构的多层纳米薄膜。利用XRD表征多层纳米薄膜的晶体结构,通过SEM表征各层薄膜的表面形貌,并测试了多层纳米薄膜的紫外荧光特性。与纯DPO薄膜相比,多层纳米薄膜的紫外荧光峰出现了5 nm的蓝移,而且DPO荧光峰形貌发生改变。在多层膜中,DPO薄膜的荧光强度与薄膜层数成反比关系,而纳米Au膜的荧光强度与薄膜层数成正比关系。SEM与XRD测试结果表明,多层薄膜中的DPO薄膜随着薄膜层数的增加逐渐成为无定型结构。DPO薄膜与纳米Au膜相互作用,导致其晶体结构异于单层薄膜,进而改变了其荧光特性。     

Enhanced photoluminescence of CdSe quantum dots by the coupling of Ag nanocube and Ag film

The coupling of local surface plasmon(LSP) of nanoparticle and surface plasmon(SP) mode produced by metal film can lead to the enhanced electromagnetic field, which has an important application in enhancing the fluorescence of quantum dots(QDs). Herein, the Ag nanocube and Ag film are used to enhance the fluorescence of CdSe QDs. The enhancement is found to relate to the sizes of the Ag nanocube and the thickness of the Ag film. Moreover, we also present the fluorescence enhancement caused by only SP. The result shows that the coupling between metal nanoparticles and metal film can realize larger field enhancement. Numerical simulation verifies that a nanocube can localize a strong electric field around its corner. All the results indicate that the fluorescence of QDs can be efficiently improved by optimizing the parameters of Ag film and Ag cubes.     

The Fluorescence Enhancement of the Protein Adsorbed on the Surface of Ag Nanoparticle

The fluorescence enhancement of the BSA adsorbed on the surface of Ag nanoparticles is reported, where non-fluorescent collagen is used as the separator between the BSA and Ag nanoparticles. The study indicates that Ag nanoparticles can enhance the fluorescence of the BSA, especially the fluorescence of the tyrosine residues with lower quantum. Three types of Ag nanoparticles are evaluated including Ag island film, Ag colloids and fractal Ag electrode. Of them Ag island film is the best. The investigation suggests that the fluorescence enhancement of the BSA is related to the adsorption of the BSA on the surface of Ag island film through the hydrophobic interaction, while the collagen can promote the adsorption of the BSA on the surface of Ag island film and change its conformation, resulting in the interaction between BSA and Ag island film.     

Na2KSb膜层组份均匀性对多碱阴极灵敏度的影响研究

介绍了多碱光电阴极Na₂KSb膜层荧光谱的测量原理,测量了两个Na₂KSb膜层样品在不同半径位置的荧光谱.测量数据表明,Na₂KSb膜层荧光谱的峰值波长从阴极面的中心到边缘逐步增大,同时峰值荧光强度也逐步增强.原因是阴极窗表面的锑原子密度从中心向边缘逐步减小.当Na₂KSb膜层中的锑超过Na₂KSb所需的化学计量比时,荧光峰值波长向短波方向移动,同时荧光强度减弱;当Na₂KSb膜层中的锑达到Na₂KSb所需的化学计量比时,荧光峰值波长达到最大,同时荧光强度也达到最强.通过荧光测试,可以判断Na₂KSb膜层的化学计量比是否达到2:1:1或膜层中的锑是否过量.同时通过测量阴极面上不同位置的荧光谱,可以测量Na₂KSb膜层在阴极面上的组份均匀性.锑在阴极面上的原子密度越均匀,利用整个阴极面上的光电流变化来监控阴极膜层生长的方法就更准确,组份均匀性也更好,Na₂KSb膜层的厚度可以更厚,对长波可见光的吸收更多,阴极的灵敏度也更高.因此在像增强器多碱阴极的制造过程中,要尽量使蒸发在阴极窗表面的锑原子密度均匀,这样才能获得更高的阴极灵敏度.     

