MOCVD-InAs/GaSb DBR结构材料的特性研究

本研究采用MOCVD技术在GaSb衬底上制备InAs与GaSb交替生长层构成的分布布喇格反射镜(DBR)材料.由于InAs与GaSb材料晶格匹配良好,且折射率差较大,因此用这两种材料交替生长构成的DBR结构,在较低生长周期时即可获得较高的反射率.将其引入共振腔增强型红外探测器结构,做为共振腔的腔体,将大大改善器件性能,实现红外光的高灵敏度室温探测.根据多膜增反原理,膜层反射率随膜层周期增加而增加,理论计算结果显示InAs/GaSb DBR结构工作波长为2.4μm,周期为22时,膜层反射率即可高于80.11;.我们用扫描电子显微镜,X-ray射线衍射,反射光谱测量等分析手段,对InAs/GaSb DBR结构材料的物理性能进行表征.结果表明,我们已经成功获得高质量的晶格匹配的InAs、GaSb单晶薄膜,以及InAs/GaSb交替生长组成的不同周期的DBR结构材料.反射光谱测量显示,InAs/GaSb DBR反射率随膜层周期数增加而增加,当InAs/GaSb DBR周期数为22时,其反射率约为44.27;.     

垃圾焚烧炉飞灰熔融特性及重金属的分布

对垃圾焚烧炉飞灰进行了差热分析及熔融实验,探讨了不同熔融温度对试样的灼烧减量及重金属分布特性的影响。结果表明,飞灰试样在1132℃时熔融,在1252℃～1290℃发生二次熔融。灼烧减量在1200℃达到最低值27.5％; Cr、Ni、Cu在熔融体中的固溶率随着沸点的升高而依次升高。重金属Pb、Cd、As、Hg挥发率均超过95％,挥发性依次为Pb>Cd>As>Hg;飞灰中Zn的氧化物熔融后转化为Zn2SiO4、ZnSiO3和ZnAl2O4等不易挥发的化合物,且Zn在1200℃时挥发率最低仅有66.7％。     

沿Z型光传输管道轴向吹气对激光传输的影响

针对在Z型管道中传输的高能量密度激光束受到的气体热效应问题,采用光波标量衍射方程计算光传输、N-S方程计算管道内流场,仿真计算了以不同的速度沿管道轴向吹入对激光能量无吸收的气体时,由于气流扰动对出射光束远场光斑质量的影响。结果表明,在采用纵向吹气减小气体热效应对光束传输的影响时,应尽可能采用大气量、低流速的方案,既有利于排空管道中的杂质气体,减小气体热效应,又有利于减小管道中流场密度分布的不均匀性,从而保证出射光束的质量。     

质子滴线核8B的实验研究进展

质子滴线核8B的最后一个质子的分离能只有0.137 5 MeV,被认为是最有可能具有质子晕结构的候选核之一,对其反应机制和奇特结构的研究吸引了人们的关注。针对8B的奇特结构和反应机制研究是一个非常有趣的课题,研究人员在包括反应截面、碎裂产物动量分布宽度、电四极矩、熔合截面及弹性散射等方面开展了大量的工作。但是8B的研究至今仍不够充分,需要从理论和实验上对其进行更深入的研究。     

珍稀特有植物华顶杜鹃的种群结构和种间联结

华顶杜鹃（Rhododendron huadingense）因分布地域的局限和资源量的稀少,被列为浙江省珍稀濒危植物。基于珍稀特有植物华顶杜鹃主要分布区的样地调查数据,通过分析群落相似性、种群结构,并基于2×2联列表,应用共同出现百分率PC、联结系数AC、Pearson积矩相关系数r_p和Spearman秩相关系数r_s等方法对华顶杜鹃乔木层22个主要物种、灌木层24个主要物种的种间联结的显著性和关联强度进行了定量测定,以揭示华顶杜鹃群落不同结构层次中主要物种的种间关系及其种群濒危的原因。结果显示：（1）华顶杜鹃生长在光照较强的阳坡,不同产地所处群落物种组成差异较大。（2）种群结构显示,各群落均处于不同程度的衰退阶段,幼苗和幼树储备不足,种群呈衰退趋势;各样地的龄级结构不完整,普遍出现断代现象。（3）方差比率VR和统计量W表明,华顶杜鹃群落中物种整体关联性不显著;PC值显示乔木层和灌木层共507个种对,有183个相互独立,其余大部分PC值小于0.6,联结性较弱;AC值显示,乔木层和灌木层中除25个种对具有显著的联结性外,其余AC值的绝对值小于0.6;r_p值和r_s值正负关联比在0.36~0.85,显著检验率在0.06~0.08。表明华顶杜鹃所在群落种间关系较为松散,整体关联性弱;大部分物种生态习性差异较大,在共存时无法达到资源的最佳分配和利用状态,群落尚处不稳定阶段。为抑制其种群的衰退趋势,应加强对华顶杜鹃个体和群落生境的保护,需要适当的人为干预。     

