单色仪的定标实验中汞光谱两条谱线的补充标定

讨论了普通物理光学实验有关教材中单色仪定标实验中定标所依据的汞光谱谱线标定问题，通过实验确定了实验可以明显观察到而未能标定的谱线，对原有教材有关内容给出了必要的补充。     

偏振型干涉成像光谱仪谱线位置定标方法的研究

论述了偏振型干涉成像光谱仪的工作原理, 针对复原光谱谱线位置漂移问题, 提出了原理修正和数据处理两种具有代表性的实验室谱线位置定标方法, 给出了定标结果及对比分析. 原理修正方法从干涉型成像光谱仪的参数选择着手, 分析了产生谱线位置漂移的原因, 针对复原谱线位置随行变化的问题, 给出了修正方案, 使得谱线位置精度明显提高; 对于给定的四组激光器标准波长, 谱线位置均方根误差由定标前的28.3914下降至5.5371, 该方法对干涉型成像光谱仪具有普适性, 且其定标参数对分析仪器指标提供了便利. 数据处理方法弥补了原理修正定标存在的数据量大、短波定标效果弱等弊端, 谱线位置均方根误差下降至0.9178, 该方法实施简单, 对不同的输入波长, 所取不同行的数据用统一的表达式进行修正. 该方法化繁为简、间接定标的思想具有一定的借鉴价值. 该研究为偏振型干涉成像光谱仪的设计、研制、调试和工程化提供了重要的理论依据和实践指导.     

基于谱线匹配技术的星载成像光谱仪星上光谱定标方法研究

介绍了一种基于谱线匹配技术的星上光谱定标方法,该定标方法选取大气吸收线作为匹配谱线,采用相关系数法作为匹配结果判定条件标进行光谱定标。为模拟星上定标过程,将谱线匹配技术应用于振动试验后的成像光谱仪,振动试验可以模拟成像光谱仪在升空过程中受到的振动。星上光谱定标包括成像光谱仪分辨率的确定、面阵探测器光谱维和空间维像元中心波长的定标。由定标结果可知,振动试验后光谱仪分辨率为0.40 nm,与振动试验前相比没有发生变化;光谱维像元中心波长向长波偏移0.08 nm(小于一个像元);空间维像元光谱弯曲(光谱smile) 向短波方向弯曲,最大弯曲值为0.96 nm,近似于振动试验前光谱弯曲值。由此验证了谱线匹配技术进行星上光谱定标的可行性。     

温度对某机载成像光谱仪谱线漂移的影响

为了研究温度对机载成像光谱仪谱线漂移的影响,分析了机载环境下仪器温度载荷的特点、作用机理和表现形式,研究了光谱仪的谱线漂移特性。根据机载环境下温度载荷特点,利用有限元法,结合最小二乘法和坐标转换法,计算了光学系统各镜面在温度载荷作用下面形变化和刚体位移。对变形后的光学系统进行了光线追迹,研究了其谱线漂移特性。通过热光学实验和飞行成像期间光谱定标实验验证了理论分析。热光学实验表明,在±10℃温度变化范围内,谱线在光谱方向仅发生整体平移,没有拉伸或压缩效应。在飞行期间的定标实验中,其平均谱线偏移量为0.248 nm,满足定标精度的1/3(定标精度为1 nm)要求。后续成像不需要再进行光谱定标或光谱修正。     

