Second harmonic generation of metal nanoparticles under tightly focused illumination

The near-field and far-field second harmonic(SH) responses of a metal spherical nanoparticle placed in the focal region of a highly focused beam are investigated by using the calculation model based on three-dimensional finite-difference time-domain(FDTD) method. The results show that off-axis backward-propagating SH response can be reinforced by tightly focusing, due to the increase of the relative magnitude of the longitudinal field component and the phase shift along the propagation direction.     

An efficient multipaction suppression method in microwave components for space application

Multipaction,caused by the secondary electron emission phenomenon,has been a challenge in space applications due to the resulting degradation of system performance as well as the reduction in the service life of high power components.In this paper we report a novel approach to realize an effective increase in the multipaction threshold by employing micro-porous surfaces.Two micro-porous structures,i.e.,a regular micro-porous array fabricated by photolithography pattern processing and an irregular micro-porous array fabricated by a direct chemical etching technique,are proposed for suppressing the secondary electron yield(SEY) and multipaction in components,and the benefits are validated both theoretically and experimentally.These surface processing technologies are compatible with the metal plating process,and offer substantial flexibility and accuracy in topology design.The suppression effect is quantified for the first time through the proper fitting of the surface morphology and the corresponding secondary emission properties.Insertion losses when using these structures decrease dramatically compared with regular millimeter-scale structures on high power dielectric windows.SEY tests on samples show that the maximum yield of Ag-plated samples is reduced from 2.17 to 1.58 for directly chemical etched samples.Multipaction testing of actual C-band impedance transformers shows that the discharge thresholds of the processed components increase from 2100 W to 5500 W for photolithography pattern processing and 7200 W for direct chemical etching,respectively.Insertion losses increase from 0.13 d B to only 0.15 d B for both surface treatments in the transmission band.The experimental results agree well with the simulation results,which offers great potential in the quantitative anti-multipaction design of high power microwave components for space applications.     

Ca~(2+)掺杂对SmFeO_3的介电、铁磁特性及磁相变温度的影响

采用固相反应法制备Sm_(1-x)Ca_xFeO_3(x=0,0.1,0.2,0.3)样品,研究Ca~(2+)掺杂对SmFeO_3介电性能、铁磁性及磁相变温度的影响.X射线衍射图谱分析表明:所有样品的主衍射峰与SmFe03相符合且具有良好的晶体结构.随着x的增加,SmFeO_3样品的晶粒尺寸由原来的0.5μm逐渐增大到2μm.当f=1 kHz时,Sm_(1-x)Ca_xFeO_3(x=0.1,0.2,0.3)样品的ε_r分别是SmFe03的5倍、3倍和2.6倍,而tgσ增大一个数量级.在3T磁场作用下,SmFe03样品的M-H呈线性,随着x的增加,M-H逐渐趋向饱和,Sm_(1-x)Ca_xFeO_3(x=0.1,0.2,0.3)样品的M_r分别是SmFeO_3的20倍、31倍和68倍.X射线光电子能谱分析表明:Fe~(2+)和Fe3+共存于Sm_(1-x)Ca_xFeO_3样品中,Fe~(2+)/Fe~(3+)比例随着x的增加而增大,证明Ca~(2+)掺杂增加了Fe~(2+)的含量,形成Fe~(2+)—O~(2-)—Fe~(3+)超交换作用,增强SmFe03的铁磁特性.测量了Sm_(1-x)Ca_xFeO_3样品在外加磁场为1000 Oe(1 Oe=79.5775 A/m)的M-T变化关系,观测到其自旋重组温度(T_(SR))和尼尔温度(T_N)分别为438 K和687 K,发现SmFe03样品的T_(SR)和T_N均随着x的增加向低温方向移动,当x=0.3时,自旋重组现象消失.这主要是SmFeO_3样品磁结构的稳定性和Fe~(3+)—O~(2-)—Fe~(3+)及Sm~(3+)—O~(2-)—Fe~(3+)超交换三者共同作用的结果.     

LED单色红光对西兰花采后黄化抑制效果的影响

光照是影响植物生长发育的重要因子,在植物生长过程中,对植物的生理代谢、光合特性、品质及衰老均有广泛的调节作用。然而国内外对于采后光照是否仍然可以提高果蔬品质,延长贮藏保鲜期的研究少见报道。采用红、蓝、绿三种单色光照射处理西兰花,红光对采后西兰花花球黄化具有抑制作用,蓝光抑制作用不明显,而绿光则加速了西兰花黄化,因此本文将重点研究LED单色红光对西兰花采后黄化抑制效果。采用波长为625±5 nm,光照强度(100±5)Lx的LED单色红光持续照射西兰花花球,以避光处理为对照。结果表明：LED单色红光能够抑制西兰花花球表面色差L值升高,保持色差-a/b值,延缓叶绿素降解;同时能够降低西兰花呼吸强度,推迟呼吸高峰,降低乙烯生成速率,有效保持了西兰花的商品性。相关性分析表明,采用LED单色红光处理后,乙烯生成速率与黄化指数之间达到极显著正相关水平(p<0.01)。与常规无光处理相比,LED单色红光处理延长了西兰花保鲜期5 d左右,为西兰花的贮藏保鲜提供理论依据。本文创新点在于首次将无化学污染、环境友好特性的LED单色光引入西兰花采后贮藏保鲜过程中,重点研究了LED单色红光对西兰花采后颜色变化的影响,明确了LED单色红光对西兰花采后黄化具有抑制作用。     

