瑞利散射/激光诱导荧光技术用于空气、O2流场的二维瞬态测量

研究了空气分子的瑞利散射光强及真空紫外激光（波长１９３ｎｍ）诱导Ｏ２荧光强度与温度、密度的关系,给出了一般表达式。指出了可用于测量高速窃据流场中的瞬态密度和温度二维分布。利用带像增强的ＩＣＣ相机获得了室内空气及Ｏ２喷流的瑞利散射及激光诱导氧气荧光流场图像,图像处理后获得了流场的二发布参数。     

草酰氯的激光诱导荧光激发谱

本文报道草酰氯C₂O₂Cl₂在358—372.5nm范围的激光诱导荧光(LIF)激发谱。对60多条振动谱带进行了归属,其中24条是吸收光谱中没有的。由振动结构得到C₂O₂Cl₂分子在X基态和?激发态的部分振动频率,其中v＂₇=84cm^-1和v＇₇=164cm^-1是新的数据。对4₀¹振动带的转动结构的分析给出转动常数A=0.190cm^-1,B=0.114cm^-1,C=0.048cm^-1。 关键词：     

基于飞秒激光诱导化学发光的流场速度测量研究

研究了飞秒激光诱导化学发光测速技术,在氮气中加入少量甲烷,利用飞秒激光诱导其产生化学反应,并生成信号强度强,发光持续时间长的氰基荧光信号,进而实现高信噪比、高精度、宽范围的速度测量.实验发现,改变甲烷的浓度可以改变氰基荧光信号的强度和持续时间,浓度越低荧光信号持续时间越长.在甲烷浓度为500 ppm的实验条件下,可以得...     

激光诱导荧光诊断中荧光频率极限的实验研究

在用激光诱导荧光法测量多偶极腔体中的氩等离子体的离子速度分布函数的实验中,研究了激光频率与信号强度的关系。在给定等离子体放电参数条件下,发现存在一个入射激光诱导荧光的极限频率,大于该频率时荧光强度不再增加。该诱导荧光的极限频率随荧光收集系统中透镜组中的小孔大小而改变。     

超声射流冷却CCl2自由基的激光诱导荧光激发谱

在497—517nm波长范围观测超声射流冷却CCl₂自由基的激光诱导荧光激发谱。得到CCl₂在?←X跃迁中(v₁,v₂,0)←(0,0,0)振动带清晰的K结构。对近80个子谱带作了归属。振动分析给出较精确的v＇₁和v＇₂振动频率和非谐性常数;从K结构的分析得出(A＇-B＇)和(A″-B″)的值,文献未曾报道过。 关键词：     

激光诱导荧光聚焦纹影系统及超声速燃烧流场应用

纹影是一种常用的流动显示技术,广泛应用于可压缩流动显示及超声速燃烧流场实验.然而,在变Mach数超声速燃烧实验中,燃烧室总温随来流Mach数变化.受准稳态/非定常温度变化影响,光学玻璃窗口的折射率发生显著改变,影响基于密度梯度的纹影成像质量.同时,普通纹影为光程体积沿程积分,难以同二维燃烧场成像信息进行直接比较以开展燃烧与流动耦合研究.聚焦纹影技术可抑制燃烧室内高温引起的玻璃窗口折射率变化,并实现毫米级的急剧聚焦深度,获得二维流场结构,同时配合纳秒级脉宽Nd:YAG激光光源可冻结高超声速流场.在传统聚焦纹影系统基础上发展了激光诱导荧光聚焦纹影系统并应用于变Mach数超声速燃烧实验,创新点在于使用激光诱导荧光染料,以荧光作为光源消除原本激光光源中的相干噪声,同时发展了边缘增强图像处理方法.实验结果表明激光诱导荧光聚焦纹影系统及边缘增强图像处理方法能够有效消除激光光源相干噪声,捕捉二维超声速燃烧流场结构.      

