基于SiPM和TCMPC的时间分辨拉曼散射测量技术研究

报道了一种基于硅光电信增管(SiPM)的时间相关多光子计数(TCMPC)技术并将其应用于时间分辨拉曼散射测量。相比于常规基于光电倍增管(PMT)或单光子雪崩二极管(SPAD)的时间相关单光子(TCSPC)技术,由于SiPM可以分辨信号脉冲的具体光子数,基于SiPM的TCMPC技术消除了信号脉冲包含的光子数必须小于等于1的限制,光子计数效率提高了10倍以上,大大节省了测量时间。此外,多光子测量比单光子测量能够得到更好的时间分辨率,时间分辨拉曼散射系统的仪器响应函数(IRF)从单光子81.4 ps缩短至双光子59.7 ps,因而可以用更窄的时间门限抑制荧光本底等噪声对拉曼散射测量的影响。使用TCMPC技术测量CCl₄在0.5和1.5 p.e.两个不同光子数阈值的拉曼峰的峰本比,后者较高的光子数阈值能进一步降低SiPM暗计数噪声的影响,增加了拉曼信号测量的信噪比,测量得到的CCl₄ 459 cm-1拉曼峰的峰本比是前者的6.4倍。将所述新的拉曼散射测量技术与基于PMT和锁相放大器(LIA)的传统拉曼散射测量技术进行了比较研究,前者由于可以使用仅有数十皮秒的测量门限,可以有效抑制荧光、环境杂散光和SiPM暗计数等噪声的影响,所得光谱具有更好的峰本比,测得CCl₄的459 cm-1拉曼峰和Si的一阶拉曼峰的峰本比分别是后者的3.9倍和5.5倍。     

SiO2分子的基态(X1A1)结构与分析势能函数

应用群论及原子分子反应静力学方法推导了SiO2分子的电子态及其离解极限,采用B3P86方法,在6-311G**水平上,优化出SiO2基态分子稳定构型为单重态的C2V构型,其平衡核间距Re=RSi-O=0.1587 nm,∠OSiO=111.2°,能量为-440.4392 a.u..同时计算出基态的简正振动频率:对称伸缩振动频率v(B2)=945.4cm-1,弯曲振动频率v(A1)=273.5 cm-1和反对称伸缩振动频率v(A1)=1362.9cm-1.在此基础上,使用多体项展式理论方法,导出了基态SiO2分子的全空间解析势能函数,该势能函数准确再现了SiO2(C2V)平衡结构.     

半无限空间中光子密度波扩散方程的求解

O436 2004064048 半无限空间中光子密度波扩散方程的求解=Solution of diffusion equation in semi-infinite space with photon density wave[刊,中]/朱拓(江南大学理学院.江苏,无锡(214036)),孔艳…∥光电子·激光.—2004,15(5).—625-629 改进了原无限大模型,求解了无限大空间中光子密     

结晶型PEO8∶NaPF6聚电解质中晶区链段的运动

利用固体NMR 研究了高度结晶的聚氧乙烯(PEO)/六氟磷酸钠(NaPF6)（按照氧钠摩尔比8∶1 描述为PEO8∶NaPF6,分子量Mw = 1 000 和6 000 g/mol）固体聚电解质晶区链段的结构和运动．对于纯PEO 来说,晶区链段的构象交换或大角度再取向促使其¹³C 粉末线形从低温的非轴对称(δ₃₃ <δ₂₂ <δ₁₁)变成高温的轴对称线形(δ₁₁ =δ₂₂ >δ₃₃)．通过变温的¹³C 粉末线形和243 K 下的二维交换谱,PEO8∶NaPF6 晶区链段同样存在大角度再取向,且开启温度也很低(~243 K)与PEO 接近．这种长程的运动使得PEO8∶NaPF6 从低温的类轴对称(δ₃₃ <δ₂₂ <δ₁₁)变成高温的轴对称线形(δ₃₃ >δ₂₂ =δ₁₁),高温线形是PEO 高温线形的翻转．与其它PEO/Na(Li)固体聚电解质不同,PEO8∶NaPF6 中晶区链段与Na+络合后仍具有很高的运动性（与纯PEO 链段的运动性相当）,这种高分子链段和Na+协同运动促使Na+沿PEO 分子链轴向迁移,提高电导率．     

