基于热红外发射光谱的岩石SiO2定量反演模型研究

利用野外测量21种地表岩石的高光谱发射率数据,进行包络线去除和归一化处理后,运用逐步回归法进行波段选择,分析了SiO2含量与包络线去除后特征波段发射率的定量关系。在此基础上,通过比较12种SiO2光谱指数,建立了定量反演SiO2含量的最优模型。结果表明:构建的SiO2光谱指数能有效预测SiO2含量,其中基于11.18和12.36μm波段的归一化SiO2光谱指数(normalization silicon dioxide index,NSDI)的预测能力最高;与回归模型相比,光谱指数更简单、实用;研究结果在岩石种类鉴定及SiO2含量的高精度提取方面有重要应用价值。     

150?快速热氮化SiO2膜的击穿特性

对具有器件质量的150?厚SiO₂膜经传统的长时间热氮化和高温快速热氮化后,研究了其击穿特性及其在高场强下的耐久力。研究结果表明,氮化后击穿场强的分布变窄,对栅电极面积的依赖性减弱,最大击穿场强略微下降。热氮化对高电场下SiO₂/Si界面稳定性和决定于时间的介质击穿均有改善。这种改善既取决于所加栅电压的极性,又强烈依赖于氮化工艺条件。根据电流传输机构,本文提出一种考虑了电荷积累、陷阱密度及其重心位置的击穿模型。 关键词：     

星载近红外高光谱CO2遥感进展

在应用需求的拉动和高光谱技术发展的驱动下,利用被动式星载近红外高分辨率光谱仪探测大气CO₂分子柱含量已成为一个相当活跃的研究领域。本文介绍了卫星遥感CO₂在科学和社会发展方面的基本需求,分析了被动遥感CO₂的优势和不足;对国际上最新的以美国OCO-2(2014年7月发射)和日本GOSAT(2009年1月发射)为代表的专项CO₂遥感任务进行了综述,包括仪器指标、观测模式和定标模式等方面;着重对OCO-2定标精度需求和多种在轨定标方式进行了阐述;从应用和数据处理角度,简要比较了光栅和傅里叶干涉探测技术探测CO₂的主要特点;最后对定量反演原理进行了概述,并对这一领域的未来发展进行了展望。     

基于高光谱热红外发射率光谱的地表岩石CaO含量定量估计

通过对西藏冈底斯山东段23种岩石固体样本的野外发射率光谱测量,分别分析了这些样本的CaO含量与热红外发射率原始光谱和一阶微分光谱的相关关系。在此基础上,建立了几种典型的回归模型,并对各种建模结果进行了比较。结果表明,利用高光谱热红外发射率光谱反演地表岩石CaO的含量是可行的;地表岩石CaO含量与热红外发射率光谱特征之间有较好的对应关系;在10.3～13μm波长范围内,岩石的发射率随CaO的含量增加而降低;相比原始发射率光谱,一阶微分光谱具有更好的预测效果。结果为遥感岩矿识别提供了一种新的思路。     

SiO2纳米线簇、C-Si-O纳米球的制备及形貌、红外光谱和光致发光光谱研究

以二茂铁和硅油作为催化剂和原料,利用高温裂解硅油为C,Si,O源,在常压N₂和H₂混合气氛的化学气相沉积管式炉中制备了大量直径为5—40 nm、长数百纳米的非晶SiO₂纳米线簇及粒径为100—300 nm的C-Si-O实心纳米球. 利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜对产物形貌进行表征.Fourier红外吸收谱显示出非晶SiO₂所具有的474,802和1100 cm^-1三个特征峰;SiO₂纳米线簇的光致发光光谱具有较强440 nm蓝光发光峰;而C-Si-O（原子数之比为1.13∶1∶2.35）纳米球具有奇特的红绿蓝（625,540,466 nm）三色光致发光谱. 关键词： 2纳米线簇')" href="#">SiO₂纳米线簇 C-Si-O纳米球 高温裂解 Fourier红外谱     

观测角度对岩石热红外光谱解混影响的实验研究

岩石定量遥感是矿产资源探测与地质环境监测的主要手段,光谱解混是岩矿定量遥感的重要方法.在实际应用中,由于卫星对地观测受地形起伏的影响,观测具有一定的角度,导致所测发射率光谱产生变异.但在目前的研究中,解混所采用的矿物端元光谱,是在实验室垂直试样表面观测得到的,忽略了观测角度对发射率光谱的影响,降低了光谱解混精度.因此,...     

