Development of a miniature simultaneous MPT spectrometer

An unique miniature simultaneous microwave plasma torch (MPT) atomic emission spectrometer employing linear UV intensified charge-coupled device (ICCD) array detector has been developed and studied preliminarily. The detection limits and precisions of the spectrometer for Ag, Al, Ba, Ca, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Sr and V by using different CCD exposure times have been determined. An analysis of a practical sample has been carried out. The preliminary results demonstrate that such simultaneous spectrometer has advantages of saving sample and time, especially suitable for use as detector for chromatography and in combination with flow injection systems. Taking analytical figures of merit and portability into accounts, the miniature simultaneous MPT system will have extended application areas and greater competition potential as compared with commercialized scanning MPT spectrometers.     

激光照明水下目标距离选通成像系统的研制

基于水下目标探测的应用需求,研制开发了一套激光水下距离选通成像系统。系统采用波长532 nm、最大单脉冲能量400 mJ的Nd:YAG脉冲激光器作为照明光源,采用最小选通门宽3 ns、像元10241024的ICCD相机作为门选通器件和图像记录器件,利用DG535型数字脉冲发生器作为精确延时和同步控制器件实现激光脉冲和ICCD相机选通门的同步以实现距离选通功能。利用该系统在某水库进行了水下目标探测实验,实验结果表明,该系统可在6.5倍的衰减长度上识别目标,在8倍衰减长度上发现目标。     

Standoff Laser-Induced Fluorescence Sensors for Biological Warfare Agents

We report comparison studies of two different sensors, the gated intensified charge-coupled device and the multianode photo multiplier tube detector for standoff detection of bio-aerosol. The ultraviolet laser-induced fluorescence technique is considered. Ultraviolet laser-induced fluorescence signals are evaluated under different bacteria aerosol concentrations, ranges, atmospheric conditions, and solar backgrounds. The signal-to-noise ratio is calculated for both the detectors for daylight and twilight solar conditions. The detectable concentration and range for both of the detectors is evaluated. Standoff ultraviolet laser-induced light detection and ranging is applicable in homeland security for early warning of biological warfare agents.     

具有时间分辨能力的强流电子束束剖面测量系统

 高能强流电子束的束参数测量是加速器研制过程中重要的一项测量工作,由于光学渡越辐射具有时间响应快、分辨率高等特点而被用于测量电子束的具有时间分辨能力的束剖面、发散角、能量等多个参数;通过电子束束参数的时间分辨测量则能够了解电子束产生、输运中的问题,非常有利于加速器的研究与调试。一种具有时间分辨能力的、利用光学渡越辐射进行高能强流电子束束斑测量的系统在中国工程物理研究院被建立起来,并在12 MeV LIA的电子束束斑的测量中用于电子束传输研究,该系统拍摄图像的间隔时间最小为10 ns,最小的曝光时间为3 ns,具有一次可以拍摄8幅图像的能力,并获得了12 MeV LIA约100 ns内相应的时间分辨的束斑变化情况,观察到了一些过去未观察到的现象,为加速器的研究提供了又一个新测试方法。     

槲皮素与Cu2+和Al3+配位反应的紫外可见吸收光谱法研究

采用带有快门的增强型瞬态光谱探测系统ICCD, 实时拍摄了槲皮素与Cu2+ 和Al3+ 配位反应的紫外-可见吸收光谱。结果显示, Cu2+ 和Al3+与槲皮素配合, 在中性条件下都有吸收峰为428 nm左右的中间产物产生, 最终产物都在300 nm左右有稳定的吸收峰; 而酸性条件下则直接生成吸收峰为300 nm左右的最终产物。虽然Cu2+ 和Al3+是不同的金属离子, 但在相同的酸性或中性条件下, 它们与槲皮素的配合过程却是相似的,只是完成反应所需要的时间不同。本文结果为进一步研究槲皮素与金属离子配合的机理提供了实验依据。     

ICCD系统中对像增强器制冷降噪效果的分析

在ICCD摄像机上加装一个半导体制冷器,对像增强器进行实时降温处理,以降低系统时空域噪声。为了评价半导体制冷器对ICCD系统噪声的影响,运用三维噪声模型对制冷前后系统的时空域噪声和信噪比进行了分析,发现半导体制冷器能够有效地降低像管的噪声。     

瞬态光谱测量中的触发与同步技术

设计加工了一套高速单脉冲触发电路,触发门限在150 mV～1.5 V范围内连续可调,输出脉冲宽度可自行调节,其响应时间小于50纳秒.提出了通过短脉冲半导体激光器测量触发延时的同步方案.在此基础上利用带像增强的ICCD探测器,建立了瞬态光谱测试系统,并实时测量了环氧丙烷爆燃转爆轰过程的瞬态光谱.触发与同步技术是研究的重点.     

正癸烷燃烧反应中OH,CH和C2自由基的瞬态发射光谱

采用ICCD瞬态光谱测量系统和加热激波管,在点火压力2.0atm,点火温度1 100～1 600K,当量比1.0,燃料摩尔分数1.0%条件下,实时测得了正癸烷/氧气/氩气燃烧过程的瞬态发射光谱,光谱范围200～850nm。结果显示燃烧过程中主要发射光谱带归属于小分子中间产物OH,CH和C2自由基,光谱强度的变化反映了燃烧过程中三种自由基浓度的变化历程;正癸烷燃烧过程中光谱强度峰值之比大于同为链烷烃的正庚烷相应OH/CH峰强度之比,揭示出两种链烃燃烧反应机理有较大差异。实验还获得了正癸烷燃烧过程中能显示谱带转动结构的CH和C2高分辨特征发射光谱。实验结果对了解正癸烷燃烧性质和验证正癸烷燃烧反应机理很有意义。     

利用ICCD定位宇宙线来测量探测器时间分辨的方法研究

本研究采用双层150 mm×150 mm闪烁条阵列定位宇宙线的入射和出射位置. 阵列信号光使用波移光纤吸收传输,在ICCD相机前插入前置像增强器,使信号光延迟大于200 ns, 使ICCD可以由外部高速触发信号控制,有效记录随机触发事例.该宇宙线定位系统可以同时多点密集测量 通用探测器测试平台的时间分辨和闪烁光的渡越时间.该新方法与传统时间分辨测量方法相比提高了30倍以上 的效率.实验结果显示:时间探测器的时间分辨好于200 ps,满足通用探测器测试平台的设计要求.     

激光照明水下目标距离选通成像系统的研制

基于水下目标探测的应用需求,研制开发了一套激光水下距离选通成像系统。系统采用波长532 nm、最大单脉冲能量400 mJ的Nd:YAG脉冲激光器作为照明光源,采用最小选通门宽3 ns、像元10241024的ICCD相机作为门选通器件和图像记录器件,利用DG535型数字脉冲发生器作为精确延时和同步控制器件实现激光脉冲和ICCD相机选通门的同步以实现距离选通功能。利用该系统在某水库进行了水下目标探测实验,实验结果表明,该系统可在6.5倍的衰减长度上识别目标,在8倍衰减长度上发现目标。