薄膜特性的掠发射X射线荧光分析

掠射X射线荧光分析技术是实验室分析薄膜特性的一种重要工具。文章简述了利用掠出射X射线荧光技术分析薄膜厚度的原理和方法,介绍了一种可在实验室里实现薄膜特性测试的掠发射X射线荧光分析装置,该装置采用波长色散方式结合超薄窗流气正比计数管,可实现对轻元素的探测。最后从理论上计算了Si片上不同厚度的几种单层薄膜的X射线荧光强度和掠出射角的依赖关系。证明了掠发射X射线荧光分析是一种精确的分析薄膜厚度等特性的方法。     

CCD紫外增强薄膜旋涂法工艺优化

在硅基探测器的入射窗上制备荧光下转换薄膜,是一种有效降低成本的紫外荧光增强技术。从理论上探讨了由聚二甲基硅氧烷与颜料黄101混合胶体的紫外荧光薄膜旋涂工艺参数与性能之间关系,搭建紫外荧光薄膜应用于光谱分析的性能测试实验平台,对紫外荧光增强薄膜旋涂工艺参数质量配比、旋涂转速进行优化。光谱分析探测器有两个主要指标,光谱响应灵敏度和光谱分辨率,分析与实验结果表明,利用旋涂法制备紫外增强荧光薄膜,旋涂转速将直接影响薄膜的厚度、表面粗糙度和荧光物质的分布,从而影响光谱分析系统的分辨率;紫外荧光增强薄膜的增强效率与荧光溶剂聚二甲基硅氧烷与荧光物质颜料黄101的质量比密切相关,质量比低无法满足对紫外响应效率的提高,但高质量比,荧光物质处在聚集态荧光自猝灭严重,也不利于增强薄膜的紫外响应效率。最终,在薄膜旋涂工艺优化的基础上,旋涂转速2 500～3 000 r·min-1,荧光物质与荧光溶剂质量比为7∶100制备出紫外荧光增强薄膜。汞灯特征光谱测试结果表明该薄膜313 nm紫外波长处探测响应灵敏度提高了1.6倍左右,对比分析镀膜前后特征光谱的半波带宽,镀制紫外增强荧光薄膜对其影响很小。     

偶氮染料掺杂高分子薄膜的荧光光谱特性

利用旋涂法制备了新的偶氮染料掺杂薄膜，在室温下测试了该薄膜的吸收光谱，稳态荧光光谱和时间分辨荧光光谱，研究了荧光衰减动力学过程，得到了反式和顺式异构体的激光发单线态（S1）的荧光寿命。     

二元混合染料在SiO2凝胶膜中的发光光谱

在SiO2凝胶材料中掺杂香豆素102和若丹明6G混合染料后,二元染料之间存在着能量传递,其发光光谱比单一染料的光谱展宽.前者在SiO2凝胶基质中可调谐范围展宽到120 nm,混合染料在SiO2凝胶基质中发光光谱展宽,并且具有更高的能量转移效率.     

通过光致还原调制氧化石墨烯寿命并用于微纳图形制备

氧化石墨烯因其宽带可调谐的荧光发射特性已被广泛应用于荧光成像、金属离子高灵敏检测和光电器件的制备.相比于荧光强度,氧化石墨烯荧光寿命不受材料厚度和激发功率的影响,具有更为稳定和均一的特性.本文研究了在激光还原过程中氧化石墨烯荧光寿命逐渐减小的变化行为,发现了长寿命sp~3杂化结构向短寿命sp~2杂化结构的转变.通过精确控制还原时间,结合激光直写技术,在单层氧化石墨烯薄膜上实现了二维码、条形码、图形和数字等微纳图形的制备,还在多层氧化石墨烯薄膜结构上获得了多寿命多层微纳图形.这种微纳图形的制备具有灵活无掩膜、高对比和多模式的特点,可用于高密度光学存储、信息显示和光电器件制备等诸多领域.     

