基于SiPM和TCMPC的时间分辨拉曼散射测量技术研究

报道了一种基于硅光电信增管(SiPM)的时间相关多光子计数(TCMPC)技术并将其应用于时间分辨拉曼散射测量。相比于常规基于光电倍增管(PMT)或单光子雪崩二极管(SPAD)的时间相关单光子(TCSPC)技术,由于SiPM可以分辨信号脉冲的具体光子数,基于SiPM的TCMPC技术消除了信号脉冲包含的光子数必须小于等于1的限制,光子计数效率提高了10倍以上,大大节省了测量时间。此外,多光子测量比单光子测量能够得到更好的时间分辨率,时间分辨拉曼散射系统的仪器响应函数(IRF)从单光子81.4 ps缩短至双光子59.7 ps,因而可以用更窄的时间门限抑制荧光本底等噪声对拉曼散射测量的影响。使用TCMPC技术测量CCl₄在0.5和1.5 p.e.两个不同光子数阈值的拉曼峰的峰本比,后者较高的光子数阈值能进一步降低SiPM暗计数噪声的影响,增加了拉曼信号测量的信噪比,测量得到的CCl₄ 459 cm-1拉曼峰的峰本比是前者的6.4倍。将所述新的拉曼散射测量技术与基于PMT和锁相放大器(LIA)的传统拉曼散射测量技术进行了比较研究,前者由于可以使用仅有数十皮秒的测量门限,可以有效抑制荧光、环境杂散光和SiPM暗计数等噪声的影响,所得光谱具有更好的峰本比,测得CCl₄的459 cm-1拉曼峰和Si的一阶拉曼峰的峰本比分别是后者的3.9倍和5.5倍。     

Influence of carbon templates and Yb concentration on red and green luminescence of uniform Y2O3:Yb/Er hollow microspheres

Uniform Yb³⁺ and Er³⁺-codoped Y₂O₃ hollow microspheres were synthesized via urea co-precipitation using carbon spheres as templates. Intense red emission (⁴F_9/2→⁴I_15/2) and weak green emission (²H_11/2, ⁴S_3/2→⁴I_15/2) of Er³⁺ were observed for the Yb³⁺ and Er³⁺-codoped Y₂O₃ hollow microspheres under 980 nm infrared excitation. The integrated intensity of visible emission and the ratio of red to green were found to be strongly dependent on the amount of carbon sphere templates and the concentration of Yb³⁺ ions. The amount of carbon sphere templates also plays an important role in adjusting the size of crystallite. Multi-phonon relaxation resulted from the absorbents (OH⁻ and CO₃²⁻) on the surface of the crystallite, and efficient occur of energy transfer processes and cross-relaxation between Er³⁺ and Yb³⁺ are responsible for the enhancement of intensity ratio of red to green emission. Interestingly, for higher concentration of Yb³⁺ ions, the green emission is assigned to a three-phonon process in Y₂O₃:Yb/Er hollow microspheres, which also could result in the increase of the red to green emission ratio. An explanation to account for these behaviors was presented.     

扩频原理在聚合物光纤性能测量中的应用

提出了一种将扩频通信原理用于聚合物光纤性能测量的新方法,使用伪随机序列对注入测量系统的光信号进行调制,实现输入光信号的扩展频带,输出光信号经光电转换后,用伪随机序列对信号进行解扩处理,根据扩频原理,解扩后的信号的信噪比会有较大提高.对测量系统的性能进行了仿真分析并与实验结果进行了比较,结果表明该方法可以精确地测量信噪比低于-20 dB的有用信号波形.     

超声-硝酸联合法提取褐煤腐植酸工艺

实验考察了超声、硝酸预处理、酸化程度、碱液浓度、反应温度、液固比、反应时间等对腐植酸提取率的影响,并通过正交设计选择最佳预氧化条件和褐煤腐植酸的最佳提取条件.结果表明;超声硝酸联合氧化法提取腐植酸的最佳条件为：超声频率80kHz,氧化温度50℃,硝酸液固比（mL/g）为5∶1,氧化时间90min,硝酸浓度1.5mol/L.     

