苯的激光拉曼光谱检测研究

为了对苯的质量分数进行快速准确的检测,采用拉曼光谱法进行检测.对苯的激光拉曼光谱进行了理论分析,进行了标准样品和不同质量分数苯样品的系列拉曼光谱实验.结果表明:苯的拉曼光谱特征峰值与苯的含量成正比,将最强的561.4 nm处的峰值代入线性回归公式,即可得到苯的质量分数,检出限达0.3%.得到一种新的苯质量分数检测方法.     

基于内标法的钢铁中硫和磷激光诱导击穿光谱定量分析

利用激光诱导击穿光谱技术对铬钢样品中的硫、磷元素进行了定量分析.采用1 064nm Nd∶YAG固体激光器,在空气中激发样品,产生的光谱信号通过中阶梯光栅分光后进入EMCCD检测器,对波长在220~800nm范围的光谱信号进行检测.研究了光谱强度与延时时间以及激光能量之间的关系.在优化的实验参数下采用谱线强度比内标法定量分析三种铬钢样品中的硫、磷元素含量.实验结果表明,各元素定量结果的相对标准偏差最大值为2.6%,相对误差为-8.3%~12.5%.三种铬钢样品中硫含量分别为0.011%、0.0079%和0.0048%,磷含量分别为0.015%、0.014%和0.009%.激光诱导击穿光谱技术有望实现冶金工业的实时、在线和快速检测.     

激光诱导击穿光谱定量分析玉石中的Mg,Fe和Ca

基于对样品进行的激光诱导击穿光谱和X射线荧光光谱分析测试建立了天然玉石中主要元素Mg,Ca和微量元素Fe的定标曲线。实验采用纳秒级的Nd∶YAG激光器(波长:1 064nm)为光源,在延迟时间为3μs,激光脉冲累积数量为110,单个脉冲能量为100mJ,脉冲重复频率为10Hz的实验条件下,采用激光诱导击穿光谱技术装置对天然南阳独山玉石样品中的元素进行等离子体激发测试,得到波长在300~1 000nm的等离子光谱图。通过将得到的光谱图中特征峰与美国国家标准与技术研究院数据库进行对比,发现测试样品中含有Mg,Fe和Ca等元素,以X射线荧光光谱分析技术对四种南阳独山玉标准样品中测量出的Mg,Fe和Ca元素氧化物含量作为标准数据,选取含量比较高的Al元素作为内标元素,采用内标法对玉石光谱图中Mg,Fe和Ca元素特征峰值进行线性拟合,从而得出Mg,Fe和Ca三种元素的定标曲线,求出待测样品中这3种元素氧化物的含量,结果表明这三种元素氧化物的含量与中国珠宝宝石收藏鉴赏全集资料中所给出的元素氧化物含量的百分比范围MgO(0.28%~1.73%),Fe2O3(0~0.8%),CaO(18%~20%)相符合,相比于常用的方法,激光诱导击穿光谱技术可以快速地对待测样品进行检测,样品预处理简单且对样品损害较小。进一步验证了激光诱导击穿光谱技术对于玉石应用的可行性。     

Stilbene 420激光染料的光谱特性分析

配制了Stilbene 420染料溶液。测量了其吸收光谱。以调Q倍频Nd∶YAG激光为抽运源,实现了对Stilbene 420染料的激光光谱和荧光光谱的分析。激光光谱在425 nm处获得最强峰值,半峰高宽(FWHM)为1 nm,光谱范围为420～440 nm。荧光光谱峰值在428.5 nm,与激光最强峰值相差3.5 nm。最高染料转换效率为9.26%。     

溶胶-凝胶(sol-gel)法制作掺铒Al2O3薄膜及其光致发光光谱特性测量

介绍一种用溶胶-凝胶方法制作掺铒Al₂O₃薄膜的工艺.实验测量了薄膜样品的光致发光光谱特性.结果表明光致发光光谱的峰值波长为1.536 μm,半值宽度为34 nm;同时测量了光致发光光谱的峰值强度与泵浦功率、掺铒浓度及退火温度之间的关系.     

