成像光谱技术的研究与发展

成像光谱技术是20世纪70年代末发展起来的一项新型航天航空遥感技术。综述了成像光谱技术的发展背景,在海洋、大气、植被、地质研究等领域的应用现状。介绍了成像光谱技术的几种主要分类、各种类型的特点以及国内外具有代表性的方案。提出了大孔径干涉型成像光谱仪的原理,并展示了攻关样机和实验数据。     

小型荧光激光雷达测量六种典型生物战剂模拟物二维荧光光谱

对成团泛菌(Pan)、金黄色葡萄球菌金黄亚种(Sta)、球芽孢杆菌(BG)和大肠杆菌(EH)四种生物战剂模拟物进行了培养和生长曲线测定,四种菌的代时分别为0.99,0.835,1.07和1.909 h;设计研制了近场小型荧光测量激光雷达,266和355 nm波长分别用于测量生物战剂模拟物氨基酸段和NADH段二维荧光谱;在可控的荧光测量腔室,测得了分辨率为4 nm的营养态细菌液态气溶胶以及牛血清(BSA)、卵清蛋白(OVA)两种毒素类模拟物液态气溶胶的二维荧光谱;二维荧光谱数据表明,Pan,Sta,BG,EH,BSA和OVA气溶胶,在氨基酸段的荧光谱形与标准荧光组分色氨酸较为一致,FWHM为60 nm,受培养生化环境、细菌内部荧光组分及比例的影响,荧光分子激发态与基态间的能量差增大,荧光谱带均存在不同程度的蓝/紫移;在Pan,Sta,BG和EH营养细菌气溶胶中均检出了较弱的NADH荧光组分,且水、氮等的拉曼散射不能完全扣除,光谱锯齿严重,FWHM为100 nm;二阶求导后的二维荧光谱表明,荧光谱的高阶处理和分辨识别是可行的。     

基于光谱解调的对称波导型表面等离子体共振传感研究

表面等离子体共振(SPR)传感系统有角度谱、光谱、强度、相位等解调方式,其中光谱型的(SPR)传感系统因可以使用光纤导光,将传感部分独立出来,可进行远距离传感和现场检测,并能有效缩小系统的体积。对称光波导型(SOW)SPR因金属膜层两边的折射率完全相同,表面等离子体波传播距离更长,穿透深度更深,比传统的SPR系统具有更高的灵敏度和分辨率。对对称波导型(SOW)SPR进行光谱解调研究,以MgF₂-Au-MgF₂结构的SOW-SPR为传感单元,同时以光纤输出的卤素灯为光源, 搭建了一套光谱解调的SOW-SPR检测系统,以不同浓度的葡萄糖溶液对系统折射率分辨率进行测量,得到2.8×10-7 RIU的分辨率。为SOW-SPR系统小型化、现场检测以及远距离探测提出一种可能实现的手段,具有很好的应用前景。     

深水域近水面水下爆炸水柱形态及演变实验研究

 为研究不同起爆深度的水下爆炸水柱形态及演变特征,进行了1 kg球形RDX装药在不同起爆深度下的海上爆炸实验,通过高速摄像机记录装药起爆后水柱的形成和成长过程,获得了喷射水柱形态的演变特征以及水柱高度、直径、水柱突出水面时间等参数的变化规律,并与Cole、Hole和Swisdak等人的研究结果进行对比分析。研究结果表明：对于深水域近水面水下爆炸,水柱以垂直喷射形态为主,当气泡在膨胀阶段到达水面时水柱存在微弱的径向飞散现象;水柱最大高度随起爆深度呈脉动变化,水柱直径随起爆深度线性减小;Swisdak关于水柱最大高度的计算公式不适用深水域近水面水下爆炸情况。     

气体放电等离子体参数测量仪的优化和改进

气体放电等离子体参数的研究实验是近代物理实验教学大纲基本要求的实验,该实验仪器存在很多问题,如放电不稳定,无法准确读取实验数据,复杂的数据处理过程等。对气体放电等离子体参数测量仪进行改造,制备封闭的稳定的放电管,改进测量电路,对仪器外观重新优化设计。从而改善实验测量的精度与准确度,提高实验效率,并能拓展实验内容。     

