双光束激光处理水溶液对ICP发射光谱的增强作用

为了改变水溶液的物理性质,提高ICP发射光谱的辐射强度,实验采用波长为976 nm的近红外激光和10.6 μm的CO₂激光正交辐照水溶液,研究了不同激光功率密度和辐照时间对水溶液表面张力和粘度的影响,也探讨了处理后水溶液对ICP光谱强度的增强作用。实验结果表明,在976 nm激光功率密度为0.265 7 W·cm-2,CO₂激光为0.2069 W·cm-2以及辐照时间为40 min条件下,水溶液的表面张力和粘度比未进行激光处理时的分别减小了42.13%和14.03%,而雾化效率升高了51.26%。将优化条件下激光处理的水溶液引入ICP光源后发现,样品元素As,Cd,Cr,Hg和Pb的光谱强度比水溶液未处理时的分别提高了46.29%,94.65%,30.76%,33.07%和94.58%,信背比分别增大了43.84%,85.35%,28.71%,34.37%和90.91%;等离子体温度和电子密度也分别升高了5.94%和1.18%。可见,双光束激光正交辐照水溶液的方法能够明显降低水溶液的表面张力和粘度,提高ICP光源的辐射强度,这为顺利检测水样品中痕量重金属元素创造了条件。     

磁力搅拌和激光辐照处理水溶液对ICP辐射的增强作用

在电感耦合等离子体原子发射光谱法中,仍然是以溶液方式把样品引入到光源。为了提高对水溶液的处理效果,改变其物理性质,采用磁力搅拌与激光辐照相结合的手段,测量了不同实验条件下水溶液的表面张力和粘度。将处理后的溶液引入到电感耦合等离子体(ICP)中,测量了样品元素的谱线强度和信背比以及等离子体的激发温度和电子密度。实验结果表明：在磁力搅拌器的转速为1 197 r·min-1、激光输出功率密度为0.227 6 W·cm-2和样品处理时间为15 min的优化条件下,溶液的表面张力和粘度比未经处理时的分别减小了27.85%和8.66%;样品元素谱线As 188.980 nm,Cd 214.439 nm,Cr 267.716 nm,Cu 324.754 nm,Hg 253.652 nm和Pb 220.353 nm的强度分别提高了32.07%,65.36%,18.27%,32.29%,19.38%和54.28%,信背比分别增大了25.13%,60.97%,18.18%,27.69%,21.11%和48.93%。通过测量等离子体的激发温度和电子密度两个主要参数,在一定程度上解释了水溶液被处理以后等离子体辐射增强的原因。这种预处理水溶液的方法能够明显提高ICP发射光谱强度,而且与单独利用激光辐照水溶液的方法比较,明显缩短了处理样品的时间,有利于提高工作效率。此方法操作简便,在处理样品溶液过程中不存在二次污染问题,便于推广使用。     

氮化铝铬的制备及其光学性质

利用直接氮化法得到了氮化铝和氮化铬,并用两种途径得到Cr³⁺掺杂的氮化铝样品。用X射线衍射仪分析了样品晶相并测试了两种样品的激发和发射光谱,计算了晶体场劈裂参数D_q和Racah参数B及D_q/B分别为1 800,693.69和2.59。光谱数据表明,Cr³⁺在氮化铝中属于强场环境,光发射来自于最低激发态²E能级,与在氧化铝中的环境相似。根据光谱数据给出了Cr³⁺在氮化铝晶体场中的能级。     

光学外差法测量Ba原子的自电离态

提出了把三光子共振非简并六波混频(NSWM)和双光子共振非简并四波混频(NFWM)应用于研究Ba原子自电离态的光学外差探测方法。采用该方法测量了Ba原子的6P_３／２19d自电离态,并观察到了三光子共振 NSWM和双光子共振NFWM信号干涉引起的信号增强。该方法是一种纯非线性光学方法,具有优秀的空间分辨率和简单的光路。其中双光子共振非简并四波混频信号作为本地振荡光束,三光子共振非简并六波混频信号作为信号光束,通过 改变信号光束的频率来达到用光学外差探测法研究Ba原子自电离态的目的。该方法中,实现相位匹配所要求的条件不是很严格,可以在很宽的频率范围内实现相位匹配,而一般的六波混频很难做到相位匹配, 并且所测量的信号是相干光, 当用窄带宽的激光时,可以获得消多普勒的分辨率。     

1.48μm波长输出的拉曼激光器的优化设计

1.48μm波长输出的拉曼激光器是掺铒光纤放大器（EDFA）和拉曼光纤放大器（RFA）的泵浦源。本文通过数值模拟的方法从理论上对这种波长的掺磷拉曼光纤激光器进行了优化设计。