改进的单次散射相函数解析表达式

单次散射相函数对电磁辐射传输模拟过程的准确性和计算效率有重要的影响.基于电磁散射与辐射传输中的基本理论,对单次散射相函数的解析表达式进行了研究,提出了一种新的单次散射相函数解析表达式.比较了单个粒子的Henyey-Greenstein相函数、Henyey-Greenstein*相函数与新的相函数随角度的分布,发现新的散射相函数提高了后向散射峰值,可以更合理地描述单个粒子的散射特性.按三种气溶胶粒子谱分布模式计算了Henyey-Greenstein*相函数和新的相函数对应的数值结果,并与多分散系Mie散射相函数进行对比,发现新的相函数提高了与多分散系Mie散射相函数的符合程度.研究表明,对于大角度(大于90°)后向散射,新的相函数与Mie散射相函数均方根差较小的占73.3%,高于Henyey-Greenstein*相函数的26.7%,证明了新的相函数可以显著提高后向散射峰值.新的相函数对准确模拟辐射传输过程具有重要意义.     

散射相函数对一维介质内辐射传递的影响规律

采用有限体积法研究了一维线性各向异性散射介质内散射相函数对辐射传递的影响规律.经与理论解、辐射元法、蒙特卡洛法计算结果比较表明,有限体积法的计算结果更可靠,且不同散射相函数的辐射换热系统中,其无因次热流之比与光学厚度之间存在某种单调变化的函数关系,利用该函数关系可以检验模型的准确度.     

基于Mie散射理论的紫外光散射相函数研究

本文根据Mie散射理论,研究了四种典型大气条件下紫外光在大气传输中的散射相函数,并与常用的用于非紫外光散射相函数的三类经验公式进行了比较。研究结果表明:三种经验公式用于紫外光大气传输模拟存在一定的局限性。     

非球形气溶胶粒子散射相函数经验公式

散射相函数是研究电磁波传输特性的重要参数，直接影响电磁波传输方程的简化程度和解的精度。基于电磁散射与辐射传输中的基本理论，对非球形粒子散射相函数的经验公式进行了研究。为了很好的模拟非球形粒子的后向散射峰值，提高辐射传输方程的简化程度和解的精度，提出了一种新的相函数经验公式。分析新的相函数对非球形粒子的适用性，以单个沙尘性气溶胶为例，计算了不同形状粒子的Henyey-Greenstein*相函数和新的相函数随角度的变化，并与T矩阵法的计算结果进行了对比，发现椭球形粒子的长短轴比和有限长圆柱形粒子的径长比大于0.5时，新的相函数在大角度后向散射部分与T矩阵法的吻合程度较高。考虑波长变化，对比了尺寸谱满足对数正态分布的四种气溶胶粒子的Henyey-Greenstein*相函数和新的相函数与T矩阵法的计算结果。研究表明，对于椭球形粒子和有限长圆柱形粒子，在大角度(大于90°)后向散射部分，除了0.694时的椭球形海洋性气溶胶，新的相函数均方根差较小的占100%，证明了新的相函数可以较好的模拟非球形粒子的后向散射特征。新的相函数对准确模拟辐射传输过程具有重要意义。     

多次散射辐射传输计算中的相函数处理

在实际大气中,分子和粒子不仅遭受单次散射,还遭受多次散射。本文首先计算了多次散射在总散射量中的贡献。结果表明当光学厚度大于0.1时,多次散射在总散射量中的贡献将超过10%,因此必须考虑多次散射的作用。在多次散射辐射传输计算时,一般需把散射相函数展开为勒让德(Legendre)函数的多项式。有些介质如云或气溶胶粒子,散射相函数前向非常尖锐。展开的Legendre多项式需数百项甚至上千项才能收敛,而计算时间与展开项数的3次方成正比。本文介绍了在辐射传输计算时对尖锐相函数的δ-M和δ-fit处理方法,比较了两种方法的计算结果。当计算用的流数相同时,δ-fit方法的计算结果比δ-M方法的计算结果要精确得多;当计算结果精确度相同时,δ-fit方法的流数比δ-M方法的流数少得多,运算速度也快很多。δ-fit方法是目前处理散射相函数的理想方法,可以大大提高计算的精度以及缩减运算时间。     