C-Fe谱线干扰修正对飞灰含碳量LIBS测量的影响

在燃煤电厂,飞灰含碳量是直接反映锅炉燃烧效率的重要指标,控制含碳量水平和低氮燃烧之间的平衡要求实现含碳量的在线(或快速)检测。将激光诱导击穿光谱技术应用于飞灰含碳量的快速测量,针对测量中248 nm附近的C和Fe谱线干扰问题,提出了利用Fe谱线修正的方法以提取重叠峰中C谱线的积分强度,对比分析了Fe 248.33 nm, Fe 254.60 nm和 Fe 272.36 nm谱线分别作为Fe 247.98 nm的修正谱线时提取的C修正积分强度对飞灰含碳量定标曲线和未知样品重复测量精确度的影响。研究结果表明,对C和Fe谱线干扰进行强度修正可以提高含碳量定标曲线的拟合度,并且可以显著改善低含碳量样品重复测量的精确度。但同时需要注意用于修正的Fe谱线的合理选取,防止在对低含碳量样品中C谱线强度的过度修正。从定标曲线和重复测量精确度总体评价而言,Fe 254.60 nm谱线最适用于LIBS测量飞灰含碳量时的C和Fe谱线干扰的修正。     

基于多谱线内标法的不规则铜合金样品中 Pb元素成分检测研究

原位分析和在线检测是激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的一大优势,但是,在野外环境中,人们无法对样品进行统一预处理,面对各种形态的待测样品如何保证LIBS的检测精度是函待解决的一大难题。提出一种多谱线内定标的方法来解决上述问题,即通过求解多条分析谱线的强度和与内标元素谱线的强度比值来建立定标曲线,进而降低光谱信号波动带来的误差,提高线性相关性和检测精度。实验中以铅黄铜合金样品为例,采用LIBS对厚度不一（最大变化值为±2 mm）的铅黄铜样品中的Pb元素进行了定量检测研究,并分别采用传统定标法和多谱线内定标法对这种不规则样品进行校正和建立定标曲线。实验发现,对于不规则样品,传统定标法的检测精度大大降低,定标曲线没有明显的线性关系。当采用单条谱线的内定标方法时,定标曲线线性相关度大大提高,校正决定系数达到0.724 89。而采用多条谱线内标方法（考虑多条分析谱线的相对强度总和）计算发现,当选取5条Pb谱线（Pb 261.42 nm,Pb 280.20 nm,Pb 368.35 nm,Pb 405.78 nm和Pb 520.14 nm）进行计算时,定标曲线线性拟合度达到0.984 6,由此可见该方法消除了样品不规则所带来的光谱强度波动误差,显著提高了测量精度。虽然继续增加分析谱线数目可以进一步提升线性相关度,但是也会增加计算的复杂度,所以选择合适的分析谱线是十分重要的。此外,通过多谱线内标法也能一定程度上消除基体效应和光谱干扰等影响,是一种简单有效且具备普适性的数据处理方法。当然,该方法也存在一定的局限性（如样品成分分布极不均匀、样品表面极不规则致使激光能量低于击穿阈值等）,不过通过调整和优化检测装置方案（例如增大激光能量、增大聚焦光斑、采用长焦距聚焦透镜等）可以更好的发挥该方法的优势。该研究内容可以为LIBS原位检测和在线检测的应用提供一种新思路。     

谱线漂移对星载成像光谱仪辐射测量精度的影响

分析了谱线漂移在地面辐射定标、星上辐射定标和在轨对地观测等环节对成像光谱仪辐射测量的影响,建立了从实验室辐射定标到星上辐射定标再到在轨对地观测全过程的辐射传递模型,并通过仿真分析求解了成像光谱仪入瞳处辐射测量不确定与谱线漂移之间的关系。结果表明,谱线漂移导致的辐射测量误差与谱线漂移量和入瞳辐亮度的分布梯度成正比;光谱带宽偏差对测量精度的影响程度较中心波长误差高一个数量级。对于可见近红外(VNIR)波段平均光谱带宽10 nm、短波红外(SWIR)波段平均光谱带宽20 nm的典型成像光谱仪,要保证谱线漂移引起的辐射测量不确定度小于6%,实现成像光谱仪在轨观测时入瞳处的辐射测量绝对精度优于10%,可见近红外波段中心波长偏差应不大于2 nm,光谱带宽偏差应不大于0.1 nm,短波红外波段中心波长偏差应不大于3 nm,光谱带宽偏差应不大于0.1 nm。     

