新型衍射光学成像光谱仪的设计和分析

为了克服在传统衍射光学成像光谱仪中,衍射透镜的焦距随波长变化引起系统放大率随波长变化,从而导致光谱图像的像元配准误差,得到并不精确的相对光谱信号强度,提出了将衍射透镜与消色差透镜系统相结合的新型折/衍混合、二组元复合远心成像光学系统的技术方案,具体分析推导了该系统的成像理论.在此理论指导下,利用光学设计软件Zemax设计了一套可见近红外成像光谱仪光学系统.结果表明,不但系统的放大率不随波长变化,而且进一步降低了衍射透镜的加工难度,改进了衍射光学成像光谱仪的光学性能,为新型衍射光学成像光谱仪的研制提供了重要的理论依据和设计指导.     

掺Ni的ZnO粉末的Raman光谱研究

利用拉曼(Raman)光谱对掺镍(Ni)氧化锌(ZnO)粉末的声子谱进行了研究.在掺杂样品的Raman光谱中仍能观察到未掺杂ZnO的声子模式,此外还观察到两个额外模式.掺杂粉末中观察到ZnO的E2(h)模式表明掺Ni的ZnO仍然保持六角对称结构.652 cm-1额外模式的起源是掺杂引起的ZnO本底缺陷.为了查明544 cm-1处额外模式的起源,分别对掺Ni,掺钴(Co),和掺锰(Mn)的ZnO粉末的Raman光谱进行了对比研究.结果表明544 cm-1额外模式起源于Ni相关的局域振动模式.对光谱中的其他声子模式的起源也进行了讨论;同时还报告了利用325nm激光作激发源观察到掺Ni样品的多重纵光学(LO)声子模式的结果.     

基于数码相机的光谱重构研究

由数码相机信号直接重构物体表面的光谱信息对不同照明条件下颜色的复现十分重要.基于普通商用数码相机分别摄取两种CIE标准光源D65和A下颜色样品的RGB信号,采用主元分析法(PCA)和多项式模型的结合算法进行物体表面色光谱反射比的重构研究.实验结果表明,同时应用两种光源下的RGB信号可有效提高光谱重构精度,并能较好地再现色样的同色异谱特性.     

一种具有噪声抑制功能的红外图像锐化算法

锐化是图像增强中一项关键性的技术,但如果图像中包含噪声,噪声也会因为锐化而放大,最终导致信噪比的降低.探索了一种算法既可以对图像进行锐化滤波,又不降低图像的信噪比.采用模式识别的相关理论,基于隶属度和概率松弛技术对红外图像中由真实边缘和由各种噪声引起的亮度数值变化进行区分,对不同区域采用不同的锐化处理.该算法不同于传统图像锐化算法只基于局部对比度的缺点,在图像锐化过程中考虑图像边缘和噪声的空间分布的差异,改善了传统边缘增强算法对噪声放大的缺点.实验数据表明,该锐化方法未引起信噪比的降低,具有良好的前景和实用价值.     

强非局域介质中的二维自相似孤子波

利用自相似方法研究了强非局域介质中的二维孤子波,得到了强非局域薛定谔方程的精确自相似解.该解可以用惠克斯函数米描述.研究表明,在该种介质中存在孤子群,以自相似的方式传输,通过选择光孤子参数,高阶光孤子可以存在不同的形式,如高斯光孤子族、涡旋光孤子族、对称性单层光孤子族和多层光孤子族、不对称单层光孤子族和多层光孤子族.通过数值模拟,进一步证明孤子群在传输过程中的稳定性.     

等离子体激发和辐射温度瞬态光谱测试方法

对等离子体温度的测量能间接诊断瞬态物理场的瞬时温度变化.使用望远光学系统对准等离子体并收集其光谱.光栅分光系统高精度地(△λ<0.1 nm)分离提取出测最所需的等离子体四通道特征光谱信号.光纤将光谱信号导入高灵敏度、快速响应的光电倍增管(PMTs,采集时间小于1 μs),达到瞬态测试的要求.用四通道数据拟合Boltzmann直线提高了计算激发温度的精度(优于2%),同时从黑体辐射理论推导出等离子体辐射温度的计算模型.只需用一次测量得到的光强就可以同时得到等离子体的激发温度和辐射温度.利用标准温度灯对系统的光谱响应系数进行了标定,通过实验表明系统测温的精度优于3%.     

基于微分法精确测量气溶胶飞行时间的新方法

利用飞行时间气溶胶粒子束光谱技术对大气气溶胶牲子粒谱分布进行监测是精确测量大气气溶胶粒子粒径大小及浓度的典型方法.而精确测量气溶胶粒子飞行时间是实现粒径谱精确监测的关键.利用微分法对门限电平比较法进行优化改进,利用信号微分后的零点对应信号最大值的特点,将飞行时间提取中变化的门限电平的比较转换成零电平的比较,设计了一种精确测量气溶胶粒子飞行时间的方法.该方法不但可以忽略因气溶胶粒子大小而引起的散射光强弱变化,而且,即使散射光双峰信号并非理想的对称信号,该方法也能精确地测得飞行时间.     

Characterization of microstructures induced in the workpiece of aluminum alloy by excimer laser micromachining

Excimer laser emitting at 248 nm is applied to produce microstructures on the surface of aluminum alloy. The surface morphology shows that hotspots and thermal fluidic structures both come to light. Two possible mechanisms of hotspots formation are proposed: near-field diffraction and interference, and extremely fast rapid thermal annealing. And for the formation of thermal fluidic pattern structure, a thin film model is applied.     

One-stage fabrication of sub-micron hydrophilic microchannels on PDMS

A sub-micron hydrophilic microchannel was fabricated on poly(dimethylsiloxane) (PDMS) in one step using vacuum ultraviolet light (VUV) lithography in vacuum. The topographies and properties of the irradiated PDMS surface were characterized and analyzed by atomic force microscopy (AFM), and the chemical composition changes on VUV-treated PDMS analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The hydrophilic stability of irradiated PDMS surface was studied by static water contact angle. As demonstrated, the hydrophilicity on surface of PDMS microchannel can be kept for a longer term even three months after the treatment.     

Water-dispersible hydroxyapatite nanorods synthesized by a facile method

A simple and effective method, using calcium nitrate and triammonium phosphate as starting materials, for the preparation of water-dispersible hydroxyapatite nanorods (HAp) was reported. The process primarily involves the preparation of HAp with the addition of sodium citrate (NaC) and the exchange of absorbed ions (NaC) with sodium hexame taphosphate (NaP). The end products were investigated using various means in order to confirm the particles’ crystal phase and morphology and to understand how to improve their stability. The results demonstrate that the resulting HAp at 90 °C is rod-like with length of 300-400 nm and width of 40-60 nm. The zeta potential values of pure HAp, HAp-NaC, HAp-NaC/NaP are from −15.20, −30.89 to −44.84 mV. The settling time test shows the HAp-NaC/NaP could keep stable above 7 months without any creaming or visible sedimentation. The amount of NaC and the reaction temperature play significant roles in the whole process due to the formation of Ca containing precipitates.