双光子激发SO2气体激光诱导色散荧光光谱研究

以脉冲染料激光器579 nm激光为激发源,采用双光子激光诱导色散荧光光谱方法,对SO2分子第一激发带A对称电子态的激发及复杂退激发过程进行了实验研究.基态SO2分子吸收两个579 nm光子被激发至A1A2态,通过能量内转换或碰撞弛豫实现在A1 A2,B1 B1与a3B1态多个振转能级的再布居.三个电子态基振动能级向基态X1A1不同振动能级跃迁形成了305和425 nm处荧光包络与以347nm为中心的规则序列.另外,还观测到了SO2分子的三光子激发过程X1A1 →C1B2,此激发产生了200～278nm处的荧光包络和425nm处的谱线叠加现象.由实验数据计算出了SO2分子有关电子态的对称振动和弯曲振动模式的基振动角频率及非谐性常数.     

鲜牛奶变质过程的激光诱导荧光光谱研究

本文用激光诱导荧光（LIF）方法对鲜牛奶和酸牛奶变质过程进行了荧光光谱研究,介绍了所用测试系统的组成及测试方法,给出了变质过程荧光谱,并对测试结果进行了分析,研究表明,变质过程与荧光光谱之间存在密切联系。     

超声射流CCl2 自由基激光诱导荧光激发谱

用CCl4 /Ar混合气体脉冲直流高压放电产生CCl2 自由基 ,在超声射流冷却下获得了CCl2 A 1B1- X 1A14 40～ 5 80nm的K 结构分辨的激光诱导荧光激发谱 .通过K 结构分辨谱的分析 ,对 72 2条转动子谱带进行了归属 ,得到了激发态CCl2 A 1　B1的两个全对称振动模式的振动频率、非谐性常数和转动常数差值 ,即激发态的振动频率ω1=6 31.2 0cm-1,ω2 =30 2 .0 0cm-1,A′-B′ =3.476cm-1.     

激光波长对荧光激发谱分布影响研究

激光器是DNA测序仪中的重要部件,寻求合适波长的激光器可有效提高DNA测序仪性能。分析了DNA检测所用的四种荧光染料FAM、JOE、TAMRA和ROX的激发谱和发射谱,设计实验技术方案利用488nm、505nm和515nm三种不同波长的激光器分别对其进行激发。在相同的积分时间和相同的功率下,488nm激光器对于荧光染料ROX的激发强度太低,515nm激光器对于荧光染料FAM的激发强度太低,而505nm激光器对于四种荧光染料的激发强度均比较强。实验结果表明在三种不同波长中,505nm激光器对四种荧光染料的激发效果最佳,可以替代目前大多数DNA测序仪中的氩离子激光器。     

饱和激发下叶绿素荧光非线性变化及影响分析

叶绿素浓度是海洋初级生产力的重要指标之一,激光诱导荧光技术可以实现海水叶绿素浓度的快速测量。测量叶绿素浓度的传统激光诱导荧光原理,是利用叶绿素荧光与水体Raman散射的强度比值（I_F/R）进行反演,即叶绿素浓度n_chl＝CI_F/R,其中C为系统常量。这是依据叶绿素荧光685 nm、水体Raman散射强度都与激发光强呈线性关系。然而,该理论并没有考虑诱导荧光饱和现象的存在。当诱导激光强度达到一定程度后,685 nm荧光强度随激发光强非线性变化。另外,值得注意的是,水体Raman散射并不存在信号饱和现象。为了探讨饱和激发造成荧光非线性变化的影响,在激光诱导荧光技术测量叶绿素浓度的实验中,设计两种测量方案,即：不同激光功率诱导单一浓度样本的荧光测量,和固定激光功率时不同浓度样本的荧光测量。实验中利用Nd∶YAG三倍频激光355 nm激发获得叶绿素溶液的404 nm处 Raman散射和685 nm荧光。实验结果分为2部分进行讨论：（1）为了分析饱和激发造成荧光变化的非线性特性,通过调节激发光功率测量溶液的受激发射光谱,发现水体Raman散射强度与激发光强呈线性关系,而685 nm荧光强度出现饱和激发下的非线性变化。而且,随叶绿素浓度的增加,685 nm荧光的非线性趋势更为明显,Raman散射强度与激发光强的线性关系中斜率变小。数据分析表明,685 nm荧光数据拟合的4阶多项式和Raman散射效率值,可以定性地表征685 nm荧光的饱和程度。（2）考虑实际海洋激光雷达探测叶绿素浓度应用中存在饱和激发荧光非线性现象,为了分析荧光非线性对传统叶绿素浓度反演理论适用性的影响,在固定激发光强情况下对不同浓度叶绿素溶液的发射光谱进行测量。将激发光功率调节至52.00,80.70,132.10和197.30 mW·cm-2,获取相应激发光强下685 nm荧光与水体Raman散射的强度比值和叶绿素浓度之间的关系。实验表明,激发光强不变的情况下,685 nm荧光与水体Raman散射的强度比值,与叶绿素浓度仍满足线性关系。但是,在较高光强激发时,饱和激发造成的叶绿素荧光非线性变化,导致利用传统激光诱导荧光理论反演的叶绿素浓度值偏小。因此,需要对饱和激发下荧光非线性的影响进行修正,其关系为I_F/R=n_chl/C+C_F,修正值C_F不可忽略。另外,值得一提的是,修正关系中系统常量C随激发光强增加而增大。研究表明,饱和激发造成的荧光非线性,会对激光诱导荧光技术测量叶绿素浓度产生影响,但由于造成荧光非线性因素的复杂性,仅通过荧光数据拟合获得的多项式,无法定量说明其影响权重。然而,当激发光强不变时,可以实验测量获得基于激光诱导荧光原理的修正关系,从而准确反演叶绿素浓度。     

