薄膜基荧光传感检测的研究进展

薄膜基荧光传感器是继离子迁移谱之后,业界公认的一种最具发展潜力的微痕量物质探测技术.由于其具有灵敏性、便携性、实时检测、响应速度快、易于制造、不污染待测体系等优点,在食品检测、环境监测、质量控制和生物医学分析等领域引起了广泛的关注和研究.本文主要综述了近年来薄膜基荧光传感在挥发性气体检测、有毒化学品检测、爆炸物检测、溶液相离子检测以及生物监测等领域的研究进展,并提出了薄膜基荧光传感所面临的挑战与未来的发展方向.     

近地背景下的机载红外探测系统弱小目标检测

机载红外探测系统在近地背景下检测目标时,地面将对弱小目标产生严重的干扰,导致传统检测方法对弱小目标的检测性能下降。针对该问题,利用生成对抗网络提出一种近地背景下的机载红外探测系统弱小目标检测方法。将深度自编码器作为生成对抗网络的网络框架,引入inception机制对视觉信息进行多尺度特征提取,并引入残差块来缓解梯度消失问题。在神经网络的对抗训练中,生成器考虑了移动损失与对抗损失两个损失函数,提高了生成器的训练效果。最终,在公开的无人机机载红外探测数据集上完成了实验,结果表明所提方法能在近地背景下成功检测出红外弱小目标,且检测的平均精度与速率均优于其它对比方法。     

爆炸性物质太赫兹时间分辨光谱测量

利用自由空间电光取样方法,研究了四种炸药在太赫兹(THz)频段的光学特性。通过太赫兹时间分辨光谱测量,作者得到了四种炸药DNT(2,4-二硝基甲苯)、钝化的RDX(黑索今)、HMX(奥克托金)和TNT(2,4,6-三硝基甲苯)的透射光谱,进而计算得出它们在0.2～2.5 THz频段的吸收系数和折射率。作者发现,2,4-DNT在1.08 THz,HMX在1.82 THz存在显著的吸收尖峰,RDX在此频段存在多个吸收峰,TNT的吸收谱线相对其他三种样品比较平缓,这种共振吸收一般认为是由分子间相互作用或声子共振模式引起的。四种炸药对太赫兹波独特的吸收性质说明,太赫兹时间分辨光谱测量技术在炸药特征识别及安全检测领域具有潜在应用价值。作者对致癌物质偶氮苯进行了太赫兹光谱研究,发现了国产偶氮苯和进口偶氮苯在太赫兹波段均存在特征吸收峰,可用于物质鉴别。     

大气风场探测萨尼亚克干涉仪光程差的计算及探测模式研究

提出了基于时空混合调制的大气风场探测模式;应用光线追迹方法推导了一种改型萨尼亚克干涉仪在任意角入射时的光程差;从理论上对该干涉仪的参量作了分析计算;通过对同种、异种材料组合的理论分析,得出了异种材料组合的改型萨尼亚克干涉仪更加适合高层大气风场探测。该干涉仪具有稳态、大视场、大光程差、时空混合调制探测模式等显著特点。该研究发展了高层大气风场的被动探测理论,对风场探测技术研究、探测模式和工程化都具有十分重大的理论及实践意义。     

迈克尔逊风场干涉仪基准光程差及步长误差容限分析

迈克尔逊干涉仪风场探测是在一定的基准光程差的基础上,通过动镜步进或四分区镀膜的方法,获得一个波长范围内步进间隔为λ/4的四步干涉强度.在此过程中存在的基准光程差误差及步长误差将对结果产生影响.对在一定的结果不确定度允许范围内的误差变量的容限值进行了讨论.在可以预知的误差存在情况下的精确结果的得出给出了计算方法.     

楔条形阳极探测器位置灵敏的理论计算

通过对楔条形阳极探测器位置灵敏坐标计算公式的推导,证明了楔形和条纹分布面积所对应的级数是等差级数.分析了楔形底宽和条纹宽度等差系数这两个设计参量对探测灵敏度的影响.研究了电极电容的电容性耦合效应对位置灵敏的影响,通过对楔条形阳极探测器坐标计算公式的修正,可在不影响分辨率的前提下有效地消除电容性耦合效应所产生的扭曲变形.     

根据表面反射特性进行目标探测的波段选择

计算和分析了表面反射特性对选择波段进行目标探测的影响.通过引入正交子空间投影方法,将背景信号从接收到的混合光谱中消除,从而达到压缩背景信号的目的.并在此基础上运用匹配跟踪算法自动地进行优化波段的选择,达到选择最佳波段的目的,从而进行目标探测.在大气外实际目标的探测中,得到了进行大气外目标探测的波段选择与目标表面反射特性的关系.     

空间雷电探测实时采集定位系统

星载雷电探测定位系统是利用光学探测器探测闪电事件的地理位置和光脉冲波形,系统采用CPLD+DSP的数字图像处理方案,利用了CPLD复杂逻辑可编程特性将系统的部分或全部功能集成在一片CPLD上,减小了系统硬件复杂程度,节省了印制版空间.利用DSP高速数字信号处理特性完成实时处理图像数据的功能.系统用CPLD完成图像信号的采集、编码和存储控制,缩小了星载设备体积,简化了电路结构;用DSP完成大量图像数据处理工作,提高了系统工作的实时性.     

空间目标红外辐射特性研究

利用目标的红外光谱特性进行目标探测和识别是一种有效的方法。以空间卫星为目标,研究了其红外辐射特性形成的机理;利用所建立的数学模型,仿真了空间目标在探测面上所形成的红外光谱特性曲线;分析了模型中各参数对目标光谱特性的影响程度和卫星目标的红外光谱曲线。     

双缺陷模一维光子晶体的双光子吸收增强研究

采用真空镀膜工艺制备了具有762 nm和800 nm双缺陷模的含两个CdS缺陷层的TiO2/SiO2一维光子晶体,运用抽运探测技术测量了其双光子吸收。对于两个缺陷模,双光子吸收均得到很大的增强,其中缺陷模为800nm时的双光子吸收系数307 cm/GW要大于缺陷模为762 nm时的116 cm/GW,分别为单层CdS薄膜的48倍和18倍。这种双光子吸收的增强是由于光局域化导致一维光子晶体缺陷层内的电场强度增大而形成的。通过传输矩阵法计算了一维光子晶体的内部场强,发现800 nm波长光入射时缺陷层内的电场强度要大于762 nm波长光入射时的电场强度值。