脉冲激光沉积法在多孔铝衬底上生长的ZnO薄膜的结构与光学性质

ZnO是一种性质优良很有前途的紫外光电子器件材料,多孔铝是一种良好的模板型衬底,试图将二者结合起来以制备出一种全新的光电功能材料。制备了三种不同孔径多孔铝衬底,采用脉冲激光沉积法,在真空背景下,在多孔铝衬底上生长了氧化锌薄膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射和光致荧光对样品进行了测试和分析。研究表明:利用不同孔径的多孔铝衬底生长的氧化锌薄膜的结构和光学性质差异很大。样品A的光致发光主要是394nm的紫外发射和498nm的蓝绿光发射;样品B的光致发光主要是417nm的紫光发射和466nm蓝光发射;样品C的光致发光主要是415nm的紫光发射和495nm的蓝绿光发射。由于薄膜是富锌的,随着在空气中氧化的进行,光谱发生变化。利用固体能带理论对光谱进行了全面的分析。     

农田土壤中钾元素含量的激光诱导击穿光谱测量方法

农田土壤中钾元素的实时测量具有重要的意义。利用由1 064 nm激光器、高分辨率光谱仪组成的激光诱导击穿光谱系统,研究了土壤总钾含量的LIBS测量方法。文章对钾元素含量在8.74～34.56 g·kg-1之间的农田土壤样品进行分析,比较了404.40,404.72,766.49和769.90 nm的钾原子特征谱线,并选取766.49 nm为本研究的分析谱线。分析了激光器稳定性、随机噪声造成的谱线强度误差,并以农田土壤中含量相对稳定的硅元素为参照元素,建立K和Si光谱强度比值与土壤中K元素含量关系的内定标模型。定标曲线拟合相关系数为0.935,定标模型对预测集样品的预测标准偏差为9.26%。     

激光辐照和高温氧化硅锗合金的低维结构和发光特性

采用强激光辐照硅锗合金,然后高温氧化的方法,在样品表面生成微米级小孔,用高精度扫描电镜观察孔内结构,发现片状纳米结构的存在。用荧光光谱仪测量其光致荧光谱,对于激光辐照(无高温氧化)的样品,在峰值705 nm处出现较强的光致发光(PL)。高温氧化后,样品在606 nm处出现一尖锐的PL光谱。利用量子受限和纳晶与氧化物的界面态综合模型解释PL光谱的产生。     

基于光学吸收和散射系数光谱的番茄成熟度分析方法研究

成熟度是确定番茄采摘时间和评估收获后果实品质的重要参数之一,随着番茄成熟阶段的递进,叶绿素含量逐渐下降,而番茄红素含量逐步增加,使得果实颜色由绿色转变为红色。以六个成熟阶段的600个番茄为研究对象,采用空间分辨光谱技术提取番茄的吸收(μ_a)和约化散射(μ′_s)系数光谱,结合偏最小二乘判别分析(PLSDA)算法对番茄的不同成熟度进行判别。由新型空间分辨光谱系统采集每个番茄样品的30个空间分辨光谱,光谱区间为550～1 650 nm,覆盖光源-检测器距离1.5～36 mm。由于30根光纤对称布置,平均具有相同光源-检测器距离的光纤数据,获得15个新空间分辨光谱。受水分强吸收影响, 1 300 nm之后的光谱区域信噪比较小,仅550～1 300 nm的光谱区域被用来分析和计算番茄的μ_a和μ′_s。另外,由于光在组织中传输衰减,光源-检测器距离超过12.5 mm的信号较弱,仅靠近光源的9个空间分辨光谱(光源-检测器距离1.5～12.5 mm)被用来提取番茄的μ_a和μ′_s,根据漫射近似方程逆算法获得μ_a和μ′_s在550～1 300 nm的光谱区间的光谱值。随着番茄的成熟,μ_a光谱在675 nm处叶绿素吸收峰逐渐衰减伴随着560 nm处花青素和姜黄素吸收峰的增加,μ′_s光谱随着波长的增加单调递减。比较分析μ_a和μ′_s评估番茄六成熟度与三成熟度分类效果,同时,针对表面颜色和内部颜色两方面对番茄成熟度进行分类。数学模型结果表明,μ_a和μ′_s光谱组合能够进一步提高单独μ_a和μ′_s光谱建立的番茄六成熟度分类模型性能,尤其是μ_a×μ′_s参数,对基于内、外颜色特征的番茄成熟度识别率分别为78.5%与85.5%。μ_a和μ′_s以及它们的组合对番茄三成熟度分类结果更优,且基于内、外颜色特征的成熟度分类准确率相近,均可达到94%。本研究证明光学吸收与约化散射系数光谱能够有效识别番茄成熟度,为农产品品质无损检测提供了新的技术手段。     

苹果糖度的光谱图像无损检测技术研究

应用光谱图像技术进行了苹果内部品质无损检测技术的研究。通过采集不同波长(分别为632 nm,650 nm,670 nm,780 nm,850 nm和900 nm)的光谱图像,对所采集的光谱图像灰度分布进行洛伦兹分布(LD)、高斯分布(GD)、指数分布(ED)函数的拟合,通过比较发现洛伦兹分布为最优灰度分布拟合函数。将苹果的糖度与洛伦兹分布函数拟合所得参量分别进行多元线性回归,建立最佳单波长、最佳双波长组合、最佳三波长组合和最佳四波长组合的校正方程,相关系数R分别为0.622、0.776、0.831、0.813。实验表明,利用光谱图像技术无损检测苹果糖度是可行性的,为计算机图像对水果进行内部品质的无损检测提供技术依据。     

