多轴差分吸收光谱技术测量近地面NO2体积混合比浓度方法研究

多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)通过测量不同角度的太阳散射光, 获取痕量气体的柱浓度信息, 广泛应用于整层NO₂柱浓度的监测. 由于缺少有效观测距离的信息, MAX-DOAS无法获取近地面NO₂的体积混合比浓度. 本文分析了消光系数和有效观测距离的关系, 提出了利用能见度信息获取有效观测距离, 进而将MAX-DOAS测量的水平方向NO₂斜柱浓度转换为体积混合比浓度的方法. 并在合肥开展了相应的观测实验, 成功实现了基于MAX-DOAS的NO₂体积混合比浓度测量. 通过与主动式长程差分吸收光谱仪测量的NO₂浓度进行对比, 结果呈现出较好的一致性, 说明了方法的可行性.研究为MAX-DOAS监测近地面NO₂体积混合比浓度提供了一种简单有效的方法, 拓展了MAX-DOAS的应用领域. 关键词： 多轴差分吸收光谱技术 大气消光系数 能见度 2体积混合比浓度')" href="#">NO₂体积混合比浓度     

新型车载式拉曼激光雷达测量对流层水汽

水汽体积比仅仅占整个空气的0.1%~3%,但它却是大气中时空变化最为活跃的气体。拉曼激光雷达由于其测量精度高、探测范围广以及自动化程度高,成为现今测量大气水汽含量的新型工具。介绍了中国科学院安徽光学精密机械研究所于2004年10月自行研制的国内首台车载式拉曼激光雷达的总体结构和主要技术参量,给出其相应激光雷达数据的反演方法,该激光雷达在合肥地区进行了实际测量和对比实验。测量结果显示:该激光雷达夜晚探测水汽的高度范围可以从近地面到达对流层中部8 km左右。同时,该激光雷达还尝试进行了白天水汽探测实验,并首次得出突变层内的水汽混合比垂直廓线。     

日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽技术研究

拉曼激光雷达通过探测与水汽浓度相关的大气水汽振动拉曼散射回波信号,可实现大气水汽混合比廓线的探测。然而由于振动拉曼信号非常微弱,在白天测量时振动拉曼散射光谱会淹没在太阳背景光中,多在夜间测量。为实现大气水汽的全天时测量,设计开发一套日盲紫外波段拉曼激光雷达系统。该系统选择Nd∶YAG脉冲激光器的四倍频输出-266.0 nm日盲紫外波段作为拉曼激光雷达系统的激励波长,采用镀高增益介质膜的牛顿式望远镜作为接收器,同时利用二向色镜和超窄带干涉滤光片设计高效率的高光谱分光系统,实现了大气氧气、氮气和水汽振动拉曼散射回波信号277.5,283.6和294.6 nm的精细提取。计算仿真结果表明,臭氧吸收对日盲紫外域拉曼激光雷达探测存在一定的影响,主要是探测距离的影响;氮气通道不受白天太阳背景光噪声的影响;水汽通道存在少量太阳背景光噪声,对系统探测距离略有影响。而系统信噪比计算结果表明,设计的日盲紫外域拉曼激光雷达系统可实现白天3.5 km大气水汽的探测。实际进行水汽探测时,可利用氮气和氧气通道反演出臭氧浓度廓线,修正臭氧对发射波长、各通道拉曼散射波长的吸收,进一步提升系统的探测能力和探测精度。     

