土壤湿度对多环芳烃荧光特性的影响

荧光光谱技术已被用于检测土壤中多环芳烃。但土壤湿度对多环芳烃的荧光强度产生很强的干扰,这对于荧光光谱技术的土壤多环芳烃快速实时检测技术的发展无疑是一种挑战。为了研究土壤湿度对多环芳烃荧光特性的影响,分别配置了八个不同湿度(含水量5%～40%,间隔5%)的菲土壤样品。采用美国PE公司的LS-55荧光分光光度计对不同湿度含量的菲土壤样品进行了检测,得到不同湿度含量下的一维动态荧光谱,以土壤湿度为外扰,研究了其二维相关荧光光谱特性,发现菲土在386,408和432 nm处荧光强度随着土壤中湿度的增大而增强,而333 nm处瑞利散射光强度却在减小,提出通过建立菲荧光强度、瑞利散射光强度与土壤湿度之间的关系,有可能实现土壤湿度对菲荧光强度影响的校正。同时,也研究了土壤湿度对定量分析菲浓度标准曲线的影响,指出土壤湿度极大影响着精准定量分析菲浓度标准曲线的建立。     

ZnS：Mn/SiO2量子点的表面聚乙烯吡咯烷酮修饰及其应用于海水中铅离子检测

制备了二氧化硅壳层修饰的ZnS：Mn量子点,基于聚乙烯吡咯烷酮（PVP）与二氧化硅表面硅羟基的作用,在纳米复合微粒表面进行了PVP的修饰,得到了在海水中荧光性能及胶体稳定性良好的ZnS：Mn/SiO₂/PVP 量子点。在Pb²⁺对所制备纳米微粒具有荧光猝灭效应的基础上,建立了用ZnS：Mn/SiO₂/PVP 量子点作为荧光探针检测海水中微量铅离子的新方法。研究表明,量子点浓度为10^-3 mol/L时,海水中离子浓度在10~100 μmol/L范围内与ZnS：Mn/SiO₂/PVP量子点荧光猝灭强度呈良好的线性关系,相关系数为0.994 6,检出限为8×10^-7 mol/L。     

水化学离子对溶解有机物三维荧光光谱影响及分类预处理方法

三维荧光光谱在水环境原位监测领域具有广阔的应用前景。但由于其预处理方法简单,不能完全排除水环境中水化学离子的干扰,会降低水质识别结果的准确性。目前尚无相关研究对这种干扰情况进行分类。为定量解释天然水环境中水化学离子对溶解性有机质(DOM)荧光特性的干扰,本研究以腐殖酸为研究对象,设置不投加离子为对照,其他样品中分别投加3种离子浓度(1～100mg·L^-1)的9种水化学离子(Na⁺、 Cl^-、 NO^-₃、 Ca²⁺、 Mg²⁺、 K⁺、 CO₃^2-、 HCO^-₃、 SO₄^2-)。通过平行因子法和区域积分法对不同离子浓度下DOM荧光光谱数据进行解析,得到水化学离子对DOM荧光特性(荧光区域积分、组分最大荧光强度、荧光参数)的影响。根据对荧光特性的影响程度,采用系统聚类分类方法,将水化学离...     

ZBLAN玻璃中Pr3+掺杂离子3P0和1D2能级的发光特性和寿命

对ZBLAN氟锆酸盐玻璃中Pr³⁺掺杂离子³P₀和¹D₂能级的寿命和发光特性进行了较详细的光谱学研究。首先测量了两种掺杂浓度(质量分数分别为1×10^-3,5×10^-3)的Pr³⁺:ZBLAN玻璃的吸收光谱,然后运用时间分辨激光光谱技术测量了³P₀和¹D₂能级在激光单光子共振激发下的荧光发射谱和能级寿命。将不同荧光发射谱带的强度和文献报道的Judd Ofelt理论计算辐射跃迁几率数值做了比较分析,证明了文献中理论计算结果的可靠性。由于浓度猝灭效应,在相同的激发条件下,掺杂浓度为1×10^-3样品的荧光发射强度明显大于5×10^-3样品的荧光发射强度。但是从我们的测量结果看,掺杂浓度对³P₀和¹D₂ 的能级寿命值无显著影响。掺杂浓度为1×10^-3时,Pr³⁺离子³P₀和¹D₂能级的寿命值分别为46,322μ_s。     

