Anomalous behaviours of terahertz reflected waves transmitted from GaAs induced by optical pumping

Femtosecond pump-terahertz probe studies of carrier dynamics in semi-insulating GaAs have been investigated in detail for various pump powers. It is observed that, at high pump powers, the reflection peaks flip to the opposite polarity and dramatically enhance as the pump arrival time approaches the reflected wave of the terahertz pulse. The abnormal polarity-flip and enhancement can be interpreted by the pump-induced enhancement in the photoconductivity of GaAs and half-wave loss. Moreover, the carrier relaxation processes and surface states filling in GaAs are also studied in these measurements.     

可见光敏引发聚合甲基丙烯酸甲酯的动力学研究

本论文用膨胀计法进行了甲基丙烯酸甲酯在氯仿溶液中可见光光敏引发聚合动力学的研究。此光敏引发体系由光敏剂1,3,3-三甲基-2-[5-(1,3,3-三甲基-2-吲哚叉)-1,3-戊二烯]吲哚碘盐(简称NK-529),引发剂邻氯代六芳基双咪唑(简称o-Cl-HABI),氢给体3-巯基-4-甲基-4氢-1,2,4-三氮唑(简称MTA)组成。研究结果表明,此光敏聚合体系的光聚合速率与各组分的动力学方程如下:R_p=K(NK-529)^0.51(HABI)^0.41(MTA)^0.36(MMA)^1.0.     

非线性拟合方法用于透射式脉冲红外技术测试碳/碳复合材料的热扩散系数

为了测试碳/碳复合材料的热扩散系数,本文提出了非线性拟合用于透射式脉冲红外检测的数据处理方法.非线性拟合通过循环迭代的方法持续调整拟合参数,让理论值不断逼近实验值,直至获得最佳结果.传统的透射式脉冲红外成像技术利用半高时间法测试材料的热扩散系数,但通常会受到采集时间不足和信噪比差的限制.本文提出的非线性拟合方法可以有效消除或减弱这两种影响.在使用该方法之前,首先选用常见的304不锈钢评估了该方法的测量精度及拟合长度对测试结果的影响.结果显示304不锈钢的测量精度达到0.3%,且当拟合长度不小于半高时间法采集时间的1/5时,拟合长度对非线性拟合结果影响很小.随后使用该拟合方法测试了不同厚度的碳/碳复合材料试件,并通过热扩散系数测量结果分析了试件之间的热参数差异性和材料自身的均匀性.     

Experimental research on spectrum and imaging of continuous-wave terahertz radiation based on interferometry

A system for measuring terahertz spectrum is proposed based on optical interferometer theory, and is experimentally demonstrated by using a backward-wave oscillator as the terahertz source. A high-resolution, high-precision interferometer is constructed by using a pyroelectric detector and a chopper. The results show that the spectral resolution is better than 1 GHz and the relative error of frequency is less than 3%. The terahertz energy density distribution is calculated by an inverse Fourier transform and tested to verify the feasibility of the interferometric approach. Two kinds of carbon-fiber composites are imaged. The results confirm that the interferometer is useful for transmission imaging of materials with different thickness values.     

阿莫西林的太赫兹光谱研究

阿莫西林是一种青霉素类抗生素,由于其独特的药效,在临床和人们的日常生活中应用比较广泛。对于这类药物的真伪检测不仅关系到患者的身心健康,而且对于保护合法生产厂商利益打击假冒伪劣药品都极为重要。太赫兹(THz)波是一种新开发的电磁辐射,具有许多独特性质。利用基于太赫兹波的太赫兹时域光谱技术对3个不同厂家生产的阿莫西林胶囊进行了测试分析,得到了三种样品的太赫兹时域光谱,通过傅里叶变换,得到了它们的频域光谱,同时获得了它们的太赫兹吸收系数曲线和折射率曲线。测试结果表明三种样品在太赫兹波段存在明显的吸收峰,在0.20～1.60 THz之间,吸收峰的位置基本上是重合的,三种样品的折射率存在一定的差别。对阿莫西林太赫兹时域光谱的研究表明：太赫兹波在青霉素类药品的质量检查、药品生产过程中的质量控制以及假冒伪劣药品的打击方面有广阔的应用前景。     

