傅里叶变换红外光谱对枯草芽孢杆菌的光学特性研究

使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术,测量了两种不同浓度的枯草芽孢杆菌的红外透过率谱,根据朗伯-比尔定律计算出它们的质量消光截面,通过算出复折射率的虚部,再使用KK(Kramers-Kronig)关系,导出复折射率的实部,并对实验结果作了分析和讨论。通过研究枯草芽孢杆菌复折射率的测量和分析方法,对于进一步研究生物气溶胶的吸收和散射特性、拓宽生物气溶胶的测量和遥测技术方法,具有重要的意义。     

利用便携式FTIR光谱仪研究环境大气中CO2浓度变化

高准确和高精度测量环境大气CO₂浓度,对于监测区域和城市温室气体的排放至关重要。基于傅里叶变换红外（FTIR）光谱技术,利用便携式FTIR光谱仪采集近红外太阳吸收光谱,基于非线性最小二乘算法,反演获得了2016年9月至2020年5月期间合肥地区环境大气的CO₂柱浓度。观测结果表明,CO₂气体的柱浓度有着明显的季节变化,在春季出现最大值,夏季下降速度快,秋季达到最小值。柱平均干空气混合比浓度XCO₂的日均值位于(401.23±0.60)和(418.41±0.31) ppm之间,而2017年观测的月均值有着6.96 ppm的季节幅值。并且,观测期间XCO₂呈现逐年增长的趋势,年平均增长率为(2.71±0.66) ppm·yr-1。为了验证便携式FTIR光谱仪观测的准确性和可靠性,我们将其观测结果与高分辨率FTIR仪器同步测量结果进行比较,发现观测的XCO₂的偏差均值为1.32 ppm,二者的相关系数r为0.97,两个数据显示高度一致性。同时将观测结果与GOSAT卫星数据作了横向比较,两个数据的平均偏差为(0.63±1.76) ppm,二者的相关系数r为0.86,显示出地基数据与卫星数据有高相关性。最后,将合肥站点2020年秋季观测数据与上海站点同期观测数据进行了比较,发现上海站点与合肥站点的CO₂柱浓度变化基本一致,合肥观测点的XCO₂日均值位于(415.09±0.84)和(417.80±0.67) ppm之间,上海观测点的XCO₂日均值位于(411.87±1.07)和(416.63±1.70) ppm之间,表明同步观测期间合肥的CO₂柱浓度略高于上海市。地基FTIR光谱仪的观测结果可为追踪合肥地区温室气体的碳源与碳汇提供基础数据。     

(NH4)2SO4，NH4NO3和(NH4)2SO4/NH4NO3混合气溶胶吸湿质量增长因子的快速测量方法

气溶胶颗粒的吸湿性决定了其尺寸、浓度、化学组成以及相态,从而显著影响着全球气候、大气异相化学以及人类健康。运用在线、原位、连续扫描衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）技术, 结合线性湿度（RH）控制系统,实现了RH连续变化条件下气溶胶FTIR-ATR光谱的快速测量。根据水弯曲振动谱带（~1 640 cm-1）峰面积随RH的变化,得到了(NH₄)₂SO₄,NH₄NO₃和(NH₄)₂SO₄/NH₄NO₃混合气溶胶的质量增长因子（MGFs）、潮解点（DRH）和风化点（ERH）。与气溶胶的E-AIM模型预测值相比较,实验结果表现出良好的一致性,证实该方法是一种测量大气气溶胶MGFs,ERH和DRH的快速测量方法。     

地基高分辨率傅里叶变换红外光谱反演环境大气中的CH4浓度变化

CH₄在大气中的浓度较低(～1.8 ppmv)且混合较为均匀, 不同区域浓度差较小, 其在大气中微量变化的精确观测对反演技术提出了很高要求. 基于高分辨率(0.02 cm^-1)傅里叶变换直射太阳光谱, 研究一种高精度、大尺度的CH₄浓度反演方法, 高灵敏地观测CH₄在大气强背景下的浓度变化. 先利用先验参数实现测量光谱的准确建模, 再采用非线性最小二乘光谱拟合和非线性逐次迭代相结合的方法反演CH₄的垂直柱浓度(vertical column density, VCD), 并以7885 cm^-1 O₂ 吸收窗口为参考, 反演CH₄的柱平均干空气混合比浓度(column-averaged dry air mixing ratios) XCH₄. CH₄ VCD和XCH₄拟合误差均小于1%, 且绝大多数XCH₄反演值均位于Total Carbon Column Observing Network (TCCON)规定的<0.5%区间内. 基于典型的日观测值, 研究了CH₄浓度的日变化规律, CH₄ VCD随时间变化而减少, XCH₄的日变化量小于0.02 ppmv.     