Er3+/Yb3+共掺锗碲酸盐玻璃的光谱性质及Judd-Ofelt理论分析

用高温熔融法制备了一种Er³⁺/Yb³⁺共掺的70TeO₂-5Li₂O-10B₂O₃-15GeO₂玻璃,测试和分析了其热稳定性、吸收光谱、荧光光谱以及红外吸收谱。应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃中Er³⁺的强度参数、自发辐射跃迁几率、辐射寿命以及荧光分支比,同时比较了OH^-的存在对玻璃发光特性的影响。结果表明:这种玻璃具有较好的热稳定性,较宽的荧光半峰全宽和较大的受激发射截面,是一种较为合适的宽带光纤放大器的基质材料,OH^-的存在使得Er³⁺离子的荧光强度降低,荧光寿命减小。     

基于芘功能化核壳型磁性二氧化硅纳米微球的荧光传感器及其对水溶液中汞离子的检测和去除

通过溶剂热、溶胶-凝胶和共嫁接技术开发制备了一种基于芘功能化的核壳型磁性二氧化硅纳米微球的可回收汞离子光学传感器。相对于其他竞争金属离子,获得的多功能纳米微球对Hg²⁺具有良好的荧光传感性能和选择性。多功能微球的荧光强度与Hg²⁺浓度之间显示出良好的Stern-Volmer线性关系（R²=0.998 3）,其检测限为2.3×10^-8 mol·L^-1。该材料对汞离子的荧光响应具有可逆性,利用EDTA溶液处理可实现多次重复使用。此外,芘功能化的磁性二氧化硅纳米微球可以有效地除去水溶液中的Hg²⁺,并且通过施加外部磁场可实现简单快速的分离。上述结果表明,这种功能化核壳型磁性二氧化硅微球在同时检测和去除环境污染物方面具有良好的发展前景与应用潜力。     

不同Yb掺杂量的Yb:Y3Al5O12晶体的光谱分析

采用提拉法生长了Yb³⁺掺杂量分别为5.4at%, 16.3at%, 27.1at%, 53.6at%和100at%的Yb:Y₃Al₅O₁₂晶体.系统地表征和分析了Yb³⁺掺杂量对晶体吸收光谱和荧光光谱的影响.随着Yb³⁺掺杂量的增加，各峰值吸收系数呈线性增加的趋势.应用Smakula公式计算了各吸收峰对应的振荡强度，并分析了Yb³⁺掺杂量对振荡强度的影 关键词： 吸收光谱 荧光光谱 自吸收 浓度猝灭     

基于荧光光谱的多环芳烃定量分析方法研究

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)由于具有毒性、遗传毒性、突变性和致癌性,会对生态环境及人体健康造成诸多危害。荧光光谱法由于灵敏度高、选择性好和完整程度好等优点已广泛用于PAHs的检测。腐殖酸在环境中常与PAHs共存,由于其荧光特性严重影响了PAHs的精确检测,因此研究二者混合物中PAHs的定量分析至关重要。以典型PAHs苯并[g, h, i]苝为研究对象,对其与腐殖酸的混合物进行荧光检测,通过偏最小二乘法建模对混合物中PAHs进行定量分析。实验结果表明,预测集样本的决定系数R²为0.967 8,预测均方差RMSE为0.002 4 mg·L^-1,达到了较好的预测效果。     

Yb3+/Er3+共掺杂TeO2-WO3-ZnO玻璃的光谱性质

制备了Yb³⁺/Er³⁺共掺杂的TeO₂-WO₃-ZnO玻璃,测量了Er³⁺在玻璃中的吸收光谱和970nmLD激发下的荧光光谱、荧光寿命和上转换光谱.计算了Yb³⁺/Er³⁺间的能量传递效率和Er³⁺离子1.5μm波段的吸收截面、发射截面,并研究了其荧光强度和上转换发光与Yb³⁺掺杂浓度间的关系.结果表明,Yb³⁺共掺杂可明显提高Er³⁺离子1.5μm发射的荧光强度,实验所得Yb³⁺离子的最佳掺杂浓度为Er³⁺离子浓度的3倍,在7.28×1020ions/cm³左右.Er³⁺离子1.5μm发射的荧光半峰全宽为67～72nm;上转换红、绿光均为双光子过程,随Yb³⁺掺杂浓度的增加,上转换红、绿光强度均增强.     