基于菲涅尔反射的液体浓度精确测量系统

利用菲涅尔反射定律提出了一种测量液体浓度的新方法。整个实验装置结构简单,主要由一个激光光源、三个光耦合器、两个光电探测器组成。光源所发出的光经过三个光耦合器后传输至光纤-液体表面发生反射,反射回的光由两个光电探测器接收。在测量过程中引入参考光路,利用相对技术,使得被测液体的浓度值仅由相对接收光强R决定,从而很好地解决了光源稳定性、环境干扰等测量难题。实验以食盐溶液和蔗糖溶液为测量对象,实验结果与理论分析十分吻合。整个实验装置结构简单,测量精度高,易于操作,测量稳定性能够达到99%以上。     

金属规则表面形貌影响二次电子产额的解析模型

表面形貌是影响二次电子发射特性的重要因素, 但目前仍缺乏刻画这一影响规律的解析模型. 本文通过分析发现表面结构的遮挡作用是影响二次电子发射特性的主要因素. 基于二次电子以余弦角分布出射的规律, 提出了建立表面形貌参数与二次电子产额之间定量关系的方法, 并以矩形槽和三角槽为例, 建立了电子正入射和斜入射时的一代二次电子产额的解析模型. 将推导的解析模型与Monte Carlo模拟结果和实验结果进行了比较, 结果表明本文建立的模型能够正确反映规则表面形貌的二次电子产额. 本文的模型对于反映常用规则结构影响二次电子出射的规律以及指导通过表面结构调控二次电子发射特性都具有参考价值.     

氮流量在高氢氛围中对富硅氮化硅薄膜材料结构及其发光特性的影响

采用等离子体增强化学气相沉积技术,以N₂掺入到SiH₄和H₂的沉积方式,分别在玻璃和N型单晶硅片(100)衬底上制备富硅氮化硅薄膜。通过紫外-可见光吸收光谱、傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR光谱)、拉曼光谱和光致发光谱(PL谱)分别表征掺氮硅薄膜材料的带隙、结构及其发光特性的变化。结果表明：在氢气的氛围中,随着氮气流量的增加,氢原子能够对薄膜缺陷起到抑制作用,并使较低的SiH₄/N₂流量比下呈现富硅态,但却不利于硅团簇的形成。随着氮原子的掺入,Si—N键的含量增大,带隙增大,薄膜内微结构的无序度也增大,薄膜出现了硅与氮缺陷相关的缺陷态发光;随着氮原子进一步增加,出现了带尾态发光,进一步讨论了发光与结构之间的关联。这些结果有助于采用PECVD制备富硅氮化硅对材料发光与结构特性的优化。     

基于第一性原理研究单壁碳纳米管的力学性质

用基于第一性原理的Crysta103软件中的Hartree-Fock近似和密度泛函与Hartree-Fock混合近似两种方法计算一系列碳纳米管的杨氏模量,对两种近似方法的计算结果进行比较.Hatree-Fock近似计算的杨氏模量与实验和其它理论结果符合较好;密度泛函和Hartree-Fock混合近似计算的杨氏模量偏小,...     

三层芯结构在单模大模场面积低弯曲损耗光纤中的应用和分析

研究并分析了一种采用三层芯结构的单模大模场面积低弯曲损耗光纤.纤芯由纤芯高折射率层、包层低折射率层和下陷低折射率层三层结构构成.系统地分析了三层芯光纤(three-layer-core fiber,TLF)中不同结构参数对基模模场面积及弯曲损耗的影响.研究表明,通过调整三层芯的结构参数,在不牺牲截止波长的前提下,这种TLF可以实现在增大基模有效面积(A_eff)的同时,将弯曲损耗降到更低.通过调整纤芯中三层芯的结构参量,A_eff可以达到100—330 μm²甚至更高.此外,在相同模场面积A_eff下,三层芯光纤的弯曲损耗可以比普通阶跃型光纤(SIF)要低2—4个数量级.分析表明这种大有效面积、低弯曲损耗三层芯单模光纤在宽带大容量传输、及大功率光纤激光器和放大器中具有重要的潜在应用价值.     

基于多齿功能单体的三聚氰胺印迹材料的制备及应用

以三聚氰胺(MEL)为模板分子,采用沉淀聚合方法研究了以衣康酸(IA)为多齿功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂时,组分之间摩尔比对三聚氰胺印迹聚合物(MIP)选择性的影响.研究发现,当MEL与IA摩尔比为1∶1.5时,所合成的MIP对三聚氰胺具有最佳选择性,选择性系数k=10.41(以三聚氰酸为对照物).此时IA的识别位点(羧基)与三聚氰胺的可识别位点(胺基)摩尔比为1∶1,因此,不会出现由过量功能单体引起的非特异性吸附.Scatchard分析结果表明,这种MIP能够在更宽的三聚氰胺浓度范围(1～100 mg/L)内只表现出特异性吸附.以灭蝇胺为对照物时,kNIP<1但kMIP>1,该结果证明MIP对分子的形状有良好的识别能力.最后,以制备的MIP为固相萃取吸附剂,结合高效液相色谱/紫外检测器(HPLC/UV)建立了三聚氰胺测定方法.当牛奶(奶粉)中MEL的加标浓度分别为15,600和4500μg/L(μg/kg)时检测的加标回收率为92.34%～109.4%.