Fluorescence Detection by Intensity Change Based Sensors: A Theoretical Model

According to Fluorescence Detection by Intensity Changes (FDIC) the fluorescence intensity of many fluorophores depends on the non-covalent (specific and/or non-specific) interactions these fluorophores would be able to establish with the solvent and, more interestingly, with other surrounding molecules. This latter effect is the basis of FDIC for analytical purposes. In this paper, a preliminary study of FDIC applications using a fluorophore supported in a solid medium (sensor film) is presented. First, a mathematical model relating the analyte concentration with the immobilized fluorophore fluorescence is deduced. The model includes all the different mechanisms explaining this relationship: index of refraction or dielectric constant modification, scattering coefficient alteration and sensor film volume increase. Then, the very first experimental results are presented, using different fluorophores and solid supports. The best results were obtained using polyacrylamide (PAA) polymers and coralyne as the fluorophore. This sensor film is applied for albumin and polyethylenglycol determination and the results are compared with those obtained using coralyne in solution. Albumin quenches the coralyne fluorescence in both cases (solution and film), while PEG quenches coralyne fluorescence in films but increases it in solution. These results suggest that the outstanding fluorescence change mechanism is sensor films is the film volume increases, which is different than those observed in solution.     

Gold‐Cluster‐Based Dual‐Emission Nanocomposite Film as Ratiometric Fluorescent Sensing Paper for Specific Metal Ion

A dual‐emission ratiometric fluorescent sensing film for metal ion detection is designed. This dual‐emission film is successfully prepared from chitosan, graphitic carbon nitride (g‐C₃N₄), and gold nanoclusters (Au NCs). Here, it is shown that the g‐C₃N₄ not only serves as the fluorescence emission source, but also enhances the mechanical and thermal stability of the film. Meanwhile, the Au NCs are adsorbed on the surface of chitosan film by the electrostatic interaction. The as‐prepared dual‐emission film can selectively detect Cu²⁺, leading to the quench of red fluorescence of Au NCs, whereas the blue fluorescence from g‐C₃N₄ persists. The ratio of the two fluorescence intensities depends on the Cu²⁺ concentration and the fluorescence color changes from orange red to yellow, cyan, and finally to blue with increasing Cu²⁺ concentration. Thus, the as‐prepared dual‐emission film can be worked as ratiometric sensing paper for Cu²⁺ detection. Furthermore, the film shows high sensitivity and selectivity, with low limit of detection (LOD) (10 ppb). It is observed that this novel gold‐cluster‐based dual‐emission ratiometric fluorescent sensing paper is an easy and convenient way for detecting metal ions. It is believed that this research work have created another avenue for the detection of metal ions in the environment.     

机械抛光铜金属表面对罗丹明的荧光增强效应

应用激光光谱学方法,研究了铜表面Rh6G分子的荧光增强效应对于金属衬底表面所形成的氧化层的依赖关系,探索了由于空气氧化而形成的氧化层在表面荧光增强效应中的重要意义和作用机理.实验采用罗丹明6G荧光探针分子,在532 nm连续光激发下,研究机械抛光铜金属衬底在经历不同氧化时间,对吸附其表面的Rh6G分子的荧光增强效果.研究结果表明,适当控制金属样品表面的氧化时间,金属铜表面对若丹明分子的荧光发射表现出猝灭和增强效应.金属氧化层起到了隔离荧光分子与金属表面的作用,减弱了由于激发态荧光分子向金属转移非辐射能量和在金属表面诱导反向偶极子而产生的荧光猝灭效应,从而提高了纯金属铜表面荧光增强辐射行为.因此在微纳金属衬底的荧光增强效应研究中,采用适当的实验手段,精确控制隔离层间距,是表面增强光谱获取的重要途径之一.     

