荧光激发光谱的突变行为研究

在研究荧光物质的荧光光谱时 ,人们利用激发光谱探讨荧光发射过程中的能量传递与荧光物质分子结构之间的关系。一般认为 ,激发光谱和吸收光谱有着对应的关系 ,甚至是吸收光谱的复制。但是 ,例外却是很多。综合考虑了在传统的测量条件下影响激发光谱的各种因素 ,建立了溶液中荧光物质激发光谱的数学模型 ,并结合突变论的思想对模型加以数学分析。结果表明 ,当样品浓度低于某一浓度上限时 ,样品的激发光谱与吸收光谱具有相同的拓扑结构。但是随着样品浓度的升高 ,激发光谱谱带的拓扑结构会发生一系列的突变的现象。最终导致荧光样品的激发光谱与吸收光谱之间存在很大差异。通过对萘的正己烷溶液荧光激发光谱和吸收光谱进行比较研究 ,从实验上证实了上述理论分析结果的正确性。在传统的测量条件下 ,只有当样品的浓度处于某一极限浓度以下时 ,样品的激发光谱与吸收光谱之间是拓扑等价的。超过这一浓度 ,这种等价关系不再成立。     

DPD光谱分析法快速测定水中游离氯浓度

采用分光光度计测量了游离氯溶液与氨基-N,N-二乙基苯胺(DPD)试剂反应后溶液在可见光范围内的吸收光谱。讨论了吸收光谱的峰值波长随时间的变化关系,通过对不同浓度溶液的实验,得出了光谱测量误差,此误差值小于0．04％,并采用非线性数据拟合方法对实验数据进行了分析,找出了游离氯浓度与光透过率之间的关系式并给出了评价参数。     

基于掠入射法溶液浓度测量系统研究

根据溶液浓度与其折射率的关系,提出用掠入射法测量溶液浓度的方法.利用其临界光线的折射角进行透明介质溶液浓度的精确测量,研发出测量实验系统.分析了临界光线的折射角与其浓度的关系,给出溶液浓度与折射角之间的简单数学解析式.用该系统对5%-80%的甘油溶液进行测量,结果最大绝对偏差小于0.003%.     

利用光纤法布里-珀罗谐振器干涉透射波长同时测量混合溶液中多溶质浓度(英文)

为了同时探测混合溶液中多种溶质的浓度,提出一种用光纤法布里-珀罗谐振器作为传感器测量混合溶液中多溶质浓度的测量系统.从理论上分析了光纤法布里-珀罗谐振器干涉透射波长与混合溶液浓度之间的关系,采用光纤法布里-珀罗谐振器干涉透射波长实现了高准确度同时测量混合溶液中多溶质浓度的原理和可行性.构建了由InGaAs发光二极管光源、光纤耦合器、FFPR传感器、光电信号转换和放大器、光谱分析仪等组成的测量系统.对乙醇和甘油的9组标准混合溶液进行测量实验,并用测量结果标定了混合溶液中各溶质浓度与光纤法布里-珀罗谐振器传感器干涉透射波长之间的数学解析关系式.根据数学关系式用Action Script 2.0脚本语言编写程序,计算机实时监控了混合溶液中各溶质浓度的变化过程.     

利用光纤法布里-珀罗谐振器干涉透射波长同时测量混合溶液中多溶质浓度

为了同时探测混合溶液中多种溶质的浓度,提出一种用光纤法布里-珀罗谐振器作为传感器测量混合溶液中多溶质浓度的测量系统.从理论上分析了光纤法布里-珀罗谐振器干涉透射波长与混合溶液浓度之间的关系,采用光纤法布里-珀罗谐振器干涉透射波长实现了高准确度同时测量混合溶液中多溶质浓度的原理和可行性.构建了由InGaAs发光二极管光源、光纤耦合器、FFPR传感器、光电信号转换和放大器、光谱分析仪等组成的测量系统.对乙醇和甘油的9组标准混合溶液进行测量实验,并用测量结果标定了混合溶液中各溶质浓度与光纤法布里-珀罗谐振器传感器干涉透射波长之间的数学解析关系式.根据数学关系式用Action Script 2.0脚本语言编写程序,计算机实时监控了混合溶液中各溶质浓度的变化过程.     

