用于Z箍缩X辐射谱诊断的柱面凸晶摄谱仪的性能分析

 考虑X光源的空间尺寸和晶体的摇摆曲线,用光线追迹方法计算了诊断丝阵Z箍缩等离子体X辐射谱的柱面凸晶摄谱仪的色散、能谱分辨和空间分辨以及系统参数对它们的影响。结果表明：决定柱面凸晶摄谱仪能谱分辨的主要因素是光源尺寸以及光源-晶体之间距离;增大光源-晶体之间距离能够改善能谱分辨,但导致径向空间分辨能力下降。并依此建立了云母晶体摄谱仪,在“强光一号”装置上对系统进行了测试,获得时间积分铝丝阵负载Z箍缩等离子体X辐射谱。     

Analysis of size-classified fine and ultrafine particulate matter on substrates with laser-induced breakdown spectroscopy

Airborne particulate matter in the fine (0.1 µm–2.5 µm) and ultrafine (≤ 0.1 µm) size range is supposed to affect human health significantly. Smaller particles intrude more deeply into the lungs, so that an organism directly absorbs toxic compounds. Therefore, knowledge of the size-dependent composition of airborne particles is required to determine their health hazard. In this paper, we demonstrate the application of laser-induced breakdown spectroscopy to directly analyze size-classified particulate matter samples without any sample preparation. Samples analyzed are collected on filter substrates using a cascade impactor. Greased aluminum foils are used as filter substrate. To reduce ablation of the substrate material, low pulse energies of 0.6 mJ are used for plasma excitation. The plasma light is observed using an Echelle spectrometer. The effect of ambient gas and pressure on the line intensities is studied. Calibration samples for 14 elements relevant for human health were produced, and the system was calibrated for concentration ranges up to four orders of magnitude. Finally, the collected samples of particulate originating from steel-making processes were analyzed. The measurements show that the composition of these particles depends strongly on their size. For example, the elements lead, cadmium and copper are enriched within particles of about 200 nm diameter.     

高效高分辨率大面积透射光栅谱仪特性的理论分析

为提高透射光栅谱仪对激光等离子体Ｘ光源的收集效率的光谱分辨同铲高分辨率大面积航向光栅光谱仪。该谱仪由轮胎镜、无支撑高线密度光栅和软Ｘ光ＣＣＤ相机组成。应用部分相干光衍射理论,研究了该谱仪成偈面上的光强分布和光谱分辩率,在１．４～１２ｎｍ的摄谱范围内光 人发辨率为０．０５ｎｍ,与实验符合得很好。由于其高效率,该谱仪尤其适用于超短飞秒脉冲激光产生等离子体的实验研究。     

喷气箍缩等离子体X射线椭圆弯晶谱仪研究

为了测量喷气箍缩等离子体X射线的空间分辨光谱,利用椭圆聚焦原理,研制了一种椭圆晶体谱仪．分别利用Si（111）、Mica（002）椭圆晶体作色散元件,离心率均为0．9480,布喇格角为30～67．5°,光谱信号采用半径为50mm的半圆形胶片接收,从等离子体源经晶体到胶片的光路长为1430mm．在“阳”加速器装置上进行摄谱验证实验,成功获取了氩喷气等离子体X射线的光谱．测量光谱波长与理论值相符,其中Si弯晶获得的光谱分辨率（λ/△λ=200～300）低于Mica弯晶获得的光谱分辨率（λ／△λ=500～700）．实验结果表明,该谱仪适合于喷气箍缩等离子体X射线的光谱学研究．     

高分辨率光谱仪与极大望远镜耦合问题分析

介绍国际上地面极大光学/红外望远镜的研制概况,分析高分辨率光谱仪与极大口径望远镜耦合中的难题,结果表明极大口径望远镜需要超大面积阶梯光栅和超快焦比相机。根据光谱仪与望远镜的匹配关系,30 m级极大口径望远镜的高分辨率光谱仪的准直光束将大于70 cm,主色散阶梯光栅的面积大于2 m2,照相机的焦比F/0.5,按照目前的制造技术无法提供上述光栅和相机,因此,提出高分辨率光谱仪与极大望远镜进行耦合的技术。针对耦合问题给出了相应解决方案,即采用像切分器、拼接光栅以及白瞳设计等技术将是极大口径望远镜与高分辨率光谱仪耦合的主要解决方案。     