二极管激光腔衰荡光谱技术测量大气NO_2

介绍了在409 nm处采用二极管激光腔衰荡光谱(CRDS)技术探测大气中NO2的浓度(体积分数,下同)。通过调制二极管激光器参数,优化其输出光谱,获得NO2的有效吸收截面。探讨水蒸气、臭氧及其他痕量气体可能引起的测量干扰。时间分辨率为1 s时,系统探测限为6.6×10-11。考虑到NO2气体吸收截面和系统RL(衰荡腔长与腔内气体单次吸收光程长的比值)的不确定性,该系统的测量误差为±4.5%(1σ)。在实验室条件下,该系统和非相干宽带腔增强(IBBCEAS)系统同时测量NO2样气,将二者测量结果进行了对比,测量结果具有很好的一致性,线性拟合斜率为0.988±0.005,相关性为0.99。同时该系统被应用于实际环境大气中NO2浓度的测量,测得NO2浓度在1×10-8~5×10-8范围内,平均浓度为3.5×10-8。为了证实CRDS系统的测量结果,将其与长光程差分吸收光谱(LP-DOAS)系统测量NO2浓度的结果进行对比,二者获得了较好的一致性。实验结果表明,CRDS技术可实现大气中NO2高灵敏度、高时间分辨率的在线探测。     

L625差分吸收激光雷达探测对流层臭氧

介绍了用于探测对流层大气臭氧的L6 2 5差分吸收激光雷达系统 ,叙述了该激光雷达的结构、探测大气臭氧的原理和数据处理方法。利用波长对 2 89～ 2 99nm和 2 89～ 30 8nm对合肥上空中、上部对流层的臭氧进行了对比测量。测量结果表明 ,这两对波长的测量结果差别约在 10 %左右。分析了 2 89～ 30 8nm波长对测量臭氧的结果和误差。 10km以下 ,2 89～ 30 8nm波长对测量的对流层臭氧统计误差绝对值一般小于 2× 10 11molecules/cm3 ,忽略气溶胶影响引起的相对系统误差一般小于 4 %。给出和分析了合肥地区对流层 5～ 15km臭氧柱含量的季节变化特征 ,柱含量最大的月份一般出现在第二季度 ,柱含量最小的月份一般出现在第三季度。     

基于小波去噪算法的全天时大气水汽拉曼激光雷达探测与分析

提出了一种基于小波阈值去噪算法的白天太阳背景光滤波抑制方法,实现对拉曼回波信号中真实信号与噪声的分离,并有效滤除白天背景噪声。基于西安理工大学大气水汽探测拉曼激光雷达系统的全天时实测数据,详细讨论了分解层数、小波基函数、阈值函数以及阈值选取方法等因素对白天探测回波信号去噪结果的影响,对去噪前后信号进行分析并对去噪评价函数进行对比,当利用小波基sym6、分解层数为5层,并采用改进阈值函数和改进通用阈值方法的最优条件时,可实现对白天水汽拉曼散射信号和米-瑞利散射信号较好的去噪效果。讨论了小波去噪前后大气水汽混合比反演廓线和激光雷达水汽探测信噪比(SNR)的结果,分析表明利用该去噪系统得到的白天激光雷达水汽探测SNR提高约3.4倍,水汽探测距离可从1.5~2km提高到3km以上。开展全天时激光雷达连续探测实验和去噪处理,获得了24h边界层内大气水汽混合比的连续变化特性,并得到与近地面气象站数据的较一致的结果,充分验证了小波去噪算法应用于全天时大气水汽探测的可行性和有效性。     

臭氧卫星遥感反演进展及挑战

臭氧是大气中重要的痕量气体,可影响对流层与平流层大气状态和过程。约90%的臭氧集中在平流层,可吸收下行紫外太阳辐射,保护地球生命系统;约10%的臭氧位于对流层,其空间分布多受局地生成和跨区域输送的影响。目前,臭氧已逐渐成为我国甚至全球首要污染物,臭氧污染防治也相应地成为我国未来大气污染防治的重点。本文回顾了卫星遥感臭氧的发展进程,包括臭氧卫星探测传感器、反演算法和应用进展,并着重分析了臭氧污染相关内容,包括臭氧污染时空特征分析、典型污染事件分析、臭氧污染与气象条件相互作用等。多种卫星探测载荷的仪器设计和反演技术的不断发展,使得卫星遥感臭氧反演和监测应用成为可能。卫星可通过紫外谱段和红外谱段而获取臭氧整层信息和垂直分布信息,目前臭氧柱总量监测精度较高,但对流层下层和近地面臭氧浓度反演精度还有待提高。根据现阶段的技术水平,可采用多种技术方法相结合来提升中低层臭氧的探测能力。臭氧污染的监管和防控需要摸清来源,准确评估污染的成因,可从前体物排放、化学转化、气象影响、三维传输等方面逐步进行解析。此外,氮氧化物(NO_x)和挥发性有机物(VOC_s)的协同减...     