机械抛光铜金属表面对罗丹明的荧光增强效应

应用激光光谱学方法,研究了铜表面Rh6G分子的荧光增强效应对于金属衬底表面所形成的氧化层的依赖关系,探索了由于空气氧化而形成的氧化层在表面荧光增强效应中的重要意义和作用机理.实验采用罗丹明6G荧光探针分子,在532nm连续光激发下,研究机械抛光铜金属衬底在经历不同氧化时间,对吸附其表面的Rh6G分子的荧光增强效果.研究结果表明,适当控制金属样品表面的氧化时间,金属铜表面对若丹明分子的荧光发射表现出猝灭和增强效应.金属氧化层起到了隔离荧光分子与金属表面的作用,减弱了由于激发态荧光分子向金属转移非辐射能量和在金属表面诱导反向偶极子而产生的荧光猝灭效应,从而提高了纯金属铜表面荧光增强辐射行为.因此在微纳金属衬底的荧光增强效应研究中,采用适当的实验手段,精确控制隔离层间距,是表面增强光谱获取的重要途径之一.     

融合拉曼散射光和荧光信号反演海面溢油厚度的算法研究

随着海洋溢油问题的日益严重,多种遥感技术被用于海面溢油监测,其中激光诱导荧光(LIF)技术是目前被认为最有效的海面溢油探测技术之一。Hoge等基于LIF技术提出了一种利用拉曼散射光评估薄油膜厚度的积分反演算法并广泛应用于海面溢油探测,针对该算法存在误差较大的问题,提出一种融合拉曼散射光和荧光信号评估海面溢油厚度的反演算法。首先利用拉曼散射光信号反演油膜厚度,然后利用该反演结果计算获取溢油油品的荧光特征光谱,最后利用荧光信号反演油膜厚度。文中推导了利用荧光信号反演油膜厚度的算法,给出了油品荧光特征光谱的逼近算法,并给出了利用荧光信号反演油膜厚度的误差分析。通过实验对该方法进行了验证,选用原油和柴油为实验油品,以波长405 nm的激光作为激发光源,采集波长范围为420～700 nm,采集了海水的背景荧光和拉曼散射光信号、实验油品2,5,10和20 μm等不同厚度油膜的光谱信号。将采集数据分为训练集和测试集,利用训练集数据采用梯度下降法获取油品的荧光特征光谱,利用测试集数据分别采用积分拉曼法和该方法反演油膜厚度。采用积分拉曼法,原油不同厚度油膜反演结果的平均误差分别为12.6%,4.6%,4.4%和2.3%,柴油不同厚度油膜反演结果的平均误差分别为14.0%,7.0%,4.2%和3.6%;采用本文方法,原油不同厚度油膜反演结果的平均误差分别为2.5%,2.2%,1.2%和1.1%,柴油不同厚度油膜反演结果的平均误差分别为3.0%,2.4%,2.7%和1.6%。实验结果表明,2 μm油膜反演结果的误差降低最多,原油和柴油2 μm油膜的反演结果误差分别由12.6%和14.0%降低为2.5%和3.0%,其他厚度油膜反演结果的误差也有较大程度的降低,油膜厚度反演结果的误差均小于3%,采用本文算法可以有效提高油膜厚度反演结果的精度。     

1,5-萘二胺衍生物的光谱分析及发光性能研究

合成了一种纯度较高的1,5-萘二胺衍生物(NPN),制备了NPN薄膜.利用紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱研究了NPN的发光行为,并结合电化学循环伏安法研究了其电子能级结构.结果表明,NPN的荧光光谱表现出明显的溶剂效应,认为其发生了从电子给体N原子到电子受体芳环之间的分子内电子转移,形成分子内电子转移络合物;从NPN薄膜与其溶液的吸收光谱峰值比较中看出吸收峰红移,认为薄膜中分子形成"J-聚集体";NPN的HOMO能级为-5.74 eV,光学禁带为2.79 eV;在365 nm紫外光的激发下,产生发光峰在448.6 nm附近、谱线带宽为72.6 nm的蓝光发射,发光亮度高,色纯度高.     