激光诱导水体频率上转换的荧光发射

用Nd：YAG的二倍频532 nm激光对几种不同水体的激光诱导荧光(LIF)光谱进行了测量,利用特征光谱荧光标记(SFS)技术指认出水体中溶解有机物(DOM)、叶绿素a(Chl a)及类胡萝卜素等物质的特征光谱带。指出在455 nm波长处具有较大强度的荧光峰是附属色素中抗氧化作用的类胡萝卜素(PPC)的贡献。提出了激光诱导PPC荧光频率上转换发射的动力学模型。     

Fluorescence Studies of Melanin by Stepwise Two-Photon Femtosecond Laser Excitation

Fluorescence of synthetic melanin in the solvents H₂O, KOH, ethylene glycol monomethyl ether, and dimethyl sulfoxide has been excited by two-photon absorption at 800 nm, using 120-fs pulses with photon flux densities of 10²⁷ cm^–2.S^–1. Compared to the one-photon (400-nm)-induced fluorescence of melanin, the overall spectral shape is red-shifted and shows a strong environment sensitivity. The decay of the two-photon-induced fluorescence (TPF) of melanin is three-exponential, with a shortest main component of about 200 ps. The results of the TPF studies in line with the unique light absorption property of melanin of a monotonously decreasing absorption spectrum between the near UV-region and the near infrared region indicate that the TPF is realized via stepwise absorption of two 800-nm photons. In comparison to the simultaneous absorption of two photons, the stepwise process needs lower photon flux densities to get a sufficient population of the fluorescent level. This stepwise process offers new possibilities of selective excitation of melanin in skin tissue in a spectral region where there is no overlap with any absorption of another fluorescent tissue component. The first results with different samples of excised human skin tissue (healthy, nevus cell nevi, malignant melanoma) suggest that fluorescence excited in this way yields information on malignant transformation.     

激光诱导水体中DOM的荧光猝灭特性分析

以355 nm激光为激发光源,在实验室中用激光诱导荧光(LIF)方法以不同浓度的腐殖酸为测量样品研究了水体中溶解有机物(DOM)的荧光猝灭特性。研究表明,随着腐殖酸浓度的增加,水拉曼散射强度逐渐减弱,当浓度为40 mg·L-1时,水拉曼散射信号几乎完全被DOM的荧光基态分子所吸收,而DOM的荧光强度随着浓度的增加,先是线性增加,当浓度为16 mg·L-1时,荧光强度达到最大,再继续增加腐殖酸浓度,荧光强度则缓慢降低。因此,通过对不同浓度下腐殖酸荧光猝灭特性的分析,可以更加有效的实现水体中DOM浓度的探测。     