ZnSe/SiO2复合薄膜光学常数与荧光光谱的研究

采用溶胶-凝胶工艺与原位生长技术，制备了ZnSe/SiO₂复合薄膜.X射线衍射分 析表明薄膜中ZnSe晶体呈立方闪锌矿结构.X射线荧光分析结果显示薄膜中Zn与Se摩尔比为1 ∶1.01—1∶1.19.利用场发射扫描电子显微镜观察了复合薄膜的表面形貌，结果表明复合薄 膜表面既存在尺寸约为400nm的ZnSe晶粒，也存在尺寸小于100nm的ZnSe晶粒.利用椭偏仪测 量了薄膜椭偏角Ψ，Δ与波长λ的关系，采用Maxwell-Garnett有效介质理论对薄膜的光学 常数、厚度、气孔率、ZnS 关键词： 2复合薄膜')" href="#">ZnSe/SiO₂复合薄膜 光学性质 椭偏光度法 荧光光谱     

SiO2脊形条波导热极化引起的电光效应

通过理论模拟对具有上覆盖层的SiO₂脊形条波导结构进行了优化，在此基础上利用微电子工艺制作了SiO₂脊形波导Mach-Zehnder型电光调制器，并进行热极化引起的电光和非线性效应的研究.热极化过程大幅增强了样品的电光及非线性效应，二次电光系数由热极化前的1.56×10^-22(m/V)²提高到热极化后的8.50×10^-22(m/V)²，极化后得到了0.093pm/V的线性电光系数，对热极化的物理机理进行了理论分析. 关键词： 电光调制器 2光波导')" href="#">SiO₂光波导 电光效应 热极化     

Ba10(PO4)4(SiO4)2∶Eu2+荧光体的光谱特性

采用高温固相法合成了荧光体Ba₁₀（PO₄）₄（SiO₄）₂：Ce³⁺和Ba₁₀（PO₄）₄（SiO₄）₂：Eu²⁺,研究了两种荧光体的光谱特性。结果表明,两者都呈现较强的宽带激发特征。根据同种基质中Eu²⁺和Ce³⁺两种离子光谱特征的相关性,通过测得的Ba₁₀（PO₄）₂（SiO₄）₂基质中Ce³⁺的光谱数据估算了Ba₁₀（PO₄）₂（SiO₄）₂：Eu²⁺中Eu²⁺的斯托克斯位移（ΔS）和激发能量,估算结果与Ba₁₀（PO₄）₂（SiO₄）₂：Eu²⁺样品的光谱分析结果十分吻合。Ba₁₀（PO₄）₂（SiO₄）₂：Eu²⁺可以同时被紫光和蓝光激发,发出偏白的绿光,可用作白光LED的荧光粉。     

(SiO2)nO2H4的红外振动光谱的理论研究

运用密度泛函理论,在6-31G(d)基组水平上,计算了纳米尺度的(SiO2)nO2H4链状、环状、笼状三种不同构型的红外振动光谱.对准一维的链状和环状结构,红外振动较强峰的频率随着长度的增加单调变化,显示了较强的尺寸依赖性;沿纳米线(环)轴向和垂直于轴向的振动模式,频率对尺寸的依赖关系相反,揭示了纳米材料的振动性质的各向异性.笼状结构由于构型的复杂性而使得其不具备准一维的特性,同时结构的对称性降低,红外振动模式数目增加.三种构型中二元环和硅羟基的振动以及笼状构型中硅氧四面体骨架的振动与实验上所观测到的振动峰相吻合.红外光谱方面的理论计算结果对实验合成的SiO2纳米材料的表征具有指导意义.     

热红外光谱的干旱区土壤含盐量遥感反演

干旱区土壤盐渍化已对生态环境构成严重威胁,通过遥感技术对土壤盐分含量进行定量反演具有重要意义。通过采集艾比湖流域的农田土壤和盐壳结晶,在室内配制成不同含盐量梯度（盐分占盐土比重：0.3%～30%）的土壤样品,利用102F FTIR光谱仪测量土壤样品的热红外光谱,并通过普朗克函数拟合得到土壤发射率数据。土壤发射率光谱曲线特征：不同含盐量土壤的发射率光谱曲线在形态和变化趋势上基本一致,发射率随含盐量增加而增大;盐分因子对Reststrahlen吸收特征有抑制作用,随着含盐量的增加,Reststrahlen吸收特征会减弱。通过发射率与含盐量相关性分析：土壤热红外发射率与盐分含量呈正相关关系,最大相关系数达到0.899,对应的波段为9.21 μm;8.2～10.5 μm是土壤盐分因子的最敏感波段。通过一元线性回归、多元逐步回归和偏最小二乘法建模分析比较,偏最小二乘法效果最佳,模型预测的R2达到0.958,RMSE为1.911%。选择ASTER,Landsat8和HJ-1B卫星传感器的热红外波段,进行发射率光谱模拟,通过相关性分析：ASTER的B10,B11和B12波段属于热红外光谱对盐分因子的敏感波段,与土壤含盐量相关性较高,相关系数分别为0.706,0.786和0.872。采用多元线性回归法建立基于ASTER热红外波段的土壤含盐量预测模型,模型预测的R2为0.833,RMSE为3.895%。结果表明,遥感传感器对土壤含盐量的预测能力,取决于传感器的光谱波段对盐分因子的敏感程度,通过卫星热红外遥感定量反演土壤含盐量是可行的,为干旱区土壤盐渍化遥感监测提供了新的途径和参考。     