平行因子分析法在太湖水体三维荧光峰比值分析中的应用

以太湖水样三维荧光光谱数据为例,提出在采用平行因子分析法(PARAFAC)处理后的荧光数据中提取荧光峰强度计算荧光峰比值进行水环境分析评价的方法,较直接在水样原始荧光谱图中获取的荧光峰强度更加准确客观。天然水体中各水样间由于受荧光团复杂多样性等因素的影响,某类荧光物质荧光峰的激发发射波长位置并不是固定不变的,就同一水样而言各类荧光峰之间的相互重叠干扰也将影响到荧光峰强度和位置的准确判断。而在PARAFAC模型各因子中提取相应荧光峰值可以保证各水样间同类荧光物质荧光峰在同一位置又有效减弱同一水样中各类荧光物质荧光峰之间的相互干扰,更加高效准确的利用荧光峰比值进行水环境分析。区域差异性分析时水样因子得分比值的区域变化与原始荧光峰比值变化趋势是一致的。     

用声透射损失测气一水混相介质中的含气量

本文利用超声检测中的穿透法,用频率为０．５ＭＨｚ、１ＭＨｚ、１．２５ＭＨｚ、２ＭＨｚ、２．５ＭＨｚ的声波,测量了气－水混相介质听声速比值和声透射损失,结果表明,在气泡大小,分布一定的情况下,可能用声透射损失来确定混相介质中的含量量,但不宜用声速比值。     

用声透射损失测气一水混相介质中的含气量

本文利用超声检测中的穿透法,用频率为０．５ ＭＨｚ、 １ＭＨｚ、 １．２５ＭＨｚ、 ２ＭＨｚ、 ２．５ＭＨｚ的声波,测量了气一水混相介质中的声速比值和声透射损失。结果表明：在气泡大小、分布一定的情况下,可能用声透射损失来确定混相介质中的含气量,但不宜用声速比值．     

一种高信噪比的双光束激光光声光谱仪原理及应用

作为一种新兴的检测手段 ,激光光声光谱技术与其他检测技术相比具有很多优点。本文设计的光声光谱仪用激光做光源 ,有两个光声池 ,分别用来放置参考样品和待测样品 ,输出结果为二者光声信号的比值。利用这一比值 ,可以由参考样品的性能参数方便地求出待测样品的相关性能参数。该光声光谱仪有效地减小了本底吸收噪声的影响 ,提高了信噪比 ,扩大了固体光声理论的应用范围。本文还阐述了该光声光谱仪在定性定量分析中的一些应用     

Point load determination of static elastic moduli using laser speckle interferometry

Electronic speckle interferometry (ESPI) is used to determine the Young's modulus E and Poisson ratio ν of an isotropic material. Micron scale deformations of the surface of the block of polymethyl-methacrylate (PMMA) are induced by normal application of a known near-point force. These deformations are recorded in speckle interferometric fringe patterns. An iterative minimum error inversion technique is developed to obtain the elastic properties from the positions of fringe peaks and troughs observed in the fringe patterns. Sensitivity tests of the method on calculated fringe patterns using measured experimental uncertainties suggest the technique will provide measures of the elastic moduli to better than 5%. In an experimental test on a bloc of PMMA (acrylic) the technique gave values of E and ν that differed from corresponding measures obtained using more conventional strain-gauge methods by less than 4%.     

粉末活性炭对模拟间苯二酚废水的吸附

在静态条件下,研究了粉末活性炭对间苯二酚废水的吸附效果,通过实验优化了吸附条件,并在最佳处理效果下探究其吸附模式。结果表明,当水样pH值为4,温度30℃,活性炭用量0.3g,振荡时间10m in,振荡速率为120r/m in时,对废水的处理效果最佳。拟合得到活性炭吸附间苯二酚的模式符合F reund lich吸附模式。