蒸镀法制备全有机并五苯薄膜场效应晶体管

以全蒸镀方法在真空室内一次性制备了正装结构的全有机并五苯薄膜场效应晶体管。正装结构全蒸镀法有利于简化工艺制备程序,缩小器件尺寸,提高集成度。制备的绝缘层厚度仅为50nm的全有机薄膜场效应晶体管,器件的工作电压降至10V,相同电压下饱和输出电流有了明显提高。筛选适当的有机绝缘材料,改善全有机薄膜场效应晶体管有源层/绝缘层的界面性能,使阈值电压几乎降至0V,场效应迁移率提高了3倍多,输出饱和电流也有了明显的提高。     

IPDA激光雷达数据反演快速精确优化算法

研究了积分路径差分吸收(IPDA)激光雷达中采用洛伦兹线型代替伏格特线型对机载平台探测CO₂柱浓度精度的影响。建立仿真模型,讨论两种线型在数据反演中对温度和气压的敏感性,以及探测相对误差变化随飞行高度的变化。结果表明：伏格特和洛伦兹线型得到的吸收截面,温度和气压敏感性,相对随机误差分别为0.860%,-0.703%和0.224%,基本没有差别,但是洛伦兹线型可以有效地提高光谱参数计算效率。机载IPDA激光雷达采用洛伦兹线型可以快速高精度反演飞行路径上CO₂柱浓度,降低了对系统计算能力的要求,有助于实现在飞期间数据实时反演和分析,以及实施针对突发事件的飞行规划,同时也有助于进一步实现机载激光雷达系统的小型化和集成化。     

高重复频率激光在非掺杂氧化铋玻璃中诱导TiO2晶体析出

使用聚焦后的800nm,150 fs,250 kHz的高重复频率飞秒脉冲激光研究它在非掺杂氧化铋玻璃内部三维选择性的诱导析晶.通过拉曼光谱测定发现析出的晶体是TiO2且为金红石相.研究表明,经过250 kHz的飞秒激光辐照一段时间后,玻璃内部由于脉冲能量的连续累积会使得激光辐照区域出现热累积效应,达到玻璃的析晶温度后诱导晶体析出.通过连续移动激光束,可以实现连续刻写TiO2晶线,通过EDX测试显示聚焦区域出现了由于热累积效应而形成热驱动使得离子发生迁徙.实验结果表明这种方法适用于在透明介质材料中三维选择性刻写晶体以制备集成光学器件.     

DAC加载下材料高压声速的激光超声测量技术

 设计并建立了可测量金刚石压砧（DAC）加载下材料高压声速的激光超声系统。该系统采用脉宽为6.3 ns的调Q激光器作为超声波激发光源,使用光纤位移干涉仪和速度干涉仪混合系统进行超声位移探测,不需要借助其它任何参数即可直接测量样品的高压声速和原位厚度。利用该系统,测量了2.6 GPa压力下铜样品的高压纵波声速和原位厚度,并给出了测量结果。     

A Novel Fluorescent Probe for ATP Detection Based on Synergetic Effect of Aggregation-induced Emission and Counterion Displacement

In this work,a fluorescent probe(TPEBe-I)was developed for adenosine triphosphate(ATP)detection based on the synergetic effect of aggregation-induced emission and counterion displacement.TPEBe-I gave weak emission in aqueous solution due to the heavy-atom effect of counter iodide ion.However,upon the addition of ATP,the new aggregate complex(TPEBe-ATP)was formed between the cationic unit of TPEBe-I and ATP through electrostatic interactions,which not only restricted the intramolecular motion of luminogen but also eliminated the quenching effect of iodide ion.As a result,the fluorescent light-up detection for ATP was successfully achieved.Moreover,TPEBe-I exhibited high selectivity towards ATP and showed a wide linear detection region towards the logarithm of ATP concentration(5—600μmol/L)with a detection limit of 1.0μmol/L,enabling TPEBe-I as a promising probe for ATP quantitative analysis.