探测大气湍流的光强闪烁激光雷达

基于残余光强闪烁理论,分析了与大气湍流探测有关的激光雷达各项硬件参数并获得参数的优化范围,据此研制了一台用于大气湍流探测的光强闪烁激光雷达。背景基线、线性特征等性能测试表明,激光雷达各硬件工作正常,数据获取可靠。实验测量中获得了水平方向上闪烁指数和大气折射率结构常数随探测距离和时间的变化趋势,其中闪烁指数在450~2000 m探测距离范围内由0.001逐渐增大至0.350左右;大气折射率结构常数基本保持水平均匀性,在1.010-16~1.010-15m-2/3范围之内;大气折射率结构常数在10:00~21:00时间内大致呈现上午上升、下午下降、晚上上升的变化趋势,具有较明显的日变化特征。实验结果与理论和常规测量较为相符,表明光强闪烁激光雷达能够获取大气湍流的探测距离变化和日变化特征信息。     

机载可见光侦察系统最大探测距离地面等效实验方法研究

分析了地面定点验证法和飞行实验法测量机载可见光侦察系统最大探测距离的缺点和局限性,在地面定点验证方法的基础上,设计了机载可见光探测距离地面等效替代实验方法,避免了飞行实验带来的实验费用高、风险大的缺点,并通过飞行实验对探测距离实验结果进行比较和验证。结果表明该等效替代实验方法合理可行,实验效费比高、可操作性强,实验结果具有较高的准确度,对可见光侦察设备性能评估有一定的借鉴意义。     

基于激光吸收光谱开放式长光程的空气中甲烷在线监测及分析

研制了一套基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的开放式长光程甲烷(CH4)浓度实时监测系统,系统采用波长调制和二次谐波探测相结合,并利用光强归一化的方法消除光强波动对测量结果产生的影响,实验证明采用消除光强波动的方法后使测量结果的误差小于2%.然后利用该系统在往返750 m的光程上,对合肥市董铺岛进行了为期1周的大气CH4浓度测量.测量结果表明董铺岛CH4浓度有明显的H变化趋势,白天浓度低,夜间浓度高,日平均浓度(1.8～3.4)×10-6,H最小值(1.8～2.2)× 10-6 ,日最大值(3.0～3.4)×10-6.通过分析,可实现1～2 km范围的空气中CH4浓度的实时在线监测,为生态系统的区域排放通量监测提供了有效的方法,也为卫星遥感提供了可行的地面校准方法.     

A study of the global distribution of sulfate aerosols with a 2D model including microphysics

Summary The global distribution of sulfate aerosols in the troposphere and lower stratosphere has been calculated using a two-dimensional model. The chemistry includes the main families (NO _x , NO _y , HO _x ) plus the sulfur compounds, while the heterogeneous processes are modelled with a microphysics code which takes into account nucleation, condensation and coagulation. The results are compared with experimental data wherever available. A too low concentration of sulfuric acid is predicted by the model in the troposphere and this is explained by too large a flux of condensation nuclei and partly by the absence of sulfate production from methane sulfuric acid (MSA) in our scheme. Aerosol concentration and size distribution are comparable to observations; however the calculations show a more complex meridional structure than observed, while the size distribution is somewhat shifted toward smaller sizes. This fact is also attributed to the presence of a large number of nuclei and to the absence of any mechanism for evaporation of aerosol particles back to the core. We have also perturbed the anthropogenic fluxes of SO₂, CS₂ and the OCS ground mixing ratios to asses the sensitivity of the aerosol concentration: we have found very little changes in the aerosol distribution because H₂SO₄ chemistry is dominated by heterogeneous processes.     

