氢气拉曼光谱压缩感知方法分析研究

气体监测与我们的生活息息相关,氢气作为一种理想的研究模型更是受到广泛关注.拉曼光谱作为一种气体分析手段,具有无损非接触等优点.气体拉曼光谱测量存在的一个主要问题是拉曼散射信号弱.在一些特定场景下,需要信号采集时间较短,因此获得的拉曼光谱信噪比低.压缩感知方法作为一种新发展起来的信号处理手段,不仅可以压缩采样,缩短采样时...     

Raman Spectroscopic Studies of Methane Gas Hydrates

Abstract

A brief review of the Raman spectroscopic studies of methane gas hydrates is given, supported by some new measurements done in our laboratory.     

微过氧化酶的共振拉曼和表面增强拉曼光谱研究

采用电化学、共振拉曼和表面增强共振拉曼光谱研究了溶液态和吸附态微过氧化酶－１１（ＭＰ－１１）的电子传递及溶液和界面结构特征。结果表明,ＭＰ－１１在溶液中中心血红素铁以六配位状态存在,吸附于粗糙银电极表面时,则因ＭＰ－１１分子的重新取向而部分转化为五配位状态,氧化还原反应进一步促进这种配位状态的转化,并且配位状态也直接影响ＭＰ－１１的氧化还原性质。     

一维纳米材料的拉曼光谱学研究

本文将报告对硅纳米线、多孔硅、Si C纳米棒和碳纳米管等一维纳米体系的本征拉曼光谱及其特征的研究结果 ,并讨论拉曼光谱在上述材料的几何和物理特性研究中的应用。     

人体不同组织的拉曼光谱研究

测试了人体甲状腺、卵巢、输卵管、肺、子宫平滑肌、子宫颈等组织的拉曼光谱。结果显示,用氩离子激光514.5 nm激发,人体组织拉曼光谱的荧光背景强,在500～3 500 cm-1范围,肺和宫颈组织未显示特征带,甲状腺和子宫组织则显示了较多的带。在600～1800 cm-1范围,子宫、输卵管组织只显示了类胡萝卜素的拉曼带。正常甲状腺组织的光谱和甲状腺滤泡癌组织的光谱之间显示出明显差异,后者没有呈现1 585和1 634 cm-1特征带;正常肺组织与肺癌组织的拉曼光谱也有较大区别,肺癌组织的光谱强度比正常组织的低得多。拉曼光谱技术在临床医学诊断方面将会发挥重要的作用。     

甲烷水合物拉曼光谱法研究进展

介绍了甲烷在气相、水合相中的拉曼光谱特征,从水合物生成热力学、生成动力学、分解动力学和分解机理几方面对甲烷水合物实验室拉曼光谱分析和深海拉曼光谱检测的最新进展进行了综述。生成热力学方面重点介绍了基于拉曼光谱技术的水合物生成条件的原位观测、水合物结构的鉴定及水合物孔穴占有率和水合数的求算,生成动力学方面主要介绍了水合物生成过程中孔穴形成随时间的变化关系及水合物形成后流体中甲烷浓度的变化规律等内容。水合物分解方面着重介绍了水合物分解的微观机理、孔穴占有率的变化规律及多孔介质中水合物分解速率表达式。针对目前拉曼光谱法研究水合物存在的问题,对未来的发展方向和重点提出了建议。     

Raman Spectroscopic Characterization of Graphene

Abstract

The recent progress using Raman spectroscopy and imaging of graphene is reviewed. The intensity of the G band increases with increased graphene layers, and the shape of 2D band evolves into four peaks of bilayer graphene from a single peak of monolayer graphene. The G band will blue shift and become narrow with both electron and hole doping, whereas the 2D band will blue shift with hole doping and red shift with electron doping. Frequencies of the G and 2D band will downshift with increasing temperature. Under compressed strain, the upshift of the G and 2D bands can be found. Moreover, the strong Raman signal of monolayer graphene is explained by interference enhancement effect. As for epitaxial graphene, Raman spectroscopy can be used to identify the superior and inferior carrier mobility. The edge chirality of graphene can be determined by using polarized Raman spectroscopy. All results mentioned here are closely relevant to the basic theory of graphene and application in nanodevices.     