基于非线性方法的食品着色剂光谱的研究

食品着色剂大多含有对人体有害的物质,需要严格控制其用量。利用吸收光谱法和荧光光谱法测量出了五种常见的食品着色剂亮蓝、胭脂红、苋菜红、柠檬黄、日落黄的吸收光谱和荧光光谱。当溶液浓度较小时,对五种着色剂进行了光谱强度和溶液浓度的线性拟合,拟合得到的线性区间非常小,利用线性关系对溶液浓度进行定标存在较大的局限性,在高浓度时必须进行稀释。利用非线性拟合的方法在较大的浓度范围内探究了五种着色剂的光谱强度与溶液浓度的关系,在此基础上,分别用线性定标法(先稀释)和非线性定标法对一种饮料中的着色剂含量进行了测量,并对两种方法的测量结果进行了比较,为扩大溶液的定标范围提供了一种参考方法和实验依据。     

蔗糖溶液浓度与折射率、旋光度关系的实验研究

以蔗糖溶液为研究对象,研究其浓度与折射率、旋光度三者之间的关系。通过分光计测量激光光线通过溶液的入射角和折射角,计算得到不同浓度蔗糖溶液的折射率。通过WXG-4圆盘旋光仪测量不同浓度蔗糖溶液的旋光角度。由实验结果可知蔗糖溶液的折射率、旋光度与浓度之间基本呈线性关系。     

基于F-P干涉仪溶液浓度微变量实时监测系统的研究

设计了一款基于Fabry-Perot(F-P)干涉仪监测溶液浓度微小变化量的传感装置.利用光纤传输激光并用分体CCD采集图像,实现对溶液浓度的高精度微变化量的实时监控和测量.从理论上分析了F-P干涉仪干涉条纹的改变数目Δk与溶液浓度微变化量Δc(Δk)之间的关系,采用平面F-P干涉仪实现高精度测量溶液浓度微变化量的原理和可行性.在实验上构建了由He-Ne激光器、石英光纤、平面F-P干涉容器腔、面阵分体CCD、计算机等组成的实验监控与测量装置,对三组不同浓度的甘油溶液进行测量,通过观察干涉条纹的改变数目测定溶液浓度的改变量,用实验结果标定溶液浓度微变化量Δc(Δk)与干涉条纹改变数目Δk之间的数学解析式.实验结果表明:采用该系统可以监测到10-4量级的溶液浓度的变化值.     

漆黄素与酸、碱、盐反应的动态紫外吸收光谱

采用ICCD动态光谱探测系统,对6.25×10-5 mol/L浓度漆黄素分别与不同浓度盐酸溶液、氢氧化钠溶液和硝酸钠溶液的反应过程进行了实时吸收光谱测量。结果显示,漆黄素与不同浓度的NaOH溶液都能发生反应,特别与浓度0.04mol/L的NaOH溶液反应最为明显,反应过程中有中间产物的331nm和393nm光谱吸收峰出现;漆黄素只与部分浓度NaNO3溶液发生反应,但与0.5mol/L的NaNO3溶液反应非常明显。这些反应的最终产物都非常稳定。本实验首次发现6.25×10-5 mol/L漆黄素还能与一个特定浓度6mol/L的HCl溶液发生反应,并观察到了其最终产物在237nm和314nm的两个吸收光谱峰。本文研究结果为了解漆黄素与酸、碱、盐等物质反应的特性提供了实验依据。     

目标差分吸收光谱技术测量大气NO2平均浓度的方法研究

介绍了一种测量近地面大气NO₂平均浓度的新方法——目标差分吸收光谱方法,即target DOAS(target difference absorption spectrum technology)。该方法基于被动差分吸收光谱技术,测量墙体、山体等目标的太阳反射光谱,通过差分吸收光谱算法反演得到目标与仪器之间NO₂浓度沿路径的积分值SCD(slant column density),同时仪器到目标之间的距离已知,并通过选取特定的参考光谱扣除目标到大气顶层的痕量气体吸收,最终计算出仪器和目标之间的大气NO₂平均浓度。利用建立的目标DOAS系统在合肥开展了观测实验,成功获取了观测地大气NO₂浓度。观测结果与主动长光程差分吸收光谱仪观测数据进行对比,二者呈现较好的一致性,验证了该方法的可行性。     