激光诱导多孔硅晶格畸变的Raman光谱和光致发光谱研究

研究了掺钛水热法制备多孔硅的Raman光谱和光致发光谱.实验发现,当激光功率较低时,多孔硅的Raman光谱在略低于520cm^-1附近表现为一锐的单峰,和晶体硅的Raman光谱类似.随激光功率增大,该单峰向低波数移动,Raman和光致发光峰的强度与激光强度的一次方成正比.当激光功率增大到一定值时,该单峰分裂成两个Raman峰,光致发光谱的强度突然增大,与激光强度之间不再满足一次方的关系,位于低波数一侧的Raman峰随激光功率增大进一步向低波数移动.多孔硅Raman光谱随激光功率的变化是 关键词： 多孔硅 Raman光谱 光致发光     

空气呼吸模式CO2激光等离子体光谱观察

为了了解采用脉冲CO₂激光推进空气呼吸模式时光船参数等对产生等离子体的影响，介绍了利用实验室自行研制的紫外预电离TEA CO₂激光器进行的激光等离子体实验。实验采用底面直径为60mm、焦距为5mm和10mm的抛物面光船。介绍了空气呼吸模式激光等离子体的谱和明显的特征谱线，以及等离子体的时间演化过程。结果表明：空气呼吸模式等离子体的持续时间约为20μs，在6μs左右时信号强度达到最大值；激光脉冲作用后，信号迅速衰减；10mm光船产生的等离子体信号峰值和持续时间均略长于5mm光船的。     

飞秒脉冲激光辐照对硅发光性能的影响

利用飞秒脉冲激光对单晶硅进行辐照,研究了在不同环境(纯水和空气)和能量密度条件下激光刻蚀过后硅片的光致荧光特性.对于辐照后的硅片,利用了场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、光致荧光光谱仪(PL)进行表征.结果显示:在空气中样品表面形成了条纹状微结构,纯水中硅片表面生成了尺寸更小的珊瑚状微结构;激光刻蚀后在硅片表面的生成物主要是SiOx(x2),在纯水中处理后硅片氧元素的含量接近是空气中的4倍;傅里叶变换红外透射谱中主要为Si—Si键(610 cm-1)和Si—O—Si键(1105 cm-1)的振动;在空气和纯水中激发出的荧光均为蓝光(420—470 nm),在各自最佳激发波长下,纯水中荧光强度比空气中强2到3倍,但是在可见光范围内荧光峰的位置和形状都基本没有发生变化.研究表明:氧元素在光致发光增强上起着重要作用,光致发光最主要是由形成的氧缺陷SiOx(x2)导致的,生成低值氧化物SiOx的多少决定了发光的强弱.     

Label-free and rapid spectroscopic evaluation of ripening of Syzygium cumini fruit

In the present investigation, attempts have been made to obtain the spectral signature of the fruit jamun and to estimate the changes in biochemical composition that take place in the process of ripening of the fruits. The changes in exocarp, mesocarp, and seed of the fruit in raw and ripe stages have been investigated with the help of label-free, nondestructive, and rapid techniques: laser-induced fluorescence and attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy. For this, the fluorescence spectra of the different parts (exocarp, mesocarp, and seed) of the raw and ripe fruits of jamun excited by 405?nm violet diode laser have been recorded in the spectral region 400–900?nm. The spectrum shows the spectral signature of anthocyanin, flavonoids, carotenoid, and chlorophyll. The observed decrease in the intensity of chlorophyll bands and simultaneous increase in the intensity of anthocyanin and carotenoid bands is regarded as indicator of the ripening of the fruit of jamun. Also, attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectra have been recorded in the spectral region 4000–485?cm^?1 for the identification of functional groups associated with different biochemical altered during ripening process of the fruits of jamun. The analyses of the recorded infrared spectra show the presence of carbohydrates, cell wall components, phenolic compounds, nucleic acid, and amide. The quantitative estimation of the biochemical content in the different parts of jamun fruit during the ripening process has been done through calculating the area of the band by curve fitting. The determined spectral signatures can be utilized for the effective monitoring of jamun fruit.     