测定汞原子塞曼谱线相对强度

在原塞曼效应实验基础上，测定了塞曼分裂各谱线的相对强度，以作为原实验的补充．     

平面晶体谱仪弯曲谱线波长定标方法

为了满足激光等离子体X射线光谱测量的需要,提出了一种利用平面晶体谱仪记录得到的弯曲谱线来进行波长标定的新方法。传统的参考谱线法需要已知两条以上谱线的确切波长才能进行波长标定,而利用弯曲谱线可以在不知道任何谱线信息的情况下进行波长标定。通过对实验中所获得的铝等离子体He自发射谱线弯曲图像的分析,得到在目前所使用的谱仪条件下,该方法的波长定标精度可以达到210-4 nm。     

宽波段单色仪多级谱高精度波长定标

通常利用单色仪输出的单色光对空间遥感光谱仪进行波长定标。提出以空间遥感光谱仪的置信度为标准,来评价宽波段单色仪高精度波长定标精度的方法。通过对仪器精度的分析,分别求出单色仪的波长的重复性误差和偏差。应用高压汞灯的本征谱和光栅衍射多级谱作为定标谱线,避免更换灯源带来的误差。通过粗细定标相结合的方法,缩短扫描时间,并且运用高斯拟合对波峰进行精确定位,缩小误差。最后利用高次拟合得到的关系式,测出单色仪波长精度,计算出空间遥感光谱仪定标的置信度。以1.5 M单色仪为例,单色仪在200～840 nm波段内波长精度±0.016 nm,则空间遥感光谱仪的波长精度达到±0.050 nm的置信度为99.82%。     

利用标记谱分区摄谱方法研究

利用汞光谱简单而又分布于整个可见光区的特点,作为标记谱,辅助标准铁光谱,先按顺序分区再识谱（读谱）。该方法使得应用棱镜摄谱仪进行摄谱、读谱变得简单、准确,大大节省了时间,实验设备同时也简化。     

Charged particle oscillator and hollow cathode He(II) lamps for high resolution photoelectron studies: C 2 s spectrum of CH 4 and Hg 5 d5/2 spectrum of (CH 3) 2Hg

Charged particle oscillator and hollow cathode He discharge lamps are described, and the performances of the two lamps in the same spectrometer are compared. Both lamps give high percentages of He(II) radiation, but the hollow cathode lamp gives higher overall He(I) and He(II) intensifies and has greater long term stability. The observed resolution for He(II) studies (～ 25 meV) is the same for both lamps. The C 2 s spectrum of CH ₄ and the Hg 5 d_5/2 spectrum of (CH ₃) ₂Hg demonstrate the performance of the hollow cathode lamp. In the CH ₄ spectrum, a vibrational progression is observed, and attributed to the totally symmetric stretching mode. The linewidth of individual components increases at higher binding energy. The high resolution of the (CH ₃) ₂Hg spectrum enables us to identify additional peaks not previously seen in this spectrum. The Hg 5 d orbital energy-ordering for Me ₂Hg is reassigned.     

Experiments on the resolving power of holographic Fourier-transform spectroscopy

First successful resolution of Na doublet by holographic method is reported. Another experiment on Hg spectrum reconstruction using Hg source is described. The result shows clearly the difference in nature between resolving power of grating and that in holographic Fourier-transform spectroscopy.     

A New Rhodamine-Based “Off-On” Fluorescent Chemosensor for Hg (II) Ion and its Application in Imaging Hg (II) in Living Cells

A novel rhodamine derivative (Rh-C), synthesized by the reaction of rhodamine ethylenediamine and cinnamoyl chloride, was evaluated as a chemoselective Hg(2+) ion sensor. Addition of Hg(2+) to an ethanol aqueous solution of the Rh-C resulted in a color change from colorless to obvious pink color together with distinctive changes in UV-vis absorption spectrum and fluorescence spectrum. However, other common alkali-, alkaline earth-, transition- and rare earth metal ions induced no or minimal spectral changes. The interaction of Hg(2+) and sensor Rh-C was proven to adopt a 1:1 binding stoichiometry and the recognition process is reversible. The chemosensor displayed a linear response to Hg(2+) in the range of 0.4-5?μM with a detection limit of 7.4?×?10(-8)?M. The sensor Rh-C was also successfully applied to the imaging of Hg(2+) in HL-7702 cells.     