兔红细胞的共振散射光谱研究

研究了液相兔血红细胞的共振散射光谱 (RSS)及非线性分频散射和倍频散射。兔红细胞浓度在0 0 15～ 31 1× 10 6个·(mL) -1范围与共振散射光强度成线性关系。对非线性散射机理进行了探讨。     

基于电荷耦合器件探测气溶胶散射相函数与大气能见度的研究

提出一种测量大气气溶胶散射相函数及能见度的方法,并且设计了以半导体激光器为光源和以电荷耦合器件(CCD)为探测器的实验装置,利用该实验装置测量了15°～45°的散射灰度值角分布。根据激光雷达方程和Henyey-Greenstein散射相函数理论,拟合气溶胶的相函数分布,计算其能见度。将拟合得到的相函数和计算的能见度的结果分别与POM天空辐射计和Belfort能见度得到的观测结果进行对比,结果表明两者一致性较好,证明了利用激光光源和CCD测量气溶胶相函数和能见度的可行性。     

单分散长椭球形气溶胶粒子的散射相函数研究

选取冰晶、沙尘和碳黑等典型气溶胶粒子为例, 应用T矩阵方法, 探讨了单分散长椭球形气溶胶粒子的散射相函数随纵横比、尺度参数和折射率的变化规律.折射率虚部为0时, 以纵横比为0.4的冰晶粒子和等表面积的球形冰晶粒子为例, 将两者的相函数比值ρ划分为5个数值区域: 1) 0°附近的前向散射ρ≈1, 2) 从5°左右到30°左右ρ>1, 3) 从30°～35°到80°～110°ρ<1, 4) 从80°～110°到150°～160°ρ1, 5) 160°以后ρ<1. 同等条件下, 由于折射率的变化, 沙尘粒子ρ<1对应的范围扩大至更大角度, 而ρ1和ρ<1对应的角度区域均相应减小, 而碳黑粒子的ρ1和ρ<1对应的角度区域则消失, ρ演变为3个数值区域.上述长椭球形粒子散射相函数的结论为气溶胶粒形检测和分析提供了理论依据.     

辐射传输介质散射相函数的蒙特卡洛算法

复分散系相函数在辐射介质传热中是关键参数,蒙特卡洛法兼具数值算法与试验测量的优点.利用该方法计算复分散系的多重散射相函数克服了以往算法的缺点,可以体现多重散射的影响,并且可以计算任意形状控制体的相函数.大量的数学实验发现当介质系密度增大时,散射能量在4π空间内分布趋于均匀.     

铁电液晶MBOPDOB相变的光散射研究

我们对铁电液晶 MBOPDOB 进行了温度有关的拉曼散射研究。在低频范围记录了三条拉曼谱线(15,49,93cm~(-1))。其中15和49cm~(-1)谱线消失于 C-Sm C相变温度,没有检测到任何频移现象。93cm~(-1)拉曼线产生部分频移,消失于各向同性相,联系着偶极-偶极互作用。高频范围四个振动模(1178和1116cm~(-1),1710和1738cm~(-1))之间能量转移归于由电子转移引起的 C=0键硬化和 C-0健的弱化。同时也讨论了该液晶 Sm C-Sm A 相变的二级连续型特征。     

光散射在聚合物共混过程中形态发展研究的应用

本文应用光散射法和电子显微镜对聚丙烯/尼龙1010(PP/PA1010=90/10,体积比)共混体系的微观形态发展进行了研究。利用激光背散射在线系统采集了散射图象,由散射光斑的积分强度和Debye Bueche理论计算的相关距离讨论了共混物形态演化过程。结果表明,这一体系在共混初期(即1分钟以前)形态有较大变化,这一阶段是聚合物在密炼机中软化、变形和熔融混合的过程。由不同时刻采样并进行电镜观察发现,在共混1分钟以后,共混物的形态确实变化不大,这说明光散射法用于研究聚合物共混过程中的形态发展是可行的。     

Quick detection of contaminants leaching from polypropylene centrifuge tubes with surface‐enhanced Raman spectroscopy and ultraviolet absorption spectroscopy