高温Raman光谱测试技术进展

高温Ｒａｍａｎ谱是现代揭示物质分子结构的主要手段之一。上海市钢铁冶金新技术开发应用到为能在高温下对冶金熔体等物质进行Ｒａｍａｎ光谱的测定。研究分析了国际上的各种测定高温Ｒａｍａｎ光谱的方法,实施了对ＪＹ Ｕ１０００型Ｒａｍａｎ光谱仪的改造,以及提出阱一步提高谱仪高温测定性能的方案。     

丁基苯酞衍生物的红外与拉曼光谱研究

丁基苯酞是我国脑血管领域第一个拥有自主知识产权的一类新药,常温下为一种淡黄色或者无色粘稠油状液体,具有众多优点,但在临床使用中会出现转氨酶升高、肝功能异常和消化道反应等不良反应。将卤素原子引入到丁基苯酞的6位,获得了3个固态的丁基苯酞类似物,并对其进行了IR和Raman光谱测定。两种光谱提供了互为补充的信息,引入卤原子后,双取代苯环的特征峰消失,出现了三取代苯环的特征峰。在红外中比较弱甚至检测不到的3位C—H伸缩振动在Raman中非常明显,在Raman的低波数区间检测到了可被指认为—C—C—C—C—的变形振动。根据这两种光谱的研究结果确认了所合成化合物的结构。     

腔增强拉曼技术下的过饱和硫酸镁液滴蒸发动力学初探(英文)

本文通过单光束梯度力光学镊子-拉曼光谱系统,对硫酸镁单液滴随着相对湿度变化的反应进行了探究。当硫酸镁单液滴被光镊捕获之后,通过相对湿度的梯度变化探究了捕获液滴的蒸发动力学变化。发生在与耳语回音模相称波长的受激拉曼散射可以用来准确地确定液滴半径,因此,可以通过腔增强拉曼散射得到在不同湿度下处于平衡的液滴半径信息。本研究通过光镊对硫酸镁单液滴的实时监测,阐述了在某个相对湿度范围内该液滴的粒径变化的过程和结果,在此之前的硫酸镁吸湿性研究中没有先例。研究结果表明在相对湿度逐渐降低至40%的过程中硫酸镁液滴半径的变化速率逐渐变小。而当相对湿度低于40%时,液滴半径的减小会被严重抑制。这种现象表示在高浓度条件下硫酸镁液滴中水的蒸发扩散速率会降低。另一方面,在蒸发过程后的相对湿度上升过程中,硫酸镁液滴尺寸的增加明显缓慢于湿度增长速度。这一现象显示液滴的尺寸变化是不可逆的。说明胶态的形成导致了传质受阻,从而阻碍了液滴中水分子的交换。     

硼碳氮纳米管的拉曼光谱研究

对不同温度和不同催化条件下用高温热解法制备的硼碳氮(BCN)纳米管的拉曼光谱进行了分析。随着制备温度的升高,拉曼光谱中D带和G带的强度比I_D/I_G由小变大,而后又变小,说明存在一个最佳温度,在该温度下生成的BCN纳米管中B、N元素掺杂浓度最大。不同催化剂对BCN纳米管的拉曼光谱也有影响,当以钴/二茂铁和镍/二茂铁为催化剂时的I_D/I_G值比以钴、镍和钴/镍为催化剂时大,说明这时的B、N的掺杂浓度较高,纳米管的质量较好,这与透射电子显微镜观察结果一致。     

银纳米粒子阵列的自组装及其表面增强拉曼光谱应用

在以聚赖氨酸为表面耦联层分子的玻片基底制备了银纳米粒子阵列。ＳＥＭ表征结果表明,银粒子以亚单层的形式排列在基底表面。比较银溶胶和纳米粒子阵列的紫外可见光谱可见聚赖氨酸耦联层对银纳米粒子的粒径具有一定的选择性,甲基紫精在银纳米粒子阵列上的表面增强ＦＴ拉曼光谱表明在近红外区拉曼散射的表面增强主要来自于化学增强效应。     

近共心腔气体拉曼光谱增强方法研究

对海水中溶存气体(甲烷、二氧化碳等)的探测是海洋环境监测和资源探测的重要环节,由于拉曼光谱技术可实现多组分同时探测的优势,被视为发展海洋溶存气体探测技术的首选,而探测灵敏度的提高则是推动该项技术实用化的关键。针对提高拉曼光谱气体探测灵敏度这一问题,设计并搭建了一套基于近共心腔拉曼信号增强系统,开展了信号收集方向和激发光多次散射模式对信号强度和信噪比影响的研究。研究发现,信号收集方向与腔镜光轴之间的夹角越小,所收集的信号越强、信噪比越大,当夹角为30度时,信噪比是垂直方向的16倍;近共心腔直线型多次反射模式,与共心腔模式相比信噪比增强了近三倍。采用最优化实验条件,该系统与常规拉曼系统相比,信号强度和信噪比增强效果均在70倍左右。根据该系统对空气中CO₂的相应强度(空气中CO₂的浓度为0.648 mg·L-1),以三倍于噪声强度计算检测限,估算出该系统对CO₂的探测灵敏度约为0.19 mg·L-1,依据CO₂与CH₄拉曼散射截面比为1/6,估算该系统对甲烷的检测限约为11.5 μg·L-1。     