基于可见光-近红外光谱的BIF磁性率确定方法研究

铁矿中磁性率是评价铁矿床工业价值和划分矿石工业类型的重要指标。传统的磁性率测定法存在工作量大、效率低、周期长的缺陷,成为经济、合理、高效开采铁矿资源的瓶颈问题。采用便携式地物光谱测试仪对辽宁省鞍钢集团鞍千矿业有限责任公司的BIF实验样品进行可见光-近红外光谱测试,分析了光谱特征,构建了比值指数(RI)、差值指数(DI)和归一化指数(NDI),并确定光谱指数与样品磁性率相关性最显著的敏感波段及对应的相关系数值;优选出与样品磁性率相关性最显著的比值指数(RI),构建实验样品磁性率的定量反演模型,并进行了验证。结果表明,三种光谱指数与样品磁性率敏感波段均位于935与1 050 nm,且该波段处的相关系数均达到0.9以上,其中比值指数与样品磁性率的相关性最高;基于比值指数构建的实验样品磁性率定量反演模型的预测误差为0.038,反演磁性率与实测磁性率的判定系数(R2)为0.964 5,预测结果比较理想。为确定BIF的磁性率提供了一种新方法,该方法具有工作强度小、经济、高效、便捷的优点,且对遥感找矿具有一定指导意义。     

超低密度SiO2气凝胶的制备研究

超低密度的SiO2气凝胶是一种经典的三维网状纳米多孔材料,已经广泛应用于如保温隔热、吸附等多种领域。以四甲氧基硅烷(TMOS)为硅源,采用酸碱两步法,利用乙醇超临界干燥技术制备了超低密度的SiO2气凝胶,分别利用SEM\TEM\BET等表征手段对该气凝胶进行了一系列的研究,发现当其密度为0.6 mg/cm3时,气凝胶拥有最佳的综合性能。该种气凝胶具有超低密度、高比表面积、加工成型性好、制备周期短等优点,有望在激光惯性约束聚变实验中作为冷冻靶发挥巨大的作用。     

基于NIR-Red光谱特征空间的作物水分指数

水分含量是表征作物水分胁迫生理状况的重要指标,及时有效地监测作物水分含量对于评估作物水分亏缺平衡,指导农业生产灌溉具有重要意义。基于NIR-Red二维光谱特征空间,尝试构建一种新的作物水分监测指数PWI来估算作物水分含量。以冬小麦作物植被水分含量估算为尝试对象。首先,利用地面实测小麦冠层高光谱数据,结合对应卫星光谱响应函数,模拟当前常用卫星HJ-CCD和ZY-3多光谱数据;然后,对基于NIR-Red二维光谱特征空间的现有植被指数PDI(垂直干旱指数)和PVI(垂直植被指数)进行改进,通过比值变换的方法构建新的指数PWI来估算冬小麦植株含水量(VWC)。结果显示：基于模拟的HJ-CCD和ZY-3卫星宽波段多光谱数据生成的PWI估算小麦VWC具有良好的效果,R2分别达到0.684和0.683, 均达到了极显著水平。利用检验样本得到冬小麦VWC估算的R2和RMSE分别为0.764和0.764,3.837%和3.840%,这表明应用提出的新指数PWI估测作物含水量具有一定可行性。同时,也为当前利用主要国产卫星遥感数据HJ-CCD和ZY-3开展作物水分遥感监测应用提供了一种新方法。     

基于长波红外光谱的热态锻件温度场测量方法研究

提出一种长波红外光谱的温度场测量方法。将谱色测温原理与三级Fabry-Perot(FP)型Liquid Crystal Tunable Filter(LCTF)相结合,并对测温理论模型中三组非线性相关方程组所得的解进行了优化,以进一步减小误差,使测量值更加客观、真实;然后运用液晶双折射可调谐滤光原理,制作了三级FP型LCTF滤光系统,该系统在一定的长波红外光谱范围内实现了波长的任意调谐,从而保证测温系统的响应快速、准确。该方法测温前无需知晓被测物发射率,且能有效抑制背景光辐射和环境光源对测温精度带来的影响,保证了测温结果的准确性。最后通过matlab仿真软件验证了滤光系统所得红外光谱符合系统设计要求,并通过实验验证了该测温方法的可行性,测温准确性较之传统的单波段红外热像仪得到了提高。     