ZnS:Mn交流电致发光的效率与Mn浓度的关系和浓度猝灭

从实验上确定了交流电致发光薄膜Y2O3-ZnS:Mn-Y2O3的发光效率与Mn浓度的关系:在低浓度下(10-5～10-4g/g),发光效率随Mn浓度线性增加,在10-3g/g附近发光效率达到最大值,当Mn浓度继续增加时,发光效率开始下降.在ZnS:Mn薄膜中存在两种发光中心—单个Mn中心和Mn对,它们的衰减都是指数形式,它们激发态的寿命随Mn浓度增加而减.Mn对发光中心与单个Mn中心之比随Mn浓度增加而增加.从而减少了有效的发光中心数目,这是浓度猝灭的原因之一.发光效率在高Mn浓度时下降的另外原因是由于电隅极子之间共振能量传递引起浓度猝灭.     

基于同步光解的OH自由基标定方法

OH自由基是大气中最重要的氧化剂,准确测量对流层OH自由基的浓度是厘清我国二次污染形成机理的关键.本文介绍了一种基于同步光解的OH自由基便携式标定方法,使用汞灯的185 nm线辐射处于层流状态下的具有一定水汽浓度的合成空气,光解HO2和O2定量产生确定浓度的OH, HO2自由基和O3.开展了臭氧浓度及廓线分布因子P和氧气吸收截面等影响因素的准确测量,降低该标定方法的不确定度.进一步构建便携式标定装置,建立应用于实际外场标定的OH自由基浓度快速获取方法.开展基于激光诱导荧光技术OH自由基(LIF-OH)探测系统的准确标定测试,准确产生3×10^8-2.8×10^9 cm^-3浓度的OH自由基, LIF-OH探测系统的荧光信号与自由基浓度具有非常好的相关性.在综合外场观测(STORM)的应用中该标定装置的不确定度为13.0%,具有良好的稳定性和准确性,可以用于复杂外场环境下LIF-OH系统的快速标定.     

EDWA用基础玻璃的光谱特性研究

制备了掺Er3+和Er3+/Yb3+共掺的可用于EDWA(掺铒波导放大器)的Na2O-B2O3-SiO2玻璃.吸收光谱特性表明:不同掺杂Er2O3浓度基础玻璃峰位置基本相同,但玻璃在相同波长处的吸收率随着Er2O3浓度的增加而增大;光敏剂Yb2O3的加入明显增大了样品在978 nm处的吸收面积;荧光光谱特性表明:随着Er2O3浓度的增加玻璃在1536 nm处的荧光半高宽(FWHM)由80 nm减小到40 nm,从而确定本体系的Er2O3掺杂浓度为0.2 mol%左右较好.     

Infrared studies of oxygen-related complexes in electron-irradiated Cz-Si

This paper investigates the infrared absorption spectra of oxygen-related complexes in silicon crystals irradiated with electron (1.5~MeV) at 360~K. Two groups of samples with low [O_i]=6.9× 10¹⁷~cm^-3 and high [ O_i]=1.06× 10¹⁸~cm^-3 were used. We found that the concentration of the VO pairs have different behaviour to the annealing temperature in different concentration of oxygen specimen, it is hardly changed in the higher concentration of oxygen specimen. It was also found that the concentration of VO₂ in lower concentration of oxygen specimen gets to maximum at 450~℃ and then dissapears at 500~℃, accompanied with the appearing of VO₃. For both kinds of specimens, the concentration of VO₃ reachs to maximum at 550~℃ and does not disappear completely at 600~℃.     