不同CHF3/CH4流量比下沉积a-C∶F∶H薄膜键结构的红外分析

通过微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积方法使用CH₄/CHF₃源气体制备a-C∶F∶H薄膜.红外结果表明,a-C∶F∶H薄膜随着流量比R=[CHF₃]/[CHF₃]+[CH₄])的变化存在结构上的演变,R<64%时,薄膜主要是以类金刚石(DLC)特征的结构为主;当R>64%时,薄膜表现为一个类聚四氟乙烯(PTFE)的结构,结构单体主要为CF₂.同时这种结构上的变化影响着薄膜 关键词： a-C∶F∶H薄膜 傅里叶变换红外光谱 紫外可见光谱     

CO2及其碳同位素比值高精度检测研究

改进了一种基于傅里叶变换红外光谱法测量CO₂气体的装置, 改进后的装置能够提高CO₂检测精度, 并能同时测量CO₂碳同位素比值. 研究了温度和压力对CO₂浓度值和CO₂碳同位素比值测量的影响规律. 利用该装置连续测量了标准CO₂气体和环境大气, 对标准CO₂气体测量得到的CO₂浓度值及其碳同位素比值进行温度和压力影响修正, 获得了较好的精度和准确度. 关键词： 光谱学 同位素比值 傅里叶变换红外光谱 二氧化碳     

傅里叶变换红外光谱法测量大气中CO2和H2O的稳定同位素

光谱技术的发展使得连续测量环境大气中的稳定同位素成为可能。描述了应用傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术测量环境大气中稳定同位素的方法。为了验证该方法对环境大气中的稳定同位素进行连续测量的可行性,在七天的外场实验中,应用开放光程FTIR系统直接测量环境大气中CO2的稳定同位素12 CO2,13 CO2和H2O的稳定同位素H216 O和HD16 O,并得到大气中碳同位素比值δ13 C和氘同位素比值δD。对同位素比值δ13 C和δD,系统的测量精度分别约为1.08‰和1.32‰。采用Keeling图方法,在不同的时间尺度上对CO2和H2O的同位素数据进行分析,得到了水汽地表蒸散的氘同位素特征δET。外场实验的结果证明了开放光程FTIR系统长期测量环境大气中稳定同位素的潜力。     

LP-FTIR跟踪研究α-蒎烯/O3气相反应

在 1 0× 10 5Pa ,(2 96± 3)K条件下 ,利用长光程傅里叶变换红外光谱技术对α 蒎烯 /O3的气相反应进程进行了原位跟踪 ,对所得的谱图进行了分析 ,初步判断了可能产物 ,并根据分析结果对反应机理进行了推测。     

高能238U离子辐照AlN 晶体薄膜的光学特性研究

通过傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱和光致发光谱测试手段分析了由HIRFL 提供的高能238U离子辐照AlN 晶体薄膜的光学特性变化。辐照后出现了A1(To),A1(Lo),E1(To) 和E2 等声子振动吸收模式,并且辐照使其在样品近表面Al—N 等振动模式遭到破坏后悬空的Al— 键很快与空气中的O离子发生结合,形成了Al—O 键。综合分析得出了蓝光发射带是与O 离子相关的VAl-ON-3N 和VAl-2ON-2N两种类型缺陷以及F-型缺陷聚合所致;绿光发射带是由基底中Al 原子产生的价带之间的跃迁所致。AlN thin film irradiated with 100 MeV 238U ions delivered from HIRFL (Heavy Ion Research Facility in Lanzhou) were investigated by Fourier Transform Infrared spectra, Raman spectra and Photoluminescence spectra. Phonon vibration absorption modes including A1(To), A1(Lo), E1(To) and E2 appeared in the irradiated samples. The irradiation made the Al—N bonds broken and the formation of Al—dangling bonds, which combined soon with oxygen atoms existing in air to form Al—O bonds. Blue light emission band are related to the two types of defects of VAl-ON-3N and VAl-2ON-2N and F-type defects aggregation. Green light emission band is due to energy transition among valence band of Al atoms in sapphire substrate.     