Tm3+掺杂锗铌酸盐玻璃及其红外光谱特性

用高温熔融法制备了相同质量百分比浓度4%Tm₂O₃掺杂浓度下(90-x)GeO₂-xNb₂O₅-10Na₂O(其中数字为摩尔百分比x=1,2,4,6,8)以及Tm₂O₃掺杂浓度分别为质量百分比1%,2%,3%,4%下86GeO₂-4Nb₂O₅-10Na₂O(其中数字为摩尔分数)系列玻璃.研究了Nb₂O₅组分对玻璃热稳定性,荧光强度和J-O参数的影响.应用Judd-Ofelt理论,计算了Tm³⁺离子在Nb₂O₅浓度不同时的J-O强度参数(Ω₂,Ω₄,Ω₆)及Tm³⁺离子各激发态能级的自发跃迁概率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.根据McCumber理论,计算了Tm³⁺离子能级³F₄→³H₆(1.8 μm)跃迁的吸收截面和受激发射截面.从获得的吸收截面、发射截面与离子掺杂浓度计算了1.8 μm荧光波段的增益截面曲线.在808 nm波长光的激发下,研究了Tm³⁺掺杂玻璃在1.47与1.8 μm附近的荧光特性.发现当Tm₂O₃掺杂浓度为质量百分比3%时,在1.8 μm处的荧光强度达最大,然后随着掺杂浓度的增大,其荧光强度反而降低;当Nb₂O₅摩尔分数含量大约在2%时,Tm³⁺在1.8 μm处的荧光强度最强.并讨论了Nb₂O₅组分变化对玻璃结构与光谱特性的影响情况. 关键词： 3+掺杂锗铌酸盐玻璃')" href="#">Tm³⁺掺杂锗铌酸盐玻璃 红外光谱性质 交叉弛豫 2O₅')" href="#">Nb₂O₅     

一种Salen型荧光探针对镁(Ⅱ)离子的选择性识别

研究了Salen类型的荧光探针N,N'-二(2-羟基-1-萘甲醛)-l,2-苯二胺(NAPPDIH)对Mg²⁺的选择性响应。荧光和紫外光谱滴定实验显示NAPPDIH与Mg²⁺能够以1:1的化学计量比形成配合物。NAPPDIH与Mg²⁺结合后,溶液的荧光强度显著增强,紫外可见吸收光谱红移,肉眼可观测到溶液的浅黄色迅速加深。与其他金属离子相比,Mg²⁺显示唯一的荧光增强。此外,在3.0×10^-6~5.0×10^-5 mol·L^-1 范围内,Mg²⁺的浓度与荧光强度呈良好的线性关系。因此,NAPPDIH可用于Mg²⁺的快速检测。     

TeO2-ZnO-Na2O-K2O玻璃中Er3+离子掺杂浓度对其发光及荧光寿命的影响

测量了不同掺杂浓度下Er³⁺离子在碲酸盐玻璃中的吸收光谱、发射光谱和Er3+离子的荧光寿命，计算了Er³⁺离子的发射截面σ_e,分析 了Er ³⁺离子掺杂浓度对其发光强度和荧光寿命的影响.结果表明，Er³⁺离子掺 杂浓度较低时，对其荧光强度和荧光寿命没有显著的影响；掺杂浓度高时，出现了浓度猝灭 效应，使Er³⁺离 子荧光光强度降低，荧光寿命下降.实验确定了掺杂浓度最优值，同时对浓度猝灭机制进行 了分析. 关键词： 碲锌碱玻璃 3+离子')" href="#">Er³⁺离子 掺杂浓度 发光和荧光寿命     