基于可调谐多模二极管激光吸收光谱的二氧化碳浓度测量

可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)具有高分辨率、高灵敏度和快速测量等特点,是气体探测中的主流技术。使用多模二极管激光器作为光源,将多模二极管激光吸收光谱技术与关联光谱技术相结合有助于提高测试可靠性和稳定性,同时还可有效解决单模二极管激光器长时间工作时中心波长随外界温度或机械特性的变化而发生偏移的问题。以1 570 nm多模二极管激光器为光源,利用多模二极管激光关联光谱和波长调制的气体测量技术(TMDL-COSPEC-WMS),通过计算待测气体和参考池气体之间二次谐波信号峰值高度之间的关系,实现了对二氧化碳浓度的测量。实验中二氧化碳浓度测量范围在0.6%～30%之间,计算结果表明,二氧化碳浓度与真实浓度值之间具有良好的线性关系,其线性度为0.998 7,线性拟合的斜率为1.061±0.016 8。对二氧化碳与氮气混合气体的连续测量结果表明,系统的探测极限达到335 ppm·m,对同一样品在20 min内的20次连续测量的标准偏差为0.036 7%,表明了系统良好的稳定性,所有测量结果都显示了系统用于二氧化碳气体监测的有效性。     

基于小波变换的差分吸收光谱数据处理方法

差分光学吸收光谱法(DOAS)已经成为测量大气中微量气体成分含量常用的方法,该方法是通过窄带分子的特征吸收波段来区分微量气体种类;并基于最小二乘原理,利用测量的大气光谱的差分吸收截面与标准的吸收截面进行拟合,确定待测气体的浓度。但在实际测量中由于系统噪声叠加在吸收光谱上,会影响测量精度。差分吸收光谱系统中惯用的方法采用多项式平滑滤波去除噪声,提出利用软阈值小波变换去噪,并对实验结果进行比较,发现软阈值小波去噪,可以提高差分吸收光谱系统的测量精度,降低差分吸收光谱系统的检测限。     

利用光栅光谱仪研究乙醇汽油溶液的吸收特性

利用WGD-8A型多功能光栅光谱仪测量了不同汽油体积含量的乙醇汽油溶液对波长为300.0～430.0 nm光的吸收光谱,分析了乙醇汽油吸光度和汽油浓度的关系,在稀溶液吸光度的朗伯-比尔定律基础上,进一步研究了2种高浓度混合溶液吸光度的计算方法,并得出了入射光波长为377.0,382.0,391.5,410.9 nm时乙醇汽油的吸光度与汽油体积浓度的关系式.     

番茄红素可见吸收光谱和荧光光谱的测量与分析

采用ICCD光谱探测系统对不同浓度番茄红素的二硫化碳溶液吸收谱的相对吸收强度进行了测量,结果显示在一定浓度范围内,番茄红素稀溶液的吸收规律满足朗伯-比尔定律;分别用丙酮、正己烷、石油醚、苯、乙酸乙酯和二硫化碳作为溶剂对番茄红素可见吸收光谱进行了测量,对结果进行分析后发现苯、乙酸乙酯和二硫化碳的番茄红素溶液的特征吸收峰的波长位置与以丙酮作为溶剂相比有不同程度的红移效应;番茄红素-丙酮溶液中加入水后溶液颜色随着加水量的增加逐渐变浅,溶液吸光度降低,当丙酮与水的体积比为4∶1时吸收光谱在紫外出现一新的吸收峰。产生这些现象的原因是番茄红素溶于不同溶剂时,溶剂分子对番茄红素分子作用不同。用荧光光度计采集不同浓度的番茄红素丙酮溶液的荧光光谱,结果表明番茄红素溶液的荧光光谱主要集中在500～680 nm波段,浓度低于50 μg·mL^-1时,番茄红素的荧光强度随着浓度的增加而呈线性增加。当浓度高于60 μg·mL^-1时,荧光强度因为番茄红素分子间的相互作用而下降。     