希夫碱配合物M3L3(NO3)6(H3O)2的合成与光谱性质

以4-氨基-1,2,4-三氮唑与对二甲氨基苯甲醛为原料, 在冰醋酸催化下合成了配体4-氨基-1,2,4-三氮唑缩对二甲氨基苯甲醛（L）。 然后利用L与过渡金属硝酸盐［M(NO3)2·xH2O(M=Cu,　Co,　Zn,　Cd; x=3～6)］在无水乙醇中反应, 制得固态配合物M3L6(NO3)6(H2O)2。 通过元素分析、 红外光谱、 紫外光谱、 荧光光谱等手段对合成的配体及配合物进行了表征。 实验结果表明, 该物质是一种多晶粉末状的发光材料,　在紫外光的激发下,　在乙醇溶液体系中的荧光发射峰在416 nm处,　为蓝色荧光, 色纯度高,　荧光量子效率高, 而配合物M3L6(NO3)6(H2O)2的荧光发射峰则红移至445 nm左右, 同时荧光强度显著增强。　M3L6(NO3)6(H2O)2中与M(Ⅱ)发生配位作用的基团是配体中三氮唑环上的氮原子。     

NO2分子的光学-光学双色双共振多光子离化谱

以Nd:YAG激光器的二倍频输出光为抽运光,其三倍频输出抽运的光学参量发生/放大器输出光为探测光,利用光学-光学双色双共振多光子离化光谱技术(OODR-MPI),获得了NO₂分子在605—675nm探测光波长范围内的多光子离化激发谱. 通过对NO₂分子离化机理的分析,确定了在此波长区间,NO₂分子经1+3+1双共振多光子过程离化,离化通道为NO₂(X²A₁)hν 关键词： 2')" href="#">NO₂ 光学-光学双共振多光子离化谱 里德伯态 分子常数     

傅里叶变换红外光谱对水溶性气溶胶复折射率的测量分析方法研究

当前大气气溶胶的成分比较复杂,其水溶性离子成分影响着大气质量,并且对人类健康不利。因此,对水溶性离子成分进行快速可靠的检测是环境科学领域中的一项重要研究工作。以SO24-为例,研究采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术,对水溶性气溶胶离子的消光系数进行测量,并通过理论分析计算得到其复折射率N的过程。通过测量大气气溶胶水溶性SO24-离子的质量消光截面k和消光系数α,再根据消光系数α来计算复折射率N的虚部ni,使用KK(Kramers-Kronig)关系,来计算复折射率N的实部nr,并对实验结果进行了分析和讨论。     

基于傅里叶变换红外光谱法CO2气体碳同位素比检测研究

介绍了基于傅里叶变换红外技术检测CO₂气体碳同位素比的新方法, 详细介绍了如何从HITRAN红外数据库中提取气体标准吸收截面; 介绍了基于非线性最小二乘法反演CO₂气体碳同位素比和整套实验装置的组成及实验步骤. 从理论和实验分析两方面讨论了温度和气压变化对δ¹³CO₂值的影响规律. 对于同一CO₂标准气体, 采用FTIR和同位素质谱法两种技术进行了δ¹³CO₂值对比检测, 两种测量技术的平均值差异仅为0.25%. 从实验结果可以看出, FTIR技术可以实现对CO₂气体碳同位素比的检测.     

气溶胶光学特性对宽谱差分吸收激光雷达NO2质量浓度反演结果的影响

针对宽谱连续波差分吸收激光雷达(DIAL)的特点,通过仿真不同大气条件下的激光雷达信号,计算分析宽谱DIAL气溶胶消光和后向散射效应引起的二氧化氮(NO₂)质量浓度反演误差。研究结果表明：当大气气溶胶均匀分布时,NO₂质量浓度反演误差主要取决于气溶胶消光效应,而后向散射效应引起的NO₂质量浓度反演误差一般可忽略不计;当大气气溶胶非均匀分布时,气溶胶后向散射效应引起的NO₂质量浓度反演误差依赖于气溶胶非均匀分布程度,且与波长指数成反比。此外,适当增大分段拟合距离可有效降低气溶胶后向散射效应引起的NO₂质量浓度反演误差。利用光谱近似得到宽谱NO₂-DIAL气溶胶消光和后向散射效应引起的NO₂质量浓度反演误差的近似模型,通过对比模拟计算的结果,验证了近似模型评估NO₂质量浓度反演误差的可行性。     

