复杂环境下弱信号红外探测系统灵敏度需求及实现方法研究

针对真实环境条件下远距离对红外弱信号目标的成像探测任务,首先需结合中波及长波红外所选探测谱段分析各类复杂气象条件下大气传输对信号的衰减效应,提出红外系统在复杂环境下有效实现对弱信号目标远距离成像探测的灵敏度需求为系统噪声等效温差(NETD)达到5 mK;然后分析中波及长波红外系统NETD实现5 mK的技术难度,最后选用像素级数字化积分体制实现了甚高灵敏度的中波及长波红外系统并进行了NETD测试和成像探测试验。     

数理统计在地球化学样品分析质量控制中的应用

使用Excel2013和Minitab两种常用软件对地球化学样品中CaO含量分布情况进行了研究,运用描述性统计、正态分布、背景值与异常方法对实验室分析的广西某地地球化学样品的分析数据进行了质量评价,结果表明:综合运用计算机软件和数理统计方法,能快速找到分析数据的详细信息和数据特征,判别地球化学样品实验室分析数据的准确性,找出元素的背景值和异常值并剔除异常值,比较发现,样品中CaO含量分析数据对数转换后比原始数据的分布更趋于正态分布,相比于X射线荧光光谱方法,用电感耦合等离子体发射光谱法测定的结果更符合正态分布。方法对地球化学调查样品的分析数据质量评价作了有益的尝试,揭示了数理统计方法是地球化学样品分析质量控制的有效手段。     

二次量化技术在像素级数字积分探测系统中的应用研究

像素级数字积分探测是一种新型的红外探测技术,其具备电荷处理能力高、动态范围大等特点,能够有效提升红外系统探测灵敏度,在各类红外弱信号探测领域具有巨大的应用潜力。像素级数字积分技术中的二次量化技术,可对在总噪声中占比较大的量化噪声进行有效抑制。对像素级数字积分探测系统中的量化步长进行优化设计以及对二次量化技术进行研究,分析量化步长的改变对像素级数字积分红外探测系统性能的影响;分析二次量化的原理及特点,研究其在应用中的关键参数设计,从而推动二次量化技术的发展,实现像素级数字积分探测系统更高灵敏度探测应用。     

甚高灵敏度长波红外相机测试技术

对于温度灵敏度优于10 mK的长波红外相机,如何精确测量表征其灵敏度的指标-噪声等效温差（Noise Equivalent Temperature Difference,NETD）,是一项重要的工作。首先,依照尽量缩短标准辐射传递链路减少误差项的原则,对比不同的测量方法,选取黑体直接测量法;其次,基于相机噪声理论模型,对不同温度点下的实测噪声分析,提出噪声修正方法对噪声进行修正,以此减小环境影响带来的测量误差;最后,基于NETD测量计算公式及不确定度分析理论对测试结果的不确定度进行分析评定。结果表明:针对甚高灵敏度长波红外相机所采用的测试设备及方法,可满足测试要求,测试结果相对不确定度在7.7%左右。     

氢化物-原子荧光光谱法测定大气沉降物中砷含量

大气沉降物中砷的测定传统方法干扰多,本文针对大气沉降物样品的复杂性,在样品中加入盐酸、硝酸、高氯酸于电热板上加热消解,能有效的消除大量有机质对测量结果的干扰,为大气沉降物研究工作提供更为精准的检测数据。该方法能有效的消除基体干扰,分析成本低,测定的精密度高、准确性好,相对标准偏差(RSD)低于2.0%,样品加标回收率高于90%。     

氢化物发生-原子荧光光谱法测定大气沉降物中砷含量

大气沉降物中的砷对人体健康和生态环境产生重要影响。目前测定大气沉降物中砷的传统方法较多,但传统方法干扰较大。因此针对大气沉降物样品的复杂性,在样品中加入盐酸、硝酸、高氯酸于电热板上加热消解,采用氢化物发生-原子荧光光谱法测定大气沉降物中砷含量,这样能有效地消除大量有机质对测定结果的干扰,为大气沉降物研究工作提供更为精准的检测数据。方法分析成本低,测定的精密度高、准确性好,相对标准偏差(RSD)低于2.0%,样品加标回收率高于90%。     

Integrated physics package of a chip-scale atomic clock

The physics package of a chip-scale atomic clock （CSAC） has been successfully realized by integrating vertical cavity surface emitting laser （VCSEL）, neutral density （ND） filter, λ/4 wave plate, 87Rb vapor cell, photodiode （PD）, and magnetic coil into a cuboid metal package with a volume of about 2.8 cm3. In this physics package, the critical component, 87Rb vapor cell, is batch-fabricated based on MEMS technology and in-situ chemical reaction method. Pt heater and thermistors are integrated in the physics package. A PTFE pillar is used to support the optical elements in the physics package, in order to reduce the power dissipation. The optical absorption spectrum of 87Rb D1 line and the microwave frequency correction signal are successfully observed while connecting the package with the servo circuit system. Using the above mentioned packaging solution, a CSAC with short-term frequency stability of about 7 × 10^-10τ-1/2 has been successfully achieved, which demonstrates that this physics package would become one promising solution for the CSAC.     

电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定矿山水样中硫酸盐

水质中硫酸盐的测定方法很多,但对于成分复杂且盐分很高的矿山水样,传统方法操作繁琐且不环保,因此建立了电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-OES)法测定矿山水样中硫酸盐的方法,样品采用硝酸和盐酸进行加热消解后既可去除硫化物,降低水质的黏度,又可实现多元素同时测定。方法检出限为0.03mg/L,相对标准偏差为0.1%~0.4%(n=6),方法具有方便快捷,检出限低,精密度、准确度高且线性范围宽的优点。     

基于光纤检测技术的扭转敏感微机电系统加速度传感器

为实现微型化、抗电磁干扰、可长时间工作和可远距离传输的加速度传感器,提出了一种基于微机电系统(MEMS)非对称扭镜结构的光纤加速度计设计方案,并利用对角度变化非常敏感的双光纤准直器对扭镜的扭转角度变化进行检测。MEMS光纤加速度计由MEMS非对称扭镜结构、驱动电极和双光纤准直器等组成。分析了器件的加速度敏感原理和光纤检测原理,介绍了器件综合设计考虑,并给出了器件的结构参数。利用MEMS加工技术成功制作了MEMS光纤加速度计样品。对加速度计进行了实验测试,加速度计的输出实验值与理论值吻合。测试结果表明,该加速度计量程为±2g,带宽为600 Hz,分辨率优于10-4 g,且具有良好的线性度和重复性。该MEMS光纤加速度计将MEMS敏感结构与光纤检测相结合,兼备了两者的优点,结构紧凑、制作工艺简单。     

等离子体发射光谱法测定矿山水样中硫酸盐的研究

水质中硫酸盐的测定方法很多,但对于成分复杂且盐分很高的矿山水样,传统方法操作繁琐且不环保,本文建立了等离子体发射光谱法测定矿山水样中硫酸盐的方法,样品采用硝酸和盐酸进行加热消解后既可去除硫化物,降低水质的黏度,又可实现多元素同时测定。该方法检出限为0.03mg/L,相对标准偏差为0.1～0.4%(n=6),方法具有方便,快捷,检出限低,精密度、准确度高且线性范围广的优点。