铀元素的激光诱导击穿光谱测量分析

为促进LIBS技术在微量重金属元素检测以及核污染检测领域的应用,提高检测灵敏度和准确性,采用了激光双脉冲LIBS技术和光电双脉冲LIBS技术,分别对土壤和二氧化硅中的铀元素进行分析。首先,对激光脉冲能量、电压和采集延时等参数进行优化,提高铀元素特征谱线的强度和信噪比;然后在优化实验参数条件下,对含不同浓度铀元素的土壤样品和二氧化硅样品进行激发;选取UII 367.01 nm、 UII 454.36 nm两条铀元素的特征谱线作为分析线,通过铀元素浓度与特征谱线强度的线性关系,建立定标曲线。双脉冲激光激发条件为：激光脉冲1作为预脉冲,主要参数为1 064 nm, 90 mJ, 9.2 ns,激光脉冲2作为再加热脉冲,主要参数为355 nm, 50 mJ, 8 ns,两个脉冲的时间间隔800 ns,光谱采集相对第二个脉冲延时1μs,得到铀元素在土壤和二氧化硅两种样品中的浓度检测下限分别为572和110 mg·kg^-1,拟合优度值R²分别为0.958和0.999。在光电双脉冲激发条件下,激光脉冲作为预脉冲,主要参数为355 nm, 50 mJ, 8 ...     

基于拉曼光谱的水溶性磷定量分析

土壤磷素是植物最重要养分之一。磷素在土壤中动态性强，检测困难，在可见-近红外光谱范围没有明显吸收波段，因此研究基于其他光谱手段的磷素快速检测方法对于发展精细农业和智慧农业具有重要意义。拉曼光谱具有受水分干扰小，样本预处理小、与红外光谱信息互补等特点，国内外很多学者尝试了应用拉曼光谱对土壤磷素的检测。但是，拉曼信号弱，稳定性差，制约了拉曼光谱在土壤检测方面的应用。为进一步弄清拉曼光谱与磷素的定量关系，采用水溶性磷(KH₂PO₄)为研究对象，研究了不同磷浓度的KH₂PO₄溶液对拉曼光谱产生的影响。采用移动平均(MA)、 MA+基线校正(BL)、 MA+标准正态变量(SNV)、 MA+多元散射校正(MSC)对原始光谱(RS)进行预处理，分析了低浓度(0.02～5 g·L^-1)与高浓度(5.21～93.87 g·L^-1)区间KH₂PO₄拉曼光谱的变异特性及其与磷浓度之间的关系，建立了磷浓度含量的预测模型。结果表明：(1)...     

基于二维相关荧光谱土壤中PAHs检测方法研究

传统荧光光谱技术已被用于土壤中多环芳烃(PAHs)的检测,但由于土壤体系的复杂性、PAHs污染物的多样化和微量化,传统的荧光光谱技术无法有效提取土壤中PAHs的特征信息。为了解决上述问题,提出并建立一种基于二维相关荧光谱土壤中多环芳烃的检测方法。以土壤中典型的多环芳烃蒽和菲为研究对象,配置38个蒽菲混合标准土壤样品(蒽和菲的浓度范围均为0.000 5～0.01 g·g-1),在激发波长265～340 nm,发射波长350～500 nm范围内采集了所有样品的三维荧光谱。以激发波长为外扰,对外扰变化的动态一维荧光谱进行相关计算,得到每一样品的同步二维相关荧光谱。研究了浓度均为0.005 g·g-1蒽菲混合土壤样品的三维荧光谱和同步二维相关荧光谱特性,在同步谱主对角线398,419,444和484 nm处存在自相关峰,其中,398和484 nm荧光峰来自土壤中的菲,419和444 nm荧光峰来自土壤中的蒽;在主对角线外侧,蒽和菲两组荧光峰之间存在负的交叉峰,进一步验证了其来源不同;同时,在(408,434) nm和(434,467) nm处出现交叉峰,其中408和434 nm荧光峰来自土壤中的菲,467 nm荧光峰来自土壤中的蒽。指出与三维荧光谱表征的信息相比,二维相关荧光谱不仅能提取更多的特征信息(408和467 nm的特征峰在三维荧光谱中未被表征),而且还能提供荧光峰之间的相互关系,对其来源进行有效解析。在上述研究二维相关荧光谱特性的基础上,基于同步相关谱矩阵(38×151×151)建立了定量分析土壤中蒽和菲污染物浓度的多维偏最小二乘(N-PLS)模型,对蒽的校正和预测相关系数分别为0.986和0.985,校正均方根误差(RMSEC)和预测均方根误差(RMSEP)分别为4.33×10-4和5.55×10-4 g·g-1;对菲的校正和预测相关系数分别为0.981和0.984,RMSEC和RMSEP分别为5.20×10-4和4.80×10-4 g·g-1。为了比较,基于三维荧光光谱矩阵(38×16×151)建立了定量了分析土壤中蒽和菲的N-PLS模型,对蒽的校正和预测相关系数分别为0.981和0.972,RMSEC和RMSEP分别为5.09×10-4和6.74×10-4 g·g-1;对菲的校正和预测相关系数分别为0.957和0.956,RMSEC和RMSEP分别为7.36×10-4和7.77×10-4 g·g-1。指出,对于土壤中的蒽和菲检测,基于二维相关荧光谱的N-PLS模型的相关系数r,RMSEC和RMSEP都要优于基于三维荧光谱的N-PLS模型。研究结果表明：所提出和建立的方法-二维相关荧光谱直接检测土壤中PAHs污染物不仅可行,而且能提供更好的分析结果。该研究为激光诱导荧光结合相关谱技术现场直接检测土壤中多环芳烃污染物提供了理论和实验基础,具有较好的应用前景。     