基于中阶梯光栅光谱仪的激光诱导等离子体分析系统研究

为了满足激光诱导等离子体分析系统(LIPS)对分光系统的分辨率,光谱范围,体积等多方面要求。本文研制了一台中阶梯光栅光谱仪,该光谱仪能同时获得所有谱段范围内的光谱信息,令LIPS系统可实现快速在线实时分析。并且,该光谱仪采用可调节延迟时间的ICCD作为后端探测器,令整个系统可根据实际实验情况选择最优延迟时间接收光谱,提高了整个系统的信噪比。最后,搭建了一套激光诱导等离子体分析系统,对研制的中阶梯光栅光谱仪在系统中的可用性进行验证。通过对合金样品测试,整个系统的分辨率达0.02 nm,光谱范围覆盖190～600 nm。并且研制的LIPS系统光谱重复性较好,特征元素波长提取误差不超过0.01 nm,可较准确的对样品成分进行分析。     

星载高光谱成像光谱仪狭缝函数测试方法的研究

为了满足大气微量成分高精度测量需求,需要能准确描述星载高光谱大气微量成份探测仪的仪器狭缝函数。针对高光谱大气微量成份探测仪视场大、波段宽、空间分辨率和光谱分辨率高等特点,研制了狭缝函数测量仪。介绍了狭缝函数测量仪的工作原理及基本结构,并利用狭缝函数测量仪可同时实现高分辨率、宽谱段测量的特点,通过搭建定标装置,对高光谱大气微量成份探测仪进行全视场的狭缝函数测试,得出了仪器狭缝函数的数学表达式,给出仪器狭缝函数的特性分布,并对结果进行分析。测试结果表明：高光谱大气微量成份探测仪全视场光谱分辨率在0.423～0.597 nm之间,其狭缝函数特性曲线近似满足高斯分布规律。由于星载大视场成像光谱仪存在光谱弯曲现象,从而导致边缘视场分辨能力略低于中心视场分辨能力。狭缝函数测量仪是基于中阶梯衍射光栅设计,可同时输出多条高分辨率谱线,且分布均匀,不仅可以测量高光谱成像光谱仪的仪器狭缝函数,也可对星载高光谱仪器光谱定标,为后续研究提供了参考依据和方法。     

近太阳17颗年轻恒星锂丰度: 丽江1.8 m望远镜高色散光谱观测

应用中国科学院云南天文台丽江天文观测站1.8 m望远镜及其折轴光谱仪,对18颗近太阳样本恒星进行了高色散光谱观测,获得这些恒星高质量的高色散光谱。表明原中国科学院国家天文台兴隆观测站2.16 m折轴光谱仪搬迁、改造获得成功,达到并超过了预期的效果。以丽江天文观测站1.8 m望远镜及其折轴光谱仪观测获得的高质量的高色散光谱为基础,应用高斯拟合方法测量了样本中17颗年轻类太阳恒星锂吸收线的等值宽度,并计算了锂元素丰度。应用Hall给出的经验公式,计算了这些年轻恒星的Ca ⅡΗ和Κ(λ=395.0 nm)辐射强度。讨论了锂元素丰度和表明恒星色球活动的Ca H和K线辐射强度之间的关系。发现锂元素丰度值高的年轻恒星,其Ca H和K线辐射更强。考虑到恒星自转速度随恒星年龄的变化,小质量主序前恒星随着恒星年龄的增加,自转明显的加快;主序恒星随着恒星年龄的增加,自转逐渐变慢。我们的结果支持恒星自转越快,其活动性也就越强,以及色球活动较强的恒星具有高的锂元素丰度值。     

神经网络在棱镜摄谱仪定量分析光谱中的应用

给出了采用BP神经网络拟合标准光源在棱镜摄谱仪的谱平面位置和相应波长的非线性函数,省去了和标准铁谱比对测量未知谱线波长,简化了光谱的定量分析,提高了仪器的自动化和智能化水平.     

Comparisons between LIBS and ICP/OES

In the framework of the development of new techniques, the ability of laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) to analyse remotely complex aqueous solutions was investigated. The jet configuration with a collimated gas stream was chosen because it appeared to be the most promising method for the LIBS probe, particularly in terms of sensitivity and repeatability. For emission collection, the echelle spectrometer offers a simultaneously recorded wavelength range from the UV to the near IR and is interesting for multielemental analysis for LIBS and also for inductively coupled plasma (ICP) optical emission spectroscopy (OES). The importance of parameters influencing the quantitative results of LIBS such as multispecies analysis, sheath gas, use of an internal standard and temporal parameters for analysis is described. LIBS quantitative data have been directly compared with results from the more standard ICP/OES technique.