一种基于差值指数的颗粒物PM2.5浓度反演新方法

从分析对颗粒物PM_2.5敏感的光谱特性入手,提出了一种基于差值指数的颗粒物PM_2.5浓度反演新方法。使用Avafield-1光谱仪(测量范围300～1 100 nm)测量了典型地物植被、土壤在不同的颗粒物PM_2.5污染条件下的光谱曲线,发现颗粒物使得植被和裸土的光谱曲线在红光波段反射率增加,在近红外波段反射率下降,且其变化量较为稳定,因此使用对颗粒物敏感的红光波段和近红外波段,构建差值指数(difference index,DI)以表征颗粒物PM_2.5的浓度变化。以北京市为研究区,选择TM影像,求取差值指数,结合北京市及周边地区地面空气质量监测站提供的PM_2.5逐时数据,反演了北京市的颗粒物PM_2.5的浓度。结果表明,2016年3月1日(监测站PM_2.5浓度均值为105.8)预测模型相关系数r为0.796,精度表现良好,12月14日(监测站PM_2.5均值为15.8)预测模型相关系数r为0.628,即颗粒物污染程度较低情况下,差值指数模型预测精度低于颗粒物污染程度较高的情况,分析原因是颗粒物浓度较低时,由颗粒物引起的地物光谱特征变化比较不明显,造成差值指数模型精度较低。由于空气质量为重度及严重污染时,获取的遥感影像质量较差,影响颗粒物浓度反演,因此该方法适合轻度、中度污染情况下的颗粒物PM_2.5浓度反演。该方法获取污染数据简单,反演结果空间分辨率较高(30m),且可根据需要选取包含敏感波段数据的遥感影像用以获取不同时间、空间分辨率的颗粒物PM_2.5浓度分布,具有广泛的应用前景。     

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根据垂直扫描干涉技术结合样品折射率与密度间的依赖关系,建立了低密度SiO2泡沫微球密度的检测方法,用Lorentz-Lorenz和Gladstone-Dale公式分析了SiO2泡沫微球折射率与密度间的依赖关系。实验结果和测量误差估计表明,利用垂直扫描干涉技术并结合Gladstone-Dale分析方法,可实现对低密度SiO2泡沫微球密度的精密检测,其测量误差好于5%。     

表面活性剂辅助二氧化硅纳米颗粒在非水基液中的分散研究

研究了粒径10~100 nm的二氧化硅纳米颗粒在非水基液中的表面活性剂辅助分散。结合颗粒表面特定官能团结构,针对性选择了合适的表面活性剂,氢键桥梁作用和长链分子空间位阻作用抑制了颗粒团聚行为。当表面活性剂体积分数6%的时候,动态光散射测试结果表明颗粒中位尺度30.2 nm,与透射电镜测试结果吻合,展现了良好的分散性。     

基于Ni电极和ZrO_2/SiO_2/ZrO_2介质的MIM电容的导电机理研究

研究了基于Ni电极和原子层淀积的ZrO_2/SiO_2/ZrO_2对称叠层介质金属-绝缘体-金属(MIM)电容的电学性能.当叠层介质的厚度固定在14nm时,随着SiO_2层厚度从0增加到2nm,所得电容密度从13.1 fF/μm~2逐渐减小到9.3fF/μm~2,耗散因子从0.025逐渐减小到0.02.比较MIM电容的电流-电压(I-V)曲线,发现在高压下电流密度随着SiO_2厚度的增加而减小,在低压下电流密度的变化不明显,还观察到电容在正、负偏压下表现出完全不同的导电特性,在正偏压下表现出不同的高、低场I-V特性,而在负偏压下则以单一的I-V特性为主导.进一步对该电容在高、低场下以及电子顶部和底部注入时的导电机理进行了研究.结果表明,当电子从底部注入时,在高场和低场下分别表现出普尔-法兰克(PF)发射和陷阱辅助隧穿(TAT)的导电机理;当电子从顶部注入时,在高、低场下均表现出TAT导电机理.主要原因在于底电极Ni与ZrO_2之间存在镍的氧化层(NiO_x),且ZrO_2介质层中含有深浅两种能级陷阱(分别为0.9和2.3 eV),当电子注入的模式和外电场不同时,不同能级的陷阱对电子的传导产生作用.