基于微流控技术的水的太赫兹吸收特性研究

很多生物大分子的特征振动模式和转动模式都位于太赫兹波段范围内,且太赫兹波的低电子能特性使其在实验过程中不会对待测样品造成破坏,所以可以采用太赫兹技术来鉴别生物样品。在许多研究中,生物样品都是溶液状态,溶液中水和其他分子之间的相互作用涉及很多生物现象,所以研究水的太赫兹特性就显得至关重要。众所周知,水分子是十分常见的极性分子,分子间氢键会与太赫兹波发生强烈的相互作用,从而使得水对太赫兹波有很强的吸收作用,导致利用太赫兹技术研究水溶液中生物样品的动态特性变得相当困难。为了解决这一难题,可以引入微流控技术。微流控技术以能精确操控微尺度流体而著称,其沟道深度可以达到50μm甚至更小。由于微流控技术减小了太赫兹波在流体中的传播距离,从而极大地减小了水对太赫兹波的吸收。本研究采用对太赫兹波具有高透过率的Zeonor 1420R材料制成了夹心式微流控芯片,芯片上微沟道的长度、宽度和深度分别为3 cm, 4 mm和50μm,太赫兹探测区的直径为3 mm。在制作微流控芯片时,利用厚度为50μm的强黏性双面胶代替传统夹心式微流控芯片中的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜,使微流控芯片在加热过程中不再有漏液现象...     

基于吸收线型理论的太赫兹光谱混合物定量分析方法研究

光谱分析结合化学计量学是一种重要的定量分析方法,其通过输入吸收系数当作建模参量建立浓度预测模型进行预测。这种方法仍难以解决微量物质定量分析问题,如测量婴幼儿乳粉中的三聚氰胺含量。微量定量分析的困难在于物质浓度过低时吸收系数的特性表征不充足,光谱上难以识别和区分。吸收线型理论中与分子偶极矩的关系密切,我们认为其对物质有很强的特性表征,因此本文使用和两个参量建立微量三聚氰胺浓度预测模型,探究其优劣。太赫兹时域光谱技术测量并后续计算三聚氰胺样品的和,后使用普通最小二乘建立模型。其中的模型R~2为0.957 5,RMSEC为0.006 3,模型R~2为0.945 9,RMSEC为0.007 1,可以看出吸收线型理论的模型水平更高。本文所研究的定量分析新方法,建立了比吸收系数方法更好的预测模型,对解决微量物质含量检测提供了新思路,且在基于太赫兹光谱技术的定量分析中可被广泛应用。     

THz辐射在DNA光谱研究中的应用

太赫兹(THz)辐射是一种新型的远红外相干辐射源,近年来在不同的研究领域中得到了广泛的应用,许多研究表明THz脉冲光谱学在生物和医学方面具有潜在的应用前景。文章简要介绍了THz辐射产生和探测的基本原理和方法;阐述了THz辐射在生物学和DNA分子光谱学研究的物理基础;讨论应用THz辐射研究DNA取得的成果及最新进展,展望应用THz辐射研究DNA分子的前景。     

太赫兹电磁波在毒品检测中的应用

介绍了太赫兹电磁波在毒品检测中的应用研究结果;报道了三种苯丙胺类毒品在太赫兹波段的指纹谱,对隐藏在信封中的毒品进行识别,对粉末状毒品与片状毒品的太赫兹吸收光谱进行了比较,同时也应用THz成像技术开发了毒品识别软件。研究结果表明,将太赫兹电磁波应用于毒品检测是可行的。     

蜂窝缺陷的红外无损检测及有限元模拟

蜂窝结构在使用过程中,常见的缺陷有脱粘和积水。红外无损检测技术通过对试件主动加热,利用热像仪采集试件表面的红外辐射变化,从而检测出物体的缺陷信息。实验结果表明,蜂窝积水位置的温度要低于参考区域的温度。基于这一现象,利用Ansys有限元软件模拟了蜂窝结构的脉冲红外热成像检测过程,并与实际脉冲红外热成像用于表面下识别检测实验结果进行对比,验证了模拟结果的正确性。对蜂窝结构的积水、脱粘和积油缺陷模拟并进行对比识别,为实际实验提供理论基础。