激光吸收光谱气体检测中的干扰因素分析和温度校正方法研究

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)是一种非侵入式光谱检测技术,具有高选择性、高响应性和高分辨率等特点。根据分子光谱吸收原理,被检测气体所处环境温度的改变会引起分子吸收谱线强度的变化,进而影响气体浓度反演的准确性。为提高气体在高温背景下浓度测量的准确性和真实性,选取工业过程常见的一氧化碳(CO)为目标气体,设计了基于波长调制技术多温度梯度(室温14～1 100℃)的气体吸收光谱检测实验,与HITRAN数据库中光谱参数进行对比,并对结果进行校正和分析。同时,以探测信号有效扫描区域的线性度、标准差和残差平方和等参数为依据,分析了不同材质的窗片对高温实验的影响,通过升降温实验数据的分析,选择了降温梯度测量作为高温实验的最佳控温顺序。经过对标准浓度的CO进行高温实验,发现随着温度的升高,二次谐波(2f)幅值和吸收线强有相一致的下降趋势,符合理论公式的变化规律。经过分析校正后的2f幅值和温度呈现非相关性,实现了热背景下光谱检测的校正,验证了变温时2f幅值校正的准确性。该研究为光谱检测技术在高温背景下实际应用提供了一定的参考,尤其是对高精度工业炉内气体燃烧效率的动态评估具有极其重要的意义。     

Ferromagnetic MnSn Monolayer Epitaxially Grown on Silicon Substrate

Two-dimensional(2D) ferromagnetic materials have been exhibiting promising potential in applications,such as spintronics devices.To grow epitaxial magnetic films on silicon substrate,in the single-layer limit,is practically important but challenging.In this study,we realized the epitaxial growth of Mn Sn monolayer on Si(111) substrate,with an atomically thin Sn/Si(111)-23^1/2 × 23^1/2-buffer layer,and controlled the Mn Sn thickness with atomic-layer precision.We discovered th...     

聚醚-紫外侧基聚硅氧烷的结构表征与膜形态

利用聚甲基氢硅氧烷(PHMS)与4-(β-羟基-γ-烯丙氧)丙氧基-2-羟基二苯甲酮(MUV-O)、α-烯基聚醚(F6)的硅氢化加成反应,合成了一种新型聚醚-二苯甲酮衍生物侧基聚硅氧烷PE-PUVSi,用红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)、核磁共振氢谱(1H-NMR)以及原子力显微镜(AFM)等仪器对产物的结构和成膜形态进行了研究。结果表明,新合成的PE-PUVSi对波长为243.6、289.2、325.0nm的紫外光有强吸收作用。在纤维及单晶硅表面,PE-PUVSi均可成膜。但宏观上平滑的PE-PUVSi膜,微观上实则呈非均一、相分离结构,其中UV侧基以纤细尖峰分布在聚硅氧烷膜表面,而亲水性聚醚基团则卷曲堆积成峰包。     

一种复合聚硅氧烷膜的结构与形貌及性能研究

在乙酸乙酯稀溶液中,将氨值为0.6 mmol/g、Mn=14100的聚(N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基硅氧烷-co-二甲基硅氧烷)(ASO)与羧值为0.3 mmol/g、Mn=4048的聚[γ-(β-羧基丙烯酰胺基)丙基甲基硅氧烷-co-十二烷基甲基硅氧烷-co-二甲基硅氧烷](RCAS)共混自组装,可获得一种静电复合的聚硅氧烷ASO/RCAS.以单晶硅和棉纤维织物作载膜基质,用原子力显微镜(AFM)和光电子能谱(XPS)等仪器对ASO/RCAS的膜形貌及应用性能进行了研究.结果表明,由ASO和RCAS复合成的ASO/RCAS,微观形貌呈连续丘陵状凸起,膜厚度为1.501 nm,在2μm×2μm扫描范围内其均方根粗糙度为0.5 nm.将其附着固定在棉纤维表面,ASO/RCAS不仅能引起纤维表面条纹状沟壑消失,而且能使纤维表面的均方根粗糙度从处理前的24.6 nm降低为处理后的11.7 nm.另外,用ASO/RCAS处理的棉织物,其弯曲刚度明显降低、亲水性增加,且表面有舒适的油润感.当ASO与RCAS的质量比为1∶1时,复合聚硅氧烷ASO/RCAS的应用性能最佳.     

Electronic structure and magnetic properties of （Mn,N）-codoped ZnO

The electronic structures and magnetic properties of（Mn, N）-codoped Zn O are investigated by using the firstprinciples calculations. In the ferromagnetic state, as N substitutes for the intermediate O atom of the nearest neighboring Mn ions, about 0.5 electron per Mn^2＋ion transfers to the N^2-ion, which leads to the high-state Mn ions（close to ＋2.5）and trivalent N3-ions. In an antiferromagnetic state, one electron transfers to the N2-ion from the downspin Mn2＋ion,while no electron transfer occurs for the upspin Mn^2＋ion. The（Mn, N）-codoped Zn O system shows ferromagnetism,which is attributed to the hybridization between Mn 3d and N 2p orbitals.     