水体中溶解有机物激光诱导荧光光谱分析方法

讨论了用激光诱导荧光(LIF)的方法分析水体中溶解有机物(DOM)的含量,利用拉曼散射信号对荧光光谱进行归一化处理,消除激发光强度和水体对荧光的二次吸收和接收条件等因素的影响,并给出了理论依据,由此依据得出了非线性浓度校准的数学模型。利用这个数学模型对实验数据进行非线性拟合,拟合的相关系数高于0.99。该浓度校准的数学模型,考虑到了水体对荧光信号的二次吸收以及溶液浓度的变化对二次吸收的影响,结果表明它可作为不同水体的通用浓度校准的数学模型对水体中的DOM进行定量分析。     

Fluorescence and Electronic Structure of the Laser Dye DCM in Solutions and in Polymethylmethacrylate

The photophysical properties and polarization of the fluorescence of the laser dye 4-dicyanomethylene-2-methyl-6-(p(dimethylamino)styryl)-4H-pyran (DCM) in solutions of different polarities and in polymethylmethacrylate (PMMA) at 293 and 77 K were investigated by stationary and pulsed fluorescent spectroscopy. Based on the data of polarized fluorescence, an oscillator model has been suggested, according to which the electronic absorption spectrum of DCM in the 240–500-nm range is formed by at least three electron transitions. The quantum yield of fluorescence _f increases linearly with increase in the polarity of a solvent in a toluene dimethylsulfoxide (DMSO) mixture from 0.08 (toluene) to 0.80 (DMSO). An increase of _f to 0.90 was also observed on increase in the rigidity of the medium by freezing a solution of DCM in n-propanol at 77 K or introducing of a dye to the polymeric matrix of PMMA at room temperature ( _f = 0.76). The fluorescence-decay kinetics of DCM in toluene, n-propanol, and PMMA at 293 K follows a biexponential law, whereas in n-hexane and vaseline oil at 293 K and in n-propanol at 77 K it follows a monoexponential law. The mechanisms underlying radiationless deactivation of the electron-excitation energy in solutions and in polymeric media are discussed.     

气相CBr2 自由基的产生及激光诱导荧光色散谱研究

利用双层流动反应管作为束源 ,研究了F与CH2 Br2 反应生成的CBr2 和Br2 的气相激光诱导荧光色散谱 ,将得到的谱线分别指定为CBr2 的 A(0 ,13,0 )→ X(0 ,v2 ″,0 ) (v2 ″ =1～ 6 )跃迁和Br2 的 B3 Π+ u → X1Σ+ g 跃迁 ,从光谱中首次得到气相CBr2 自由基基态弯曲振动频率ν2 ″ =2 15cm-1,实验确认了CBr2 自由基和Br2 是F +CH2 Br2 过程多步反应的产物     

不同环数芳香烃激光诱导荧光光谱研究

为了更好地区分测量小分子芳香烃,利用一台Nd∶YAG激光器提供能量为0.085 J·cm-2、波长为266 nm的入射光。针对苯、甲苯、萘、菲、蒽、芘和屈不同环数的芳香烃,使用激光诱导荧光法研究了单一芳香烃及不同芳香烃混合物的荧光光谱。结果表明,芳香烃的苯环数是荧光发射光谱的主要决定因素;相同苯环数不同结构的芳香烃对荧光光谱范围基本没有影响;由于266 nm波长的吸收效率差异,导致相同环数的芳香烃的荧光光强存在差异;而且吸收效率相近且浓度相同时,环数越大,荧光光强越强。随着芳香烃环数的增加,荧光光谱波段和峰值都出现从紫外波段向可见光波段红移的现象,同时吸收效率相近时,荧光光谱范围变宽;一环至四环芳香烃的较好的荧光光谱区分范围分别为275~320,320~375,375~425和425~556 nm。针对不同芳香烃混合物研究表明,由于辐射能量传递机制导致混合物中有3环或4环芳香烃存在时,紫外波段的光被损失,所以1环或2环芳香烃混入混合物后,混合物中的1环或2环荧光光谱不能被检测到,但荧光光谱强度增大;当混合物中只包含3环和4环芳香烃时,荧光发射光谱具有两种芳香烃的特点;当混合物中存在3环和4环芳香烃时,荧光发射光谱和各自的浓度相关,从而可以一定程度区分不同环数物质。