高Yb3+/Er3+掺杂的磷基有源光纤材料的光谱性质

研究了Yb³⁺/Er³⁺共掺60P₂O₅-15BaO-10Al₂O₃-5ZnO-10R₂O（R=Na,K）以P₂O₅为主体的磷基有源光纤材料的光谱性质,以及不同Yb³⁺/Er³⁺掺杂浓度对光谱性质的影响规律。当Er³⁺浓度为9.100×10¹⁹/cm³、Yb³⁺的掺杂浓度为5.407×10²⁰/cm³、Yb³⁺/Er³⁺浓度比为6：1时,玻璃样品在1 531 nm处的受激发射截面最大,为6.17×10^-21 cm²。同时,其荧光寿命为9.73 ms,荧光半高宽为53.16 nm,发射截面与半高宽的乘积为3.28×10^-32 m³,综合性能最佳。     

基于3D荧光光谱分析和多维偏最小二乘的PAHs浓度优化检测

多环芳烃(PAHs)具有强致癌性,威胁人类身体健康。在复杂水质检测环境中,利用荧光光谱检测PAHs浓度时,由于测量光谱中存在瑞利散射影响,使得PAHs光谱信号包含明显的非平稳噪声,常用的多次采样求均值法容易使PAHs光谱存在明显的测量误差,导致PAHs检测精度下降。为此,提出了一种基于3D荧光光谱分析和多维偏最小二乘(N-PLS)的PAHs浓度优化检测方法,首先分析了菲、芴、苊与荧蒽4种PAHs溶液的光谱特性,通过拟合散射带数据点值消除光谱中的瑞利散射噪声,同时尽可能地保留原光谱信息。提取4种PAHs光谱的均值、方差和一维边际分布等特征参数,利用聚类分析方法对其光谱数据做样本分类,将相似光谱数据样本进行合并;然后根据校正集的光谱信号与不同PAHs浓度之间的关系,建立N-PLS模型,对各类PAHs的浓度进行预测分析,并且验证PAHs浓度与光谱数据荧光强度的关系;最后利用双线性分解对浓度残差进行修正,对含有各类PAHs的水溶液与实际水样进行浓度残差验证,分析了不同参数下PAHs的预测误差。实验结果表明,溶剂菲有2个明显的荧光峰值,激发与发射波长分别为285/245和315/345 nm;芴与荧蒽均存在6个明显的荧光特征峰值,分别为265/255,325/345,335/325,365/355,385/395和405/415 nm,且与其他PAHs的荧光峰值相距较远; 溶液苊在发射波长300~485 nm的范围内存在连续波峰,且对应激发波长在255~360 nm范围内;N-PLS方法对不同水质环境下的PAHs预测误差较小,其中菲与芴均方根误差均小于0.4 μg·L-1,相对误差小于6%,苊与荧蒽均方根误差均小于1.0 μg·L-1,相对误差均小于9%。对4种不同的PAHs在河流中的扩散趋势进行了仿真分析,确定出了其扩散程度,其中芴与菲扩散速率约为51 mg·L-1,苊与荧蒽扩散速率为21 mg·L-1,且扩散速率在一定范围内呈线性增长趋势,PAHs与其浓度之间符合朗伯比尔定律的线性关系; 通过不同迭代次数下N-PLS方法的均方根误差分析,得到了均方根误差精度最高时的迭代次数;对比了不同主因子数时N-PLS方法对PAHs预测的适应度与相关系数,结果表明当主因子数为3时,适应度可达96.5%,此时N-PLS预测模型效果最佳。相比其他检测方法,本文方法检测精度较高,回收率较好,具有较强的鲁棒性。     