近紫外激发的Na2ZnSiO4∶Sm3+橙红色荧光粉的合成及发光性能

采用溶胶-凝胶法制备了适合于近紫外激发的橙红色荧光粉Na2 ZnSiO4∶Sm3+,利用X射线衍射、扫描电镜、荧光光谱对样品的相结构、形貌及发光性能进行了表征.结果表明:制得的样品属于单斜晶系,粒径约为2 μm.样品的激发光谱在330 ～ 550 nm间呈多峰分布.在404 nm近紫外光激发下,发射光谱由峰值为566 nm,604 nm和650 nm的3个峰构成,发射主峰位于604 nm处,对应Sm3+的4 G5/2→6H7/2跃迁,呈橙红光发射.当Sm3+的掺量为3;时,其发光强度达到最大,随后减小,是由电偶极-电偶极相互作用引起的浓度猝灭.     

混合气体测量中重叠吸收谱线交叉干扰的分离解析方法

在基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)进行多种组分混合气体测量时,经常会遇到吸收谱线之间存在相互干扰的现象,这也是使用该技术测量过程中的主要"瓶颈".比如在前期的应用中:微量一氧化碳(CO)和甲烷气体(CH₄)在同时检测时两者的吸收谱线存在严重的重叠干扰现象,特别是在高浓度CH₄存在的环境下,微量CO气体吸收信号会被干扰甚至湮没,无法实现有效解调,这是通过谱线选取所不能解决的问题.因此,针对此问题本文提出了基于支持向量回归模型,以CO和CH₄吸收谱线的严重重叠干扰问题为例,通过选择线性核函数建立CO支持向量回归模型和CH₄支持向量回归模型,可对CO和CH₄的混合气体吸收谱线进行解调,最终获得两种气体浓度的准确测量结果.通过实验分别实现了四种不同浓度CH₄环境下微量CO气体的检测,得到的CO和CH₄浓度(气体的体积分数)测量的绝对误差分别小...     

金属亚波长结构的表面增强拉曼散射

灵敏度高、可重复性好的固态表面增强拉曼散射基板可作为生物医学、环境科学、化学化工、纳米科技等领域的生化感测器,具有十分重要的实际应用价值.传统的表面增强拉曼散射基于金属颗粒提供的局域表面等离谐振这一物理机制,但其组装不易且模式损耗大.本文基于周期性金属亚波长结构,构建增强拉曼散射信号的"热点",同时保证测量信号的可重复性.从表面光子能带结构出发,提出了区别于局域表面等离谐振的其他三种增强机制:表面等离子极化激元带边增强机制、间隙等离子极化激元增强机制以及二者相耦合增强机制.采用一定的工艺,提高金属表面平整度,抑制表面等离子极化激元的传播损耗,从而提高表面增强拉曼散射的增强因子.理论结合实验,且二者一致性好.研究结果有望将表面增强拉曼散射光谱技术进一步向实用化方向推进.     

基于Au纳米岛修饰的CdSSe纳米带光电探测器

三元合金CdS_xSe_1–x兼具CdS和CdSe的物理性质,其带隙可以通过改变元素的组分来调节.该合金具有优异的光电性能,在光电器件方面具有潜在的应用价值.本文首先通过热蒸发法制备了单晶CdS_0.42Se_0.58纳米带器件,在550 nm光照及1 V偏压下,器件的光电流与暗电流之比为1.24×10³,光响应度达60.1 A/W,外量子效率达1.36×10⁴%,探测率达2.16×10¹¹ Jones,其上升/下降时间约为41.1/41.5 ms.其次,通过Au纳米岛修饰该CdS_0.42Se_0.58纳米带后,器件的光电性能显著提升,在550 nm光照及1 V偏压下,器件的光开关比、响应度、外量子效率及探测率分别提高了5.4倍、11.8倍、11.8倍和10.6倍,并且上升/下降时间均缩短了近一半.最后基于Au纳米岛的局域表面等离子共振解释了器件光电性能增强的微观物理机制,为在不增大器件面积的前提下,...     

GeS/MoS2异质结电子结构及光学性能的第一性原理研究

以MoS₂、GeS为代表的二维层状材料在光学、电学等方面表现出优异的物理性能。如何将两者的优良性能结合,同时获得具有新的协同功能的复合材料对电子器件的发展和应用具有重要意义。本文采用密度泛函理论的第一性原理计算方法,对GeS/MoS₂异质结的电子结构及光学性质进行了系统研究,并探索了界面间距、应变和电场对异质结电子结构和光学性能的影响。研究结果表明,GeS/MoS₂异质结是Ⅱ型能带排列,该能带排列有利于光生电子-空穴对的分离。进一步研究发现,通过应变和电场等手段可以实现对GeS/MoS₂异质结能带排列及光吸收系数的有效调控。该研究结果表明GeS/MoS₂异质结在光催化、光电器件等领域具有潜在的应用,为设计与制备GeS/MoS₂相关的光电器件提供了理论指导。