利用空间外差光谱技术进行紫外高分辨率大气散射信号探测

羟基OH对于人类理解中间层化学成分非常重要,它是大气光化学反应中重要的氧化剂,OH在308 nm波段受到太阳能量激发,发射出OH A2Σ＋-X２Π（0,0）荧光信号。为了探测中间层大气中OH自由基的紫外共振荧光发射信号,从复杂背景信号中分离目标信号,研制了中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪,光谱范围为308.2～309.8 nm,光谱分辨率为0.008 25 nm。临边观测主要探测大气散射信号,能量来源为大气中的粒子,包括大气分子与气溶胶、云等对太阳能量的散射作用。中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪基于空间外差光谱技术,可以在设计的闪耀波长范围内获得极高的光谱分辨率,适用于大气成分的精细探测。通过在前置或后置光学系统中加入柱面镜,总视场内的场景被分成多个视场切片,每一个视场切片的干涉图分别成像到对应的探测器行上。利用空间外差光谱仪具有空间维分层成像功能,临边观测时可以同时获取不同高度层大气吸收光谱的散射辐射信号,无需像传统临边探测遥感器在不同高度层进行扫描来获取大气高度维的廓线信息。为了验证中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪的临边散射信号探测能力与对观测几何的敏感性,进行了地面临边观测实验,探测紫外308 nm波段大气散射信号。模拟临边观测几何,选取晴朗无云的一天,在空旷场地对大气散射信号进行观测。由于仪器基于空间外差光谱技术,需要对干涉数据进行干涉误差修正与光谱复原。对一段观测时间内间隔10分钟的干涉数据进行光谱复原并定标,得到最终临边观测光谱。由于散射信号的主要来源为大气分子对太阳光的散射作用,因此光谱中应包含太阳光谱高分辨率精细特征信息。从高分辨率太阳光谱中选取三个特征信息窗,分析观测光谱中对应波段,三个特征信息窗完全匹配,验证了中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪的超高分辨率光谱探测能力和光谱精细信息提取能力。将太阳辐射计实时测量获得的气溶胶光学厚度及根据观测时间计算的太阳天顶角与太阳方位角输入辐射传输模型SCIATRAN,结合对应日期与经纬度的大气廓线数据库,得到模拟光谱,将实测结果与辐射传输模型结果进行比对,两者残差较小。实测结果与模拟结果存在的残差,可能是由于大气环境参数并没有完全符合实测状态,后续可使用当地实时温湿压廓线对模拟数据库进行替换,使辐射传输模型更接近实际状态。与辐射传输模型对比的结果验证了中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪的散射信号探测能力与对观测几何的敏感性,验证了在轨探测多谱段、宽谱段大气散射光谱与OH目标信号的可行性,为在轨探测OH目标信号提供了理论与实验基础。     

超导Tl2Ba2CaCu2O8+x 薄膜的太赫兹复电导率的提取

采用低温太赫兹时域光谱系统, 测试了高温超导 Tl2Ba2CaCu2O8+x 薄膜的太赫兹透射谱, 并提取了它在不同温度下的太赫兹电导率. 研究过程中发现提取后的参数存在电导率随频率波动大、与理论值偏差较大等问题.通过对基片厚度和太赫兹波入射角度的误差对高温超导薄膜电导率的影响进行了分析, 结果表明导致数据波动大是由于基片厚度的偏差引起的. 针对厚度差的影响, 一种矫正方法被提出, 通过对厚度的修正, 提高了数据提取的质量.     

磁耦合谐振式超导无线电能传输线圈错动对传输效率的影响仿真

超导以其低阻抗的特性,受到了广泛关注和应用.将超导线圈引入无线电能传输系统中,能够提升其传输性能.本文通过有限元仿真软件COMSOL Multiphysics对超导线圈错动对无线电能传输系统传输性能的影响进行了仿真,得出超导无线电能传输性能较之传统的在线圈错动时性能更好,在大功率的使用场合中能更好的适应实际情况,减少损耗,提升传输质量,为超导无线电能传输技术的应用提供了一定的参考依据.     