FTIR被动遥测信噪比优化及在变电站SF6泄漏检测应用

被动FTIR红外遥测技术可应用于气体泄漏检测,气体检测下限与仪器信噪比密切相关。仪器信噪比与测量参数有关,如光谱分辨率、采样频率、积分时间、平均次数等,如何结合实际应用优化参数组合以实现最佳信噪比,目前还缺少系统分析。针对这一问题,从理论上分析了这些参数与信噪比关系,并归类为三个方面：（1）光谱分辨率,引用了Roland Harig给出的结论,当光谱分辨率低于特征峰半高全宽时,信噪比不变,但为了避免背景气体的交叉干扰,分辨率不宜设置过低,需要结合实际应用综合考虑;（2）降低采样频率能够减少计算量,缩小光谱范围,但采样频率和光谱范围与信噪比无关;（3）在积分时间和光谱平均次数方面,同样时间条件下,多次干涉图采集会引入零光程差的采样误差,使得噪声大于理论计算值,因而长积分时间获得信噪比优于多次平均。开展了六氟化硫（SF₆）泄漏检测实验,根据SF₆特征峰宽度选择4 cm-1分辨率,20 kHz采样频率兼顾了信噪比和检测时间,并利用FTIR巡检系统发现变电站泄漏点,证明了方法的有效性。     

FTIR光学信息研究PLD蛋白分子冻干胁迫下的二级结构变化

通过FTIR光学信息研究液态和固态磷脂酶D的二级结构,结果表明FTIR光学信息是一种有效的蛋白质分子二级结构研究方法。FTIR的光学信息分析表明冻干胁迫下,磷脂酶D的FTIR光学信息及二级结构发生较大变化。在磷脂酶D活性构象时的pH冻干使磷脂酶Dα螺旋大大下降,无规卷曲大大上升,β折叠几乎没有变化,说明PLD蛋白质分子空间有序构象解体严重。功能性试验表明,磷脂酶D二级结构的变化直接导致了其活性发生很大变化。     

采用加权函数修正的差分光学吸收光谱反演环境大气中的CO2垂直柱浓度

采用加权函数修正的差分光学吸收光谱技术(weighting function modified differential optical absorption spectroscopy, WFM-DOAS)测量环境大气中的CO₂垂直柱浓度. 以直射太阳光测量光谱为例, 演示了WFM-DOAS算法的实现过程. 将环境大气分为50层, 借助辐射传输模拟软件SCIATRAN对各个测量光谱进行了模拟计算, 获得了最小二乘法拟合所需的目标气体CO₂及干扰气体H₂O、CH₄ 的柱权重函数和太阳归一化光谱常量. 采用WFM-DOAS方法对一整天的直射太阳光测量光谱进行了反演, 得到的反演误差均小于3%. 最后比较了两种不同DOAS算法对同一条测量光谱的反演结果, 验证了WFM-DOAS算法在红外被动气体遥感的优越性. 关键词： 环境污染监测 光学测量技术 红外光谱 温室气体     

球形α-Fe2O3超微粒的红外光学特性和表面模吸收

用改进的水解法制备了大小均匀、形状规则的球状α-Fe₂O₃超微粒;分别测量了两种不同粒度超微粒的红外透射谱;观测到了球状α-Fe₂O₃超微粒的全部表面模;讨论了微粒的聚集对吸收的影响;并用柱状微晶来近似链状聚集解释了光谱中的两个展宽吸收带;介绍了将多原子立方结构超微粒的表面模理论推广应用到单轴晶体结构的α-Fe₂O₃超微粒的情况。对表面模吸收频率进行了计算,理论数据同实验结果 关键词：     

傅里叶变换红外光谱法被动遥测大气中VOC

采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对大气中挥发性有机物(VOC)进行了被动遥测实验,提出了在复杂背景下定量遥测污染气体光谱的算法,讨论了被动FTIR的探测极限。这种测量技术和数据分析方法可在不预先测量背景光谱的情况下得到目标气体柱数密度和目标气体等效辐射温度。     

铁掺杂多孔氧化铟的NO2传感特性

研究NO2传感器材料特性和工作机理,对监测大气污染及人体健康保护有重要意义.本文采用水热法合成了铁掺杂的多孔In2O3纳米颗粒,并基于上述纳米颗粒制备了NO2传感器.运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和比表面积测试对所制备的纳米颗粒进行微观形貌表征,同时对传感器性能包括温度特性、响应-恢复特性、选择性和稳定性等进行研究.研究发现,当In和Fe摩尔比为9∶1时,由铁掺杂多孔In2O3纳米颗粒制作的传感器对NO2气体具有优秀的选择性和较短的响应-恢复时间.在260℃的工作温度下,传感器对浓度为50 ppm (1 ppm=1 mg/L)的NO2气体的灵敏度值为960.5,响应时间和恢复时间分别为5和6 s.形貌测试结果表明,采用Span-40做活性剂制备的铁掺杂In2O3纳米颗粒为边长50—200 nm的方形结构,其中分布大量细小孔洞,这是导致大的比表面积和高灵敏度的主要原因之一.同时,从空间电荷、内建势垒和掺杂前后能带变化等理论出发,对所制备传感器的传感机理进行了分析.