镜面偏心测量光学系统设计及其杂光分析

为了解决现有镜面偏心测量设备存在的问题,本文研究了一种采用切换镜头和调焦相结合的方法来设计的镜面偏心测量光学系统,使用这个光学系统,既能使被测镜面的曲率半径扩展到-∞~+∞范围,又能保证测量精度。通过Lighttools软件对这个光学系统进行光线追迹,分析其杂光分布,结果表明:准直镜头内部多次反射产生的杂光强度很低,可以忽略。而当被测镜头中存在相邻球心像距的镜面时,产生的杂光强度比较大,在后续的图像处理过程中,必须增强目标图像的对比度。利用研制的镜面偏心测量设备进行测量实验,结果进一步验证了杂光分析的正确性。     

定向回归反射玻璃微珠折射率研究

从理论上分析了玻璃微珠定向回归反射原理,利用近轴光线球面折射理论分析了玻璃微珠实现回归反射的折射率,并结合实际使用情况,在最大可能增加回归反射的基础上,讨论了入射光线到主光轴的距离与回归光线和入射光线夹角之间的关系,从而确定出了实现最大反射时玻璃微珠的折射率范围为1.80~1.95,研究结果对回归反射标志牌的开发具有重要的理论意义。     

纤维素纳米晶体薄膜的制备与表征

讨论了两种新型纤维素纳米晶体(Cellulose nanocrystal,CNC)薄膜的制备方法:浸没法和旋涂法,并利用红外反射吸收光谱(Infrared reflection absorption spectroscopy,IRRAS)和原子力显微镜(Atomic force microscopy,AFM)对其进行表征。AFM高度图显示两种工艺制备的CNC薄膜均由棒状的CNC纳米颗粒交错叠加而成。实验结果显示,旋涂法制备的薄膜更加光滑,粗糙度RMS约为2.7 nm。由于带电颗粒间斥力的存在,浸没法制备的CNC膜厚度最大约为15 nm,而旋涂法可以得到更厚的CNC薄膜,其厚度可达50 nm以上。研究CNC悬浮液浓度与旋涂法CNC膜厚之间的关系后发现,可以通过改变CNC溶液的浓度对薄膜厚度进行控制。IRRAS结果也证实随着CNC悬浮液浓度的增加,旋涂薄膜的厚度随之增加。     

深海采矿系统中悬臂式立管涡激振动分析

不同于传统的海洋立管, 深海采矿系统中的垂直提升管道可以被视为一个底部无约束的柔性悬臂式立管, 工作过程中同样面临涡激振动和柔性变形问题. 本文采用一种无网格离散涡方法和有限元耦合的准三维时域求解数值模型, 系统性地研究了不同流速下悬臂式立管的涡激振动问题. 结果表明: 悬臂式立管的横向振动模态阶数随折合速度增加而增大, 在一定折合速度范围内主导振动模态保持不变; 当主导模态转变时, 对应的横向振幅会发生突降, 但是当新的高阶模态被激发后, 立管振幅随来流速度增加而再次逐渐增大; 在相同的振动模态下, 立管底部位移均方根值随折合速度线性增加, 主导振动频率在模态转变时会出现跳跃现象; 特别地, 本文讨论了三阶主导模态下悬臂式立管的振动响应, 无约束的立管底部呈现出较大的振动能量, 且振幅的驻波特征随折合速度增加而逐渐增强; 本文比较了两端铰支立管与悬臂式立管的涡激振动响应特征, 两者在振幅和主导振动频率两方面均表现出了相同的变化趋势.      

MOVPE生长的InGaN/GaN单量子阱的光致发光和光吸收特性

研究了用金属有机物气相外延(MOVPE)法在蓝宝石衬底上生长的In组分浓度保持不变的InGaN/GaN单量子阱结构在室温下的发光特性和光吸收特性.实验结果表明,在InGaN厚度<3nm时,随着样品InGaN势阱层宽度的增加(1nm),光致发光(PL)谱的发光峰值波长出现明显的红移33nm现象,而且发光强度下降8%,谱线半峰全宽(FWHM)展宽,通过对样品的透射、反射光谱研究发现,量子阱层窄(1.5nm)的样品在波长接近红外区时出现无吸收的现象,即R+T达到了100%,而在阱层较宽的样品中没有发现这一现象,对引起这些现象的原因进行了讨论.这些结果有助于开发和优化三族氮化物半导体光电器件的进一步研究工作.     

声速测量及声波的波动学规律研究

声速除了可利用共振干涉法和相位比较法测量外,还可以用干涉、衍射及“洛埃镜”反射等方法测量．声速实验的改进,不仅可扩展声速测量的方法,而且也可加深学生对波动学规律和本质的理解．     

红外光谱在定量分析中的应用

本文对近十年红外光谱在定量分析中的应用进行了概述。偏最小二乘法,一阶导数、二阶导数等化学计量法在定量分析中得到了普遍的应用,反射、探针、漫反射等技术的发展拓宽了红外光谱定量分析的领域。固体、液体、气体均可计量的优势更加突出。实现了单一物质,二元或多元物质的定量测定。     

全内反射荧光成像技术及其在单分子检测中的研究进展

全内反射荧光显微镜技术是当今最灵敏的生物成像和检测方法之一,可以直接探测单个荧光分子。这种方法已成功地用于生命科学、化学、物理学等研究领域,获得了常规方法无法得到的重要信息。本文介绍了全内反射荧光显微镜的工作原理和实验技术,总结了近年来这种单分子检测方法在生命科学、化学等领域的重要应用,并对其发展前景进行了展望。     

黄铁矿处理重金属废水的光谱表征

将反射光谱和吸收光谱用于黄铁矿处理酸性重金属废水的研究,探讨了黄铁矿的表面反应以及黄铁矿与重金属的相互作用。漫反射红外光谱分析证实,在处理废水过程中,黄铁矿中表面羟基与重金属离子发生反应;并通过考察黄铁矿中碳酸盐,合理解释了黄铁矿处理酸性重金属废水后的溶液自然均趋于中性(pH 7)的现象。可见区的反射光谱用于表征处理过程中的黄铁矿的颗粒及比表面变化,解释了黄铁矿在重复使用时其活性反而增强的原因。吸收光谱及XPS表征表明,黄铁矿处理含Cr(Ⅵ)废水,是一个由Cr(Ⅵ)到Cr3+再到Cr(OH)₃的吸附沉淀过程。     

半色调荧光图像的光谱反射与透射模型

荧光油墨半色调印刷品的显色预测规律是彩色成像领域内十分关键的课题。把荧光半色调印刷品反射出来的光分成两个独立的部分,即由最初入射光组成的主光流和由于吸收了主光流而产生的荧光流;并且采用了一个指数矩阵来描述墨层产生的荧光光强,从而得出了荧光半色调图像色彩的光反射规律。考虑到入射光中从一种颜色油墨入射后再由同色油墨出射的概率要比从其它色油墨出射的概率要大的事实,讨论中引入权重因子描述从同色油墨出射部分与从整个表面出射部分比例不同的现象,建立了荧光油墨半色调图像的Clapper-Yule新光谱反射率模型。