高功率激光装置光传输管道污染规律及对光学表面损伤性能的影响

研究高功率激光装置光传输管道内部洁净度变化规律,分析其对内部重要光学元件光学性能的影响规律,提出污染控制措施。对光传输管道内部的气溶胶进行采样,并利用空气品质分析仪及扫描电镜对其进行分析,得到光传输管道内部洁净度变化规律和污染源;采用内部放置透射膜元件的方法,研究洁净度等级水平对透射膜的微观结构和透射率的影响,并利用"1-on-1"的测试方式进行透射膜元件的损伤阈值测试。研究结果表明:光传输管道内部的洁净度在激光辐照后迅速上升至万级水平,透射膜元件在此环境下其透过率严重下降,下降幅度为2.5%,且表面微观形貌发生变化。光学透射薄膜表面损伤阈值随表面污染水平呈现线性下降规律,最大下降幅度约为10%。污染监测和成分分析结果表明管道内部灰尘及杂散光或者鬼光束辐照金属产生的等离子体是管道内污染的主要源头,在此基础上提出了正压密封保持的技术手段确保内部光学表面洁净度水平,延长使用寿命。     

光学医学应用

R318.512007010992热凝固致人肝组织光衰减和光穿透深度的变化=Comparison of light attenuation characteristics and optical penetration depths between native and coagulated human liver tissues[刊,中]/魏华江(华南师范大学激光生命科学研究所.广东,广州(510631)),郭周     

400mm口径4×2组合式片状放大器在线洁净度实验研究

在氙灯放电泵浦过程中,片状放大器片腔内材料在高强度氙灯光辐照下,存在显著的热解过程,产生大量的μm级悬浮粒子。针对放大器在线洁净度控制,采取了包括选用有利于洁净控制的材料、消除盲孔与焊缝、深度酸洗刻蚀、高压喷淋清洗和最终的光照清洗等系列有效措施。实验研究结果表明：经过100发次光照清洗,片腔内气溶胶颗粒处于300～1000之间,接近美国国家点火装置(NIF)洁净水平;发次运行完成后,利用约0.4 m/s的氮氧混合气体对放大器腔体进行吹扫,气溶胶颗粒在2 min内可恢复至0值。     

基于NIR高光谱成像技术的长枣虫眼无损检测

为了研究快速识别虫眼枣与正常枣的有效方法,利用特征波长主成分分析法结合波段比算法进行虫眼枣识别。首先,利用NIR高光谱成像系统采集130个长枣(50个正常、80个虫眼枣)图像,提取并分析不同类型长枣特征区域的平均光谱曲线,对970~1 670 nm范围内的光谱数据进行主成分分析,确定7个特征波长(990,1 028,1 109,1 160,1 231,1 285,1 464 nm)。然后,对长枣图像做主成分分析,选择PC2图像进行虫眼识别,虫眼与正常枣的识别率分别为67.5%、100%。为了进一步提高虫眼枣的识别率,采用波段比(R1231/R1109)对未识别的虫眼枣进行再次识别,识别率提高到90%。结果表明,基于NIR高光谱成像技术的检测方法对虫眼枣识别是可行的,同时也为多光谱成像技术应用于在线检测长枣品质提供了理论依据。     

水润滑高速动静压轴承试验研究

研究了动静压轴承在水介质润滑和高速、高压极端工况条件下,最小液膜厚度和流量等性能参数的变化情况,并将其与理论预测结果进行比较.结果表明,水润滑动静压轴承在高速时能够稳定运行,且形成完整的润滑液膜,没有出现明显的汽化及汽蚀现象,试验后轴承表面涂层基本完好.试验结果显示出轴承的承载能力和流量主要取决于供水压力,这与理论预测结果基本一致.     

基于双通预脉冲清洁及腔内频谱滤波的高对比度飞秒激光再生放大器

为了提高再生放大器输出激光脉冲的对比度,需要同时提高激光脉冲纳秒尺度的对比度和皮秒尺度的对比度。利用普克尔盒对主脉冲和预脉冲时间滤波的方法,设计了普克尔盒的双通预脉冲清洁装置,通过该装置使再生放大器输出激光纳秒尺度的预脉冲对比度提高了5个数量级;利用频谱整形方法,通过在放大器腔内适当位置插入频谱整形滤波片使得主脉冲前400 ps处的放大自发辐射对比度提高了1个数量级。最终,在双通预脉冲清洁与腔内频谱滤波共同作用下,再生放大器输出激光纳秒尺度的预脉冲对比度从4.3×10^-4提高到了6.6×10^-10,放大自发辐射对比度(主脉冲前400 ps)从5.0×10^-8提高到了5.0×10^-9。