Anomalous surface‐enhanced Raman scattering (SERS) peaks were identified for liquid sample stored in polypropylene (PP) centrifuge tubes for months. We observed unexpected Raman peaks during experiments with thiamine hydrochloride aqueous solutions stored in PP tubes for 2 months. In order to identify the contaminants, we have performed SERS experiments on deionized (DI) water stored in PP centrifuge tubes for 2 months and compared them with those from fresh DI water sample. We have also carried out ultraviolet (UV) absorption spectra for both fresh and contaminated water. We believe that the water is contaminated because of chemicals leaching from the PP tube. From the gas chromatography‐mass spectrometry data, the main contaminants were found to be phthalic acid (PA) and its derivatives. Further SERS and UV absorption experiment for PA correlated well with the anomalous peaks identified earlier. We qualitatively confirmed the identification and quantitatively estimated the concentration of the suspect contaminants as between 1 and 10 µM with both SERS and UV absorption spectroscopy. With UV absorption spectroscopy, we precisely estimated the concentration as 2.1 µM . We have shown that the sample in PP tube can be contaminated by the leaching chemicals upon long‐term storage, and suggest SERS and UV absorption spectroscopy as two quick and simple techniques to detect the contamination. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Composite coatings of polyamide/graphene: microstructure,mechanical, thermal,and barrier properties

This effort reports on novel fluorinated polyamide (FPA) and polyamide 1010 (PA1010)-based blends and graphene reinforced nanocomposite. PA1010/FPA (80:20) blend was opted as matrix material on the basis of molecular weight, thermal, and shear stress performance. Graphene was obtained through in situ chemical method of graphene oxide reduction. PA1010/FPA/Graphene nanocomposites was developed using various graphene loadings (up to 5 wt.%). Thin film coatings were prepared on glass substrate. Consequently, the PA1010/FPA/Graphene attained regular spongy morphological pattern. PA1010/FPA/Graphene 3 also showed improved T₀ and T_max of 534 and 591 °C relative to the neat blend (T₁₀ 423 °C; T_max 551 °C). Limiting oxygen index measurement indicated better non-flammability of PA1010/FPA/Graphene 1–3 nanocomposite series (57–60%) relative to the blend series (28–31%). UL94 tests also showed V-0 rating for nanocomposites. Furthermore, PA1010/FPA/Graphene 3 nanocomposite revealed significantly high tensile strength (62 MPa), flexural modulus (1690 MPa), and adhesive properties to be utilized as coating materials. The nanocomposite coatings also displayed outstanding barrier properties against O₂ and H₂O compared with neat blends.     

Experimental observation of quantum corrections to electrical resistivity in nanocrystalline soft magnetic alloys

X-ray diffraction patterns of nanocrystalline Fe-Cu-Nb-Si-B (FINEMET) alloys reveal that bcc α-Fe/α-FeSi crystallites with the average grain size of 20(5) nm are dispersed in amorphous matrix. Enhanced electron—electron interaction (EEI) and quantum interference (QI) effects as well as electron-magnon (and/or electron-spin fluctuation) scattering turn out to be the main mechanisms that govern the temperature dependence of resistivity. Of all the inelastic scattering processes, inelastic electron-phonon scattering is the most effective mechanism to destroy phase coherence of electron wave functions. The diffusion constant, density of states at the Fermi level and the inelastic scattering time have been estimated, for the first time, for the alloys in question Article presented at the International Symposium on Advances in Superconductivity and Magnetism: Materials, Mechanisms and Devices, ASMM2D-2001, 25–28 September 2001, Mangalore, India.     

Mie理论递推公式计算散射相位函数

在激光雷达探测中,关于多次散射雷达回波的研究,散射相位函数是个非常重要的物理量。本文利用Mie理论的递推公式,对单一粒径介质的散射相位函数进行了计算,计算结果与散射理论中前、后向散射峰值大小随粒子半径的增大而增大相一致。同时,对非单一粒径介质的散射相位函数进行了计算,可用于大气、雾和云等气溶胶多次散射的研究。     

