采用长光程差分吸收光谱技术(LP-DOAS)的中红外痕量一氧化碳检测仪

一氧化碳作为一种危险的开采排放气体,在复杂的井下环境中极易累积,对矿工生命安全造成严重威胁。介绍了一种紧凑型一氧化碳检测仪,该仪器采用激发波长为4.65μm的量子级联激光器作为光源,配合中红外碲镉汞光电探测器与光程长度12m的紧凑型多次反射气室,实现了对痕量一氧化碳气体的检测。自主设计的新型高速光电信号采集系统解决了应用商业示波器造成的信号链阻抗失配的问题。这一新系统的采样带宽为400MHz,采样频率1GSPS,垂直分辨率达到12bit,有效的提高了检测仪的灵敏度与集成度。该仪器采用长光程差分吸收光谱法,通过比较实测光谱与进行Voigt展宽的理论光谱之间的残差得出此检测仪的检测下限为108×10-9。检测仪的测量误差有非平稳,慢时变的特点。根据这一特点我们采用阿伦方差对气体检测仪检测灵敏度进行了估计,经过约40s方差曲线达到极小值,此时阿伦方差值为61×10-9。在2h的稳定性测试中,检测仪稳定度达到2.1×10-3,在长达12h的稳定性测试中,检测仪的稳定度依然可以达到1.7×10-2。此仪器具有较高的灵活性,通过更换不同激射波长的激光器可以实现对多种气体的痕量检测。     

唾液中富组氨酸多肽的免标记快速检测

唾液中含有多种生物活性成分,包含部分可用于疾病诊断的生物标志物。相比于血液和尿液,唾液的收集过程更为简便且其收集过程具有完全无创的优点。唾液代替血液、尿液在无创疾病诊断中的作用已日益显现。富组氨酸多肽是由唾液腺分泌的一类富含组氨酸的小分子阳离子多肽,与口腔健康密切相关。近年研究更表明,唾液富组氨酸多肽的浓度与HIV-1、艾滋病等疾病相关。因此,富组氨酸多肽的检测对于口腔健康监控、疾病诊断等具有重大的意义。根据叠氮基与富组氨酸结构域发生较强的氢键作用后给电子能力减弱的原理,建立了富组氨酸多肽的免标记、快速检测方法。实验结果表明,富组氨酸多肽——Histatin 5与3-叠氮基香豆素相互作用后,荧光强度显著增加,当Histatin 5浓度为0.23～31.05 μmol·L-1时,荧光增加值与浓度呈现很好的线性关系,线性相关系数r=0.994,检出限为72 nmol·L-1(3σ/k)。唾液中常见的游离氨基酸和蛋白质不干扰Histatins 5的测定。本方法已成功地测定了唾液中的富组氨酸多肽,加标回收率在96.7%～111.6%之间,表明本方法具有很好的准确性。与现有的唾液分析方法相比,本方法具有简单快速、成本低的优点,并有望为基于唾液的无创、非侵入性诊断提供新方法。     

定向合成带电荷多孔芳香骨架材料用于碘单质的捕获和释放

采用四(4-碘苯基)硼化锂作为四面体基块, 以1,4-苯二硼酸和4,4'-联苯二硼酸作为桥联基团, 通过Suzuki偶联反应成功制备了两种带电荷多孔芳香骨架材料PAF-21和PAF-22. 实验结果证明PAFs具有优异的热稳定性和化学稳定性, 同时材料特有的带电荷芳香骨架导致它们对碘单质具有非常高的亲和力以及吸附能力. 1 g的PAF-21和PAF-22可以分别吸附大约1.52和1.96 g的碘单质. 此外, PAF-21和PAF-22在富集碘单质的过程中可以循环使用. 这类材料非常适合作为新型固体吸附剂用于捕获放射性碘单质.     

基于红外光谱技术的混合气体检测系统概述

为了给从事红外混合气体检测领域的研究人员提供一定的借鉴与参考,针对红外混合气体检测系统中的光学复用结构以及检测方法进行了详细评述。目前,以量子级联激光器(QCL)、带间级联激光器(ICL)为代表的相干光源已逐渐取代热辐射红外光源、红外发光二极管(LED)等传统非相干光源,成为红外混合气体检测中的主流光源。相应地,具有超高探测度和极短响应时间的红外光探测器也逐渐超越以往的红外热探测器,占据红外探测器领域的主导地位。基于“复用思想”的光学复用结构则是红外混合气体检测系统的核心,主要包括单光源复用检测结构和多光源复用检测结构。其中,单光源复用检测结构以其体积小、集成度高等优点成为构建便携式混合气体检测系统的重要选择;而多光源复用检测结构是时分复用、频分复用、波分复用等思想的具体化,并凭借其较宽的光谱覆盖范围、较高的光谱分辨率等优势成为当前混合气体检测系统中的主导结构。应用于红外混合气体检测的检测方法主要有非分光红外(NDIR)光谱技术、波长/频率调制光谱技术、腔增强光谱技术以及光声光谱技术等。研究人员可通过对红外混合气体检测系统各组成部分充分了解后,设计出实用的红外混合气体检测系统,对工农业生产、环境监测、生命科学等诸多领域都具有重要意义。     