Hg2+离子与漆树漆酶相互作用的研究

以5,6-二溴-2,3-二氰基氢醌(DDBQH2)为底物,在pH 4.4和(30±0.2)℃条件下,用分光光度法考察了Hg2+离子与漆酶的结合时间对漆酶催化活性的影响.结果表明,当结合时间短时,Hg2+离子对漆酶的催化活性表现为激活作用,但随着Hg2+离子与漆酶结合时间的延长而逐渐转变为抑制作用.与Hg2+离子结合后的漆酶的吸收光谱表明,Hg2+离子可能是通过取代漆酶Ⅰ型位中的Cu(Ⅱ)而对漆酶的催化活性产生抑制作用的.     

汞原子塞曼效应分裂谱线相对强度的测量

为了研究塞曼效应分裂谱线的相对强度,分析了Hg(546.1 nm)谱线能级在外磁场中的分裂情况,详细给出了分裂能级的量子数分布和理论相对强度;在此基础上采用CCD拍摄了分裂谱线干涉圆环的图像,并对其进行了强度分析,通过图像强度处理得到各分裂谱线相对强度与理论分析结果十分接近;表明采用CCD图像技术能较好的分析塞曼效应现象和规律.     

磁感应强度B与F-P标准具自由光谱范围的关系

以Hg的546．1nm谱线为例,讨论塞曼效应实验中磁感应强度B与F—P标准具自由光谱范围的关系。     

Electronic structure of HgGa2S4

The electronic structure and chemical bonding in HgGa₂S₄ crystals grown by vapor transport method are investigated with X-ray photoemission spectroscopy. The valence band of HgGa₂S₄ is found to be formed by splitted S 3p and Hg 6s states at binding energies BE=3-7 eV and the components at BE=7-11 eV generated by the hybridization of S 3s and Ga 4s states with a strong contribution from the Hg 5d states. At higher binding energies the emission lines related to the Hg 4f, Ga 3p, S 2p, S 2s, Hg 4d, Ga LMM, Ga 3p and S LMM states are analyzed in the photoemission spectrum. The measured core level binding energies are compared with those of HgS, GaS, AgGaS₂ and SrGa₂S₄ compounds. The valence band spectrum proves to be independent on the technological conditions of crystal growth. In contrast to the valence band spectrum, the distribution of electron states in the bandgap of HgGa₂S₄ crystals is found to be strongly dependent upon the technological conditions of crystal growth as demonstrated by the photoluminescence analysis.     

Excitation of high energy levels under laser exposure of suspensions of nanoparticles in liquids

Laser exposure of suspensions of nanoparticles in liquids leads to excitation of high energy levels in both liquid and nanoparticle material. The emission spectrum of the colloidal solution under exposure of a suspension metallic nanoparticles in water to radiation of a Nd:YAG laser of a picosecond range of pulse duration is discussed. Excitation of nuclear energy levels and neutron release is experimentally studied on the model system of transmutation of Hg into Au that occurs under exposure of Hg nanodrops suspended in D₂O. The proposed mechanism involves: (i) emission of X-ray photons by Hg nanoparticles upon laser exposure, leading to neutron release from D₂O, (ii) initiation of Hg → Au transmutation by the capture of neutrons. The effect of transmutation is more pronounced using ¹⁹⁶Hg isotope instead of Hg of natural isotope composition. The influence of laser pulse duration on the degree of transmutation (from fs through ns range) is discussed.