光象散法测量溶液浓度的研究

本文报道一种用光象散技术测量溶液浓度的新方法。给出其理论解析、测量原理、系统构成与实验结果。从理论研究与初步实验结果表明,本方法用于自动测量溶液浓度有好的可行性与实用性,亦可作为在线监测。     

光子晶体传感器对溶液折射率和浓度的测量

为了得出光子晶体缺陷透射峰位置与溶液折射率及溶液浓度的关系,从而得知溶液的折射率和溶度之间的关系。本文构造了(AB)~NC(AB)~N型的一维光子晶体模型,采用时域有限差分法对该一维光子晶体的透射光谱做了数值模拟和分析。结果表明,蔗糖溶液折射率和浓度与光子晶体透过峰位置之间为严格的线性关系,光子晶体缺陷模透射峰位置随溶液浓度百分比的改变而变化。该溶液测量方法的溶液折射率测量灵敏度高达498.087 nm/RIU。这为光子晶体溶液折射率及浓度测量传感器的设计制作提供了参考,有助于该溶液浓度检测传感器在实际应用中的推广。     

基于标准样品回归算法和腔增强光谱的NO2检测方法

腔增强吸收光谱技术作为一种高灵敏的痕量气体测量技术,其吸收光谱的浓度反演是极其关键的环节.为消除因吸收截面和仪器响应函数的不确定性引入的测量误差,本文提出了一种基于标准样品吸收光谱的浓度回归算法,该方法在浓度反演过程上进行优化,采用标准气体样品吸收光谱直接拟合未知浓度气体吸收光谱.采用中心波长在440 nm处的蓝色发光二极管(LED)作为光源,建立了一套非相干光腔增强吸收光谱技术(IBBCEAS)系统,实测腔镜反射率为99.915%,利用NO₂气体的实测吸收光谱对该算法的有效性进行了验证.与常规吸收截面回归算法比较,结果表明本文提出的标准样品回归算法具有显著的优越性,测量精度提升约4倍.利用改进的算法结合标准样品配制的多个NO₂气体对实验系统性能进行了深入评估,测量结果与理论值具有很好的一致性.Allan方差分析显示在积分时间为360 s的情况下,NO₂检测限可达到5.3 ppb(1 ppb=10^–9).     

一种适于小角度测量的旋光角度测量方法研究

通过对输出信号的分析,提出了一种适于小角度测量的旋光角度测量方法,此方法通过检测经过旋光物质并经法拉第磁光调制的信号与不加旋光物质而仅经法拉第磁光调制的信号的波形宽度来实现对旋光物质旋光角度的测量.同时,利用搭建的测试系统,配置不同浓度的白砂糖溶液进行了验证性实验.实验结果表明,旋光角度与溶液浓度之间成很好的线性关系,...     

用光速测量仪探究蔗糖溶液折射率与浓度的关系

实验应用现有的CG-V型光速测量仪,对其测量光速的光路进行改进,测量不同浓度蔗糖溶液的折射率,并利用计算机软件（Excel）对实验的测量数据进行分析处理,得出蔗糖溶液折射率与浓度的定量关系,并加以验证,使学生能掌握光速测量仪的使用,更深刻了解透明液体折射率与浓度之间的关系。     

基于光纤耦合长光程LED-DOAS技术的大气NO_2测量研究

大气中NO2的含量在10-9量级。研究了一种以发光二极管(LED)为光源的光纤耦合长光程差分吸收光谱(DOAS)系统,用于测量大气NO2。对比了四种不同类型和波段的蓝光LED,确定以中心波长451nm的CREE宝蓝LED为测量光源。在0.8km的测量光程、2min的测量时间分辨率的情况下,在445nm~465nm光谱反演波段内得到NO2的探测限为3.36×10-9。利用系统对大气NO2的浓度进行了一整天的连续观测,通过对吸收光谱的分析计算,反演出的大气NO2浓度在(7~31)×10-9之间变化。测量结果表明,将光纤耦合技术与LED光源的长光程DOAS系统相结合后,可实现大气NO2的高灵敏、高时间分辨率探测。