高压下尼龙1010-单壁碳纳米管复合材料的结晶行为

 采用XKY-6×1200MN型六面顶压机,在不同温度、压力条件下处理30 min后制备了尼龙1010(PA1010)-单壁碳纳米管（SWCNT）复合材料的高压结晶样品,通过X射线衍射（XRD）、差热分析仪（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）,研究了高压处理样品的结晶行为、结构变化及形貌特征。结果表明：在1.0~2.5 GPa压力下,属于高压熔体结晶;在3.0和4.5 GPa压力下属于高压退火处理;高压结晶或高压退火均有助于聚合物片层晶体的增厚,并且高压熔体结晶的增厚效果优于高压退火处理。XRD结果表明,PA1010的三斜晶型在高压处理后保持不变,高压熔体结晶或高压退火都可以使(100)晶面和(010)晶面间距减小,即高压处理致使聚合物分子链紧密堆积。DSC结果表明：在高压熔体结晶过程中,升高压力和温度可以得到片层厚度较大的PA1010晶体;在2.0 GPa、350 ℃下获得的高压结晶样品的熔点和结晶度最高,分别达到208.5 ℃和64.6%。SEM和TEM结果表明：与常压结晶样品相比,高压结晶样品内部出现c轴厚度超过150 μm的大尺寸晶体;SWCNT与PA1010基体之间形成相互穿插的网络结构,刚性的SWCNT作为高压成核剂促进PA1010晶体生长和增厚。     

液相二氧化钛纳米微粒的荧光和共振散射光谱特性

以钛酸四丁酯(TBTi)为前驱体,利用微波高压反应法合成了纳米二氧化钛溶胶,并与Ti(SO4)2水解法制备出的二氧化钛纳米微粒对比.考察了两种前驱体制备的二氧化钛纳米微粒荧光光谱及共振散射光谱特性,用TBTi制备的二氧化钛纳米微粒在320 nm有一个共振散射峰,在470 nm有一个同步散射峰,在360,400和470 nm处有三个荧光发射峰;用Ti(SO4)2制备的二氧化钛纳米微粒在340 nm有个共振散射峰,在470 nm有一个同步散射峰,400和470 nm处有两个荧光发射峰.反应条件对共振散射强度的影响与其对荧光的影响变化趋势一致,但共振散射光强度较荧光强度强得多.     

Ti-Mo合金氢化物微观缺陷的小角X射线散射研究

采用小角X射线散射(SAXS)方法对Ti-Mo合金氢化物的微观缺陷进行了研究.结果表明,氢化物样品中Mo含量为5at％时,所测定的SAXS强度在高散射角区明显低于其他样品的SAXS强度.氢化物中的晶粒及其内部的亚结构是引起SAXS现象的散射体,而这些亚结构是由合金氢化时引入的大量位错所产生.Mo 含量为5at％合金主要为hcp结构而其他合金为bcc结构,但两种合金氢化后都成为fcc结构的氢化物.据此,认为hcp结构与bcc结构Ti-Mo合金在氢化时氢化物结构相同但引入的位错缺陷特征不同. 关键词： Ti-Mo合金氢化物 小角X射线散射 微观缺陷     

Analytical model of signal amplification in silicon waveguides

In this paper, an analytical model to investigate the parametric amplification (PA) and the PA + stimulated Raman scattering (SRS) in silicon waveguides is put forward. When two pump signals are employed, the PA bandwidth of the probe signal is so large that the Raman contribution has to be considered. When Raman contribution fraction f is set to be 0, only the PA occurs to amplify the probe signal, and when f is set to be 0.043, the PA and the SRS amplify the probe signal at the same time. The signal amplifications of both single and dual pump schemes are investigated by using this model. With this model, three main affecting factors, i.e., zero dispersion wavelength (ZDWL), third-order dispersion (TOD), and fourth-order dispersion (FOD), are discussed in detail.     

基于赝热光照明的单发光学散斑成像

散射介质对光的散射是当前限制光学成像深度或距离的一个严重的问题.本文首先数值模拟比较了光透过随机散射介质成像研究中常用的基于光学记忆效应(memory effect, ME)和自相关(autocorrelation, AC)方法的HIOER算法和乒乓(Ping-Pang, PP)算法的优缺点.通过对HIOER算法和PP算法的恢复效果和迭代次数进行比较,发现PP算法在保持较高恢复效果的前提下拥有更快的运行速度.实验中,利用连续HeNe激光器和旋转毛玻璃产生赝热光源,通过物镜对随机散射介质后数毫米距离内的不同形状物体进行了单帧成像,并采用PP算法成功地恢复出微米量级物体的实际图像.这一研究结果将进一步促进ME和AC方法在深层生物组织医学成像研究上的应用.最后,实验研究了不同的物镜和散射介质的间距对成像恢复的放大率、分辨率和图像强度的影响特性,并进行了详细研究.