取代铁卟啉的拉曼及红外光谱分析

合成了系列取代铁卟啉化合物,研究了拉曼光谱及红外光谱.对二价铁卟啉RTPPFe(Ⅱ)和三价铁卟啉RTPPFeCl(Ⅲ)的红外光谱和拉曼光谱进行了对比分析,结果表明,二价铁卟啉在常温下是不稳定的,通常在其轴向位置上吸附氧分子而形成铁卟啉的超氧化物RTPPFe-O2,其稳定的立体构型为end-on式结构.采用量化软件对化合物的分子结构进行了模拟,得出了其分子结构参数,并结合化合物的红外及拉曼光谱,研究了分子结构对波谱位移的影响.不同结构的二价铁卟啉RTPPFe-O2拉曼及红外吸收峰的位置发生了不同程度的位移,其位移情况与分子的扭曲程度有关.即RTPPFe-O2的Fe-O2特征拉曼吸收峰以及红外特征吸收峰(Fe-O)的位置随着Fe-O-O角的增大而向高波数移动.     

FP腔腔长的测量新方法

ＦＰ腔是ＷＤＭ光纤通信系统中用于波长控制和解调的关键器件。为了进行匹配系统的设计以及计算已制成腔的自由谱区，准确测定腔长是必不可少的工作，但是由于ＦＰ腔的具体结构，测定腔长无法用直接的方法进行。本文通过谐振腔的谐振特性分析，推导出一种测量腔长的新方案。     

高温下正十五烷的拉曼光谱研究

文章在金刚石压腔下研究了正十五烷从室温到350℃的拉曼光谱特征.结果表明:随着温度的升高,体系压力也在不断增大;CH3,CH2对称和反对称伸缩振动同时受到温度和压力的影响,但2种作用相反.由于压力效应大于温度效应,随温度压力的增大CH3,CH2对称和反对称伸缩振动的拉曼位移均向高频方向移动,说明C-H键键能在增大.另外,由于新物质的生成导致过强荧光产生而无法测出正十五烷的拉曼光谱,而且过强荧光出现的时间早晚与温度和压力有一定的关系.     

Raman and Infrared Spectroscopic Characterization of the Silicate Mineral Lamprophyllite

The mineral lamprophyllite is fundamentally a silicate based upon tetrahedral siloxane units with extensive substitution in the formula. Lamprophyllite is a complex group of sorosilicates with general chemical formula given as A₂B₄C₂Si₂O₇(X)₄, where the site A can be occupied by strontium, barium, sodium, and potassium; the B site is occupied by sodium, titanium, iron, manganese, magnesium, and calcium. The site C is mainly occupied by titanium or ferric iron and X includes the anions fluoride, hydroxyl, and oxide. Chemical composition shows a homogeneous phase, composed of Si, Na, Ti, and Fe. This complexity of formula is reflected in the complexity of both the Raman and infrared spectra. The Raman spectrum is characterized by intense bands at 918 and 940 cm^?1. Other intense Raman bands are found at 576, 671, and 707 cm^?1. These bands are assigned to the stretching and bending modes of the tetrahedral siloxane units.     

粗糙银电极上高铁血红素的非共振表面增强拉曼光谱研究

以632.8nm为激发线,研究了高铁血红素的非共振表面增强拉曼光谱。结果表明,高铁血红素的氧化和还原状态的拉曼谱图以B_(1g)振动模式为主;血红素以丙酸侧基直接吸附于电极表面,叶啉环则以垂直于电极表面的形式存在。B_(1g)振动模式v_(15)对血红素中心铁的氧化还原状态十分敏感,被指认为非共振条件下血红素氧化还原状态的特征谱峰。     

显微拉曼光谱法研究盐酸丁咯地尔的热降解历程

本文采用显微激光拉曼光谱、红外光谱和热重技术等多种分析方法,对盐酸丁咯地尔的热降解机理进行了较为详细的研究。通过对原药及其热氧降解历程中间产物的拉曼光谱、红外光谱分析,证实了盐酸丁咯地尔的热氧降解过程与热重分析实验的结果基本相符。热降解过程分为两个明显的阶段:第一阶段是盐酸丁咯地尔脱盐酸、脱羧裂解,剩下苯环骨架结构;第二阶段是苯环骨架完全氧化裂解。     

两个双能级原子与双模腔场的拉曼相互作用

研究了两个双能级原子与双模辐射腔场的拉曼相互作用，计算了两个原子与腔场具有相同耦合常数但同时考虑原子间偶极一偶极相互作用情形下的辐射谱．讨论了双模腔场处于不同数态时辐射谱的新特点．