Hydrogen distribution in oxynitride/oxide structures

Silicon oxynitride films with five different O/N ratios were deposited with low pressure chemical vapor deposition on a silicon substrate covered with an oxide. The films were subjected to subsequent post-deposition anneals in N₂ and H₂ at 1000°C, and a H plasma at 300°C to obtain information about the hydrogen chemistry. The overall film compositions were determined with elastic recoil detection. The resonant reaction ¹⁵N(¹H, γ)¹²C was used to obtain hydrogen depth profiles. The hydrogen depth profiles are characterized by a value for the bulk concentration and width of the interfacial region. We found that the stability of the hydrogen in the bulk has a maximum for O/N ≈ 0.32. From the measured interfacial widths we deduced that for low values of O/N the stability of hydrogen in the interfacial region is relatively large. For intermediate values of O/N the stability of the hydrogen in the bulk and the interfacial region do not differ significantly, while for high O/N a relatively low stability of the interfacial hydrogen is observed. The O/N dependence of the stability of the interfacial hydrogen is consistent with the bulk stability if we assume that the interfacial oxynitride is oxygen enriched as compared to the bulk oxygen concentration.     

Sr3P2-xVxO8:Eu（0≤x≤2.0）的制备及其发光性能

研究了B位掺杂的Sr3P2-xVxO8(0≤x≤2.0)基质和Eu3+掺杂Sr3-3yEu2yP1.2V0.8O8(0相似文献   

添加Dy_2O_3的YBa_2Cu_3O_(7-δ)的临界电流密度特征

掺入Dy2O3的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)粉末样品采用固相反应方法制备获得。XRD的Rietveld精修和SEM都显示Dy2O3和YBCO并存。随着添加相成分的增加,YBCO的开始转变温度Ton、超导临界温度Tc和零电阻温度Tc0都单调减小。对于某一固定的磁场,温度为77K,当x=0.05时,样品的临界电流密度Jc有最大值。磁场中,微量的Dy2O3的添加,使得YBCO临界电流密度增大。Jc的这些特征行为来自D2O3的添加导致的两方面的共同作用,一方面是超导性的变化,另一方面纳米尺寸范围内的空间分布的非均匀性。     

TiO2 .nH2O凝胶预处理对水热合成SrTiO3粉的影响

以TiCl4为钛源,首先制备TiO2*nH2O凝胶,然后在80℃的水热条件下制备了SrTiO3粉.利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和红外光谱(FTIR)研究了TiO2*nH2O凝胶水洗方式、阴离子(Cl-和NO3-)以及TiO2*nH2O热处理对SrTiO3粉性能的影响.结果表明,水洗和热处理都能使TiO2*nH2O凝胶产生晶化;TiO2*nH2O的晶化程度对产物SrTiO3颗粒的粒度和粒度分布有很大影响,以非晶质TiO2*nH2O为钛源制备的SrTiO3颗粒粒度大且粒度分布宽.以结晶TiO2*nH2O为钛源制备的SrTiO3颗粒粒度小且粒度分布窄,而且可以得到纳米颗粒.水热反应液相中存在Cl-或NO3-能使产物SrTiO3颗粒粒度稍有增大.综合以上结果,TiO2*nH2O凝胶水洗对产物颗粒的影响主要是由于使凝胶产生了晶化,而由阴离子脱除产生的影响很小.因此,在不考虑阴离子对其它工程化影响(如设备腐蚀等)的前提下,可采用热处理代替水洗.     

YZr2OZr3:Er3+纳米晶anti-Stokes发光性质的研究

采用均相沉积法制备了不同Er³⁺离子浓度掺杂的Y₂O₃纳米晶, 应用XRD，SEM和PL光谱对该体系材料进行了表征.在Y₂O₃:Er³⁺纳米材料体系中, 观察和研究了Stokes及anti-Stokes PL谱强度与Er³⁺离子摩尔浓度变化的关系, 当Er³⁺离子浓度为2.0mol%时, anti-Stokes PL强度最强.粉末X 关键词： 氧化钇纳米晶 anti-Stokes PL 双光子吸收