多元散射校正在荧光谱分析中的应用研究

针对废水中氨基酸荧光分析过程中光谱数据去噪声处理过程,提出了基于多元散射校正思想建立相对荧光强度与浓度关系模型的方法,建立了荧光测量中多波段波谱系列线性模型。研究结果表明,实验数据进行线性拟合,色氨酸呈现出良好线性关系,通过多元散射校正方法进行光谱数据处理,有效降低了散射及测量环境噪声的影响,提高了光谱数据的信噪比,校正后数据更加准确的表征了色氨酸相对荧光强度与浓度数据之间的线性相关性。建立的多波段波谱系列线性模型为现场检测仪器研制过程中滤波片的选择及混合溶液的在线解析提供了理论依据。     

近紫外光激发黄色荧光粉Ba3Y4O9：Dy3+的制备及发光特性

通过高温固相法合成了一系列Ba₃Y_4-xO₉：xDy³⁺荧光粉材料。利用X射线粉末衍射、荧光光谱和荧光寿命对样品进行了表征。实验表明,样品的激发光谱由一系列线状峰组成,峰值分别位于328,355,368,386,427,456,471 nm。在355 nm激发下,荧光粉在490 nm（⁴F_9/2→⁶H_15/2）和580 nm（⁴F_9/2→⁶H_13/2）处有很强的发射,发射光谱的色坐标位于黄光区域。研究了不同Dy³⁺掺杂浓度对样品发光性质的影响,发现样品的发光随着Dy³⁺浓度的增大而增强,但光谱形状基本保持不变,表明Dy³⁺占据了基质中低对称性的Y³⁺格位。当Dy³⁺摩尔分数x=0.08时出现发光强度猝灭现象,浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。样品的发光寿命随着Dy³⁺浓度的增大逐渐减小,进一步证明了Dy³⁺离子之间存在着能量传递现象。Ba₃Y₄O₉：Dy³⁺荧光粉的发光位于黄光区域,有较好的热稳定性,是潜在的白光LED用荧光粉材料。     

Tm3+/Ho3+共掺镓铋酸盐玻璃1.47μm发光特性和能量传递的研究

报道了Tm³⁺/Ho³⁺共掺的镓铋酸盐玻璃14Ga₂O₃-25Bi₂O₃-20GeO₂-31PbO-10PbF₂玻璃1.47μm(S波段)发光和能量传递特征，应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃的强度参数Ω_t(t=2，4，6)，自发辐射概率A、荧光分支比β，荧光辐射寿命τ等各项光谱参数以及有效荧光线宽Δλ_eff和峰值发射截面σ^peak_e.通过测量荧光光谱和荧光寿命研究了Ho³⁺离子掺杂浓度对Tm³⁺离子1.47μm波段发光性能的影响，分析了Tm³⁺和Ho³⁺之间的能量传递过程.结果表明一定浓度内Ho³⁺的共掺迅速降低了Tm³⁺：³F₄能级的粒子数，而对³H₄能级粒子数影响不大，从而降低了³F₄和³H₄能级间布居数反转的难度，极大地提高了1.47μm发光效率.研究表明镓铋酸盐玻璃是适用于S波段光纤放大器的一种潜在基质材料，而掺杂一定浓度的Ho³⁺离子有利于提高Tm³⁺离子在1.47μm波段的发光效率. 关键词： 重金属氧化物玻璃 光谱性质 3+/Ho³⁺离子')" href="#">Tm³⁺/Ho³⁺离子 能量传递