空气中激光清洗过程的等离子体光谱分析

在空气环境下,激光诱导等离子体光谱用于激光清洗状态的在线分析快速而准确。该文利用中阶梯光栅光谱仪探测脉冲激光器作用于干净及表面污染的铜币样品产生的等离子体光谱谱线,这些谱线中不但包含了清晰的铜原子发射谱线,还包含空气中氧气和氮气与激光作用产生分解效应的原子谱线。为了消除单次测量的不确定性,分析了多次测量的分布恒定的氧原子和氮原子谱线的统计规律,表明强度分布规律一致,且相对标准差基本相同,可以采用单次测量的光谱图变化表示清洗过程中状态。表面污染的铜币光谱图中包含多元素原子谱线和连续谱线,清洗干净铜币的光谱图连续谱线消失且只有铜元素谱线,观察谱线变化就可以表明样品是否被清洗干净。     

近红外光谱检测技术及其在林业中的应用

近红外光谱是20 世纪80 年代以来发展最快、最引人注目的光谱分析技术。文章介绍了近红外光谱技术的发展历程和在国外的应用概况,重点列举了近红外光谱在林业中的成功应用实例。资料表明, 近红外光谱以其快速、无损伤、操作简单、稳定性好、效率高等特点,在国外的水果品质检测、木材性质检测和林业育种中的应用已成为一个活跃的研究领域。而近红外光谱技术在我国林业上的研究和应用则刚刚起步,因此本文对国内外利用近红外光谱技术在林业上的应用作一综述,并对近红外检测技术在林业上的应用进行了展望,以推动近红外光谱技术在我国林业科技和生产中的应用。     

ZnO单晶的微区光致发光特性研究

ZnO单晶材料以其优良的综合性能在光电子器件方面掀起了研究热潮,因此对ZnO单晶的研究具有重要的理论和实践意义。采用激光辐照的方式,对ZnO单晶进行了光致发光(photoluminescence, PL)光谱实验,分析研究了ZnO单晶在不同温度(低温)和不同激光能量强度照射下其光致发光特性。研究结果表明,ZnO单晶内存在少量杂质及表面氧缺陷,这些结构对其发光特性有一定的影响;在低温条件下,ZnO单晶具有良好的发光特性,且随着温度的提高,发光光谱峰的位置会向长波长方向移动,但强度会减小;当激光光源的强度增大,ZnO单晶的PL发射光谱的强度也会随之增大,且峰的位置和相对强度不变。结合拉曼(Raman)光谱实验,从分子及原子振动、转动类型验证了纤锌矿ZnO单晶的六方晶系结构;配合X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)技术,得出ZnO单晶良好的结晶特性以及晶轴取向。     

激光击穿光谱检测赣南脐橙中铬元素的实验研究

为评估激光诱导击穿光谱技术(LIBS)对水果样品中重金属元素的检测潜力,选用在不同浓度梯度重铬酸钾水溶液中浸泡了30个小时的赣南脐橙样品进行LIBS实验,采集铬元素的特征谱线与峰值强度信息。在激光照射部位称取3 g左右的脐橙样品进行湿法消解,用原子分光光度计检测样品中的铬浓度。实验数据用Origin软件进行拟合后得到了谱线峰值强度和Cr浓度之间的关系曲线,即定标曲线,二者有线性关系,线性相关度0.981 66。由检测限公式计算得到铬浓度的检测限为11.68 μg·g-1。采用该定标曲线即可对赣南脐橙中的铬元素进行定量检测。实验结果表明LIBS技术是一种检测、定量分析水果样品中重金属元素含量的有效手段。     

含气量对液体中空泡声波频谱特性的影响

通过压电陶瓷（PZT）水听器获取了液体中激光空泡脉动辐射的声波,并计算了激光空泡在第1次脉动过程中泡内的含气量,结合空泡含气量对空泡最大半径及脉动周期影响的分析,进而分析了含气量对空泡声波频谱特性的影响。分析结果表明:激光空泡第1次脉动过程中泡内的含气量随着作用激光能量的增加而增加,含气量的多少将直接影响空泡运动的剧烈程度;含气量越多,空泡脉动越缓慢,脉动周期越长,空泡脉动辐射声波的峰值频率有向低频移动的趋势。     

Modification of laser-induced state in atomic attosecond transient absorption by the XUV pulse pair

Attosecond transient absorption(ATA) has been developed as an all-optical technique for probing electron dynamics in matter.Here we present a scheme that can modify the laserinduced state and the corresponding ATA spectrum via excitation by a pair of XUV attosecond pulses and by a time-delayed mid-infrared(MIR) laser probe.Different from the scheme of the electronic excitation by a single XUV attosecond pulse,the application of a pair of XUV pulses provides extra degrees of freedom,such as the t...