X射线荧光光谱法表征薄膜进展

X射线荧光光谱法表征薄膜样品以其能同时测定样品的组分和厚度等优点,目前在国内外的研究和应用越来越广泛和深入。文章通过从荧光强度理论计算、基体效应和校正方法、分析误差来源及消除、定量分析软件和实际分析应用等几个方面对X射线荧光光谱法表征薄膜样品的研究作了评述。鉴于薄膜样品制备相似标样比较困难,而基本参数法采用非相似标样表征薄膜的准确度较高,因此基本参数法校正薄膜样品的应用比较广泛。重点介绍了基本参数法的荧光强度理论计算公式的发展、计算误差来源以及分析软件应用。展望了X射线荧光光谱法表征薄膜样品的应用前景和发展方向。     

共轭聚合物聚对苯撑乙烯膜的光稳定性研究

采用UV-Vis吸收光谱、荧光光谱对MDMO-PPV膜和MEH-PPV膜进行了光稳定性测试,最大吸收峰为500nm,最大荧光强度峰分别为580和589nm。在氧的存在和光的辐射下,均可降低它们的荧光强度。运用非均相光催化氧化技术,利用固态纳米TiO2-PVC复合膜,对提高PPV膜的光稳定性进行了初探。     

一种基于荧光信号的海面厚油膜评估方法

油膜厚度是海面溢油污染评估分析的一个重要指标,激光诱导荧光(LIF)技术是目前最有效的海面溢油探测技术之一,基于LIF探测技术的油膜厚度反演算法当下仅有适用于薄油膜(≤10~20 μm)的评估方法,而对于较厚油膜(>20 μm)的评估目前尚无有效的反演算法。鉴于此,提出一种基于LIF技术适用于较厚油膜的反演算法,该算法采用油膜荧光信号反演油膜厚度,推导了油膜厚度反演公式,并给出了基于该反演算法的油膜厚度评估方法。首先采用最大类间方差算法(Otsu)选取合适的荧光光谱波段,然后根据选取波段内每个波长的光谱数据反演油膜厚度,最后采用反演油膜厚度的平均值作为油膜厚度评估结果。研究了该算法的适用范围,给出了该算法有效评估范围最大值与测量相对误差的关系,并结合消光系数给出了在多种测量误差条件下不同消光系数油品有效评估范围的最大值。通过实验对本文方法进行了验证,选用原油和白油的混合油(1∶50)作为实验油品,以波长为405 nm的激光作为激发光源,采集波长范围为420～750 nm,采集了海水背景荧光和拉曼散射光光谱、实验油品的荧光特征光谱和多种不同厚度的较厚油膜的荧光光谱。采用Otsu算法选取420～476 nm波段评估油膜厚度,在实验油品油膜厚度≤800 μm时,该算法对油膜厚度的评估具有较高的精度,平均误差为10.5%;在油膜厚度>800 μm时,平均误差为28.8%,评估误差较大且随油膜厚度的增加快速变大,该实验结果与利用测量相对误差和消光系数的分析结果一致。实验结果表明,该方法可以实现对海面较厚油膜厚度的有效评估,并可以根据测量相对误差和消光系数判断评估结果的有效性。     

Spectroscopic investigations of a novel push-pull azo compound embedded in rigid polymer

A new heterocyclic push-pull azo compound-in-poly(methymethacrylate) (PMMA) film has been made by means of the spin-coating method. The spectroscopic properties of the films have been investigated with the steady-state absorption spectra, and steady-state fluorescence and femtosecond time-resolved fluorescence spectra in the first time, which is an important characteristic for the application of the film. The excited singlet (S₁) state lifetimes for trans and cis isomers of the film at room temperature have been measured. The excited triplet (T₁) state lifetime of cis isomer of the film has been obtained. The electronic structure of the film has been explained. The results show that the aggregate state of the azo molecules greatly influences its absorption spectra.