煤炭矿区植被冠层光谱土地复垦敏感性分析

煤矿区土地复垦及复垦监测工作,对于我国土地利用和生态环境治理具有重要意义。微生物复垦技术能够促进植物吸收利用矿质养分和水分,增强土壤肥力,对矿区生态恢复具有显著作用。监测和评价土地复垦效应对植物生长影响的传统方法,通常采用野外采集植物和土壤样本并进行室内分析,但这些方法不仅破坏植物根系原状土壤,造成植株损伤,而且耗费人力、物力,时效性差。高光谱遥感技术具有数据获取速度快、信息量大、精度高且无须离体破坏植株等优点,对于土地复垦监测有非常大的潜力。目前,土地复垦效应遥感监测相关研究仍以观测盆栽大豆、玉米等作物的叶片光谱分析为主。实际上,卫星遥感数据观测到的是冠层光谱,并非叶片光谱,但目前还没有通过植被冠层光谱对矿区土地复垦进行监测的研究成果出现。植被冠层光谱不仅受到叶片光谱的影响,还受到植株长势、下垫面等其他因素的影响,光谱特征变化更为复杂。矿区植被冠层光谱特征对于土地复垦效应的敏感度分析,是对矿区植被理化参量进行定量反演的基础,也是限制高光谱技术应用于大面积土地复垦监测的主要瓶颈。于煤炭矿区土地复垦实验基地开展野外冠层光谱观测实验,获取了接菌组和对照组野外植株冠层光谱数据,并从光谱波形变化和光谱特征参量变化两方面综合分析了植被冠层光谱对土地复垦的敏感性。冠层光谱波形方面,分别采用标准差和光谱敏感度作为组内和组间光谱波形差异的有效指标;冠层光谱特征参量方面,选取了植被红边、黄边、蓝边、绿峰、红谷等典型光谱特征,计算获取其位置、斜率、面积等特征参量,并通过描述性统计和单因素方差分析研究了这些冠层光谱特征参量对土地复垦效应的敏感性,挑选出矿区土地复垦监测的有效特征参量。研究表明,接菌组和对照组冠层光谱的主要波形变化趋势一致,但接菌组植株的生长状况更稳定,不同植株之间差异较小,且绿峰和红谷两个特征更突出。这说明土地复垦能够减少植株间冠层光谱差异,增强植被典型光谱特征,而绿峰和红谷对土地复垦有较高的光谱敏感度。光谱特征参量方面,绿峰、红谷、红边波长在土地复垦作用下显著向长波方向移动,而此前叶片光谱研究中对土地复垦较敏感的红边、蓝边斜率变化并不显著。这说明,野外植被冠层光谱分析结果与实验室植被叶片光谱分析的结果并不完全一致,这可能和植被类型、生长周期、土壤背景光谱干扰等因素相关。在采用卫星或航拍遥感数据进行矿区植被环境监测时,所获取的都是植被冠层光谱,因此本研究所得到的结论具有更强的参考意义和实际应用价值。     

基于ABC-SV R算法的拉曼光谱检测混合油脂肪酸含量

提出了一种基于激光拉曼光谱和人工蜂群智能优化支持向量回归机(ABC-SVR)算法的快速定量检测三组分混和油中3种脂肪酸含量的方法。该方法针对光谱数据信息与样本之间非线性、高维度的关系,建立了预测精度及建模效率均高于同类对比算法的数学模型,同时避免了气相色谱法、液相色谱法等对混合油脂肪酸含量的检测方式,根据纯种油中3种脂肪酸含量的国际标准,由油品配置体积得到脂肪酸质量,有效降低了检测成本与实验复杂程度,提高了检测工作的实用价值。首先根据一定梯度配置66组混合油检测样品,使用便携式拉曼光谱仪采集样本的拉曼光谱信息,扣除背景噪声;观察多组样本的拉曼光谱图可知,由于官能团浓度的差异,食用油的拉曼特征峰位移基本相同,特征峰的峰值明显不同,因此基于特征峰信息可以区分食用调和油的不同混合物;其次对拉曼光谱做背景扣除、光谱平滑、最大值谱线归一化三步预处理,以降低实验中不可控的外界因素及背景荧光的影响,准确提取光谱特征峰强度信息;然后根据纯种油中3种脂肪酸的国际标准含量,结合国家食品法典委员会标准CODEX STAN210-1999《指定的植物油法典标准》中规定的纯种油密度中值,由油品体积得到脂肪酸质量数;随机选取56组样本数据作为训练集,剩余10组样本数据作为预测集;以训练集光谱特征峰强度和脂肪酸质量分别作为回归模型的输入及输出值,建立SVR和PSO-SVR,ABC-SVR三种混合优化算法对比的定量分析模型,对测试集的3种脂肪酸含量分别进行预测;最后通过均方误差(MSE)、相关系数(r)及建模时间(Elapsed time)分别进行对比,建立数据表对模型精准度进行检验。实验结果表明,通过ABC-SVR定量分析模型效果最佳,3种脂肪酸含量预测值与真实值的均方差分别为0.88×10-4,16×10-4和8×10-4,均低于0.002;相关系数分别为93.43%,99.65%和99.43%,均高于93%;预测时间(Elapsed time)分别为1.26,2.42和2.14 s。因此,所提出的检测方法,具备较高的精确度、较快的建模时间,且在理论上的类似条件下可适用于其他样品检测工作,可为振动光谱学对食用油掺伪分析的进一步工作提供可行的理论依据。