超快激光的光电应用

超快激光一般是指脉冲宽度短于10ps的脉冲激光,主要指短皮秒和飞秒(10-15s)激光。这个时间尺度短于激发态电子向晶格弛豫能量的所需时长,使光与物质相互作用呈现了与通常光激发显著不同的特性,也促成了其崭新的光电应用。围绕飞秒激光与物质相互作用快(作用时间短)、强(瞬态功率高)、精(非线性使作用区体积小,用作加工分辨率高)的特点,开展了系列研究,包括飞秒激光超快光谱用于光/电-电/光转换动力学探索,激光诱导气体成丝用于近程遥感探测,及飞秒激光微纳加工用于新原理、新材料微纳集成器件的制备。介绍了相关研究的进展。     

飞秒激光刻写的超短光纤布拉格光栅及其传感特性

为了提高光纤光栅传感器的测量精度及可靠性,实现点式测量,拓宽光纤布拉格光栅(FBG)的应用,本文提出了基于飞秒激光直写扫线技术制备超短FBG。首先,在单模光纤上制备了周期为5.35μm、长度为53.5μm的超短FBG,其温度和应力的灵敏度分别为0.011 nm/℃和1.509 nm/N;然后,用体积分数为4%的氢氟酸对制备超短FBG进行选择性腐蚀,制备出了微通道超短FBG,并研究了它对NaCl溶液的传感特性,其折射率灵敏度为69.11 nm/RIU。结果表明,这种微通道超短FBG具有高重复性、高可靠性、可多参数测量等优点。     

抗菌医药左氧氟沙星在有机电致发光二极管中的应用

左氧氟沙星(LOFX)是一种知名的抗菌药物, 它的价格非常便宜, 且有成熟的合成和纯化技术. 本文中首次将LOFX作为一种蓝光发光材料和电子传输材料应用于有机电致发光器件(OLED)中. 通过热重分析、UVVis吸收光谱、发射光谱以及循环伏安曲线详细地表征了LOFX的热学及光物理特性. LOFX有高的分解温度,为327 ℃; HOMO、LUMO能级分别为-6.2 和-3.2 eV, 光学带隙为3.0 eV. 以LOFX作为客体材料, 掺杂在主体材料4,4'-二(9-咔唑)联苯(CBP)中制备了蓝光OLED, 该器件的电致发光(EL)发射峰位于452 nm, 最大亮度为2315 cd·m^-2. 进一步, 选择8-羟基喹啉铝(Alq₃)作为参考材料, 分别以LOFX和Alq₃作为电子传输材料制备了结构相同的单载流子器件和绿色磷光OLED. 在相同的电压下, 以LOFX作为电子传输材料的单载流子器件的电流密度比以Alq₃作为电子传输材料的单载流子器件更高. 同时, 以LOFX作为电子传输材料的绿色磷光OLED获得更高的器件效率. 从这些EL性能可以看出, LOFX同时也是一很好的电子传输材料.     

ZnO薄膜的XPS价带谱研究

用MOCVD方法在Al₂O₃衬底c面生长ZnO薄膜,用XPS对薄膜进行了测量.结果显示,与O_1s和Zn_2p态相比,Zn_3d态有更大的化学位移,可用于更有效地分析ZnO薄膜变化;随着Zn_3d+Zn_4s态和Zn_3d态电子与O_2p态电子耦合的增强,Zn_3d态电子的结合能变大;二乙基锌(DEZn)源温是影响ZnO成键的重要因素.     

有机吡啶盐的电致发光

有机盐是一种离子化合物,其分子间依靠比范德瓦尔斯力大得多的离子键结合,这有利于器件稳定性的提高。主要研究一种以新型有机吡啶盐ASPT(trans-4-[P-(N-ethyl-N-(hydroxylethyl)-amino)styryl]-N-methylpyridinium tetraphenyl-borate)作发光层的有机电致发光特性。实验发现有机盐ASPT是一种性能较好的红光发射材料。利用ASPT作发光层的单层电致发光器件,可获得稳定的红色电致发光。通过对外场界面势垒影响分析,我们讨论了这种单层器件的发光机理。为了探索ASPT中载流子传输与复合过程,并提高器件性能,设计了ASPT/Alq₃双层和TPD/ASPT/Alq₃三层结构的器件,进一步研究了它们的光电特性。实验结果表明,利用双层器件可获得亮度较高的红色发光。而在三层器件中,由于不同功能层的载流子传输特性的差别,激发复合区域受到驱动电压的显著影响,因此电致发光光谱随电压的变化而变化。通过对光谱结构、能级位置的分析,讨论了相关的发光机理。     

TBVB用作蓝光发光层的非掺杂有机电致蓝光和白光器件

利用一种来源于PPV的发蓝光的齐聚物材料2,5,2',5'-tetra(4'-biphenylenevinyl)-biphenyl(TBVB)制作非掺杂的有机电致蓝光和白光器件。蓝光器件的结构为ITO/NPB/TBVB/Alq₃/LiF/Al,其中TBVB用作发光层;白光器件的结构为ITO/NPB/TBVB/rubrene/Alq₃/LiF/Al,其中TBVB与超薄层(平均“厚度”0.05~0.20nm)的Rubrene相结合用作发光层,二者分别发蓝光和黄光。在蓝光器件中,当TBVB的厚度为30nm时,器件发出色坐标为(0.20,0.26)的蓝光,其最大亮度和效率分别达到2154cd/m²和1.62cd/A。在白光器件中,可通过调节TBVB和Rubrene的厚度实现对器件发光色度的调节。当TBVB和Rubrene的厚度分别为10,0.15nm时,器件在亮度为4000cd/m²时发光色坐标为(0.33,0.34),非常接近白光等能点,且随着电压的变化始终处于白光区。当电压为16V时该器件达到最高亮度4025cd/m²;当电压为6V时器件有最高的效率3.2cd/A。