低温条件下汽车发动机润滑油的太赫兹时域光谱研究

采用太赫兹时域光谱技术研究润滑油的低温性能。在自建的透射式太赫兹时域光谱系统上,检测几种润滑油在-40~0 ℃间的太赫兹时域谱,并通过对太赫兹时域谱的处理得到润滑油的吸收系数和折射率。结果表明,低温导致润滑油中烃类物质结晶析出,使得润滑油黏度增大并且丧失流动性;温度降低对润滑油的影响在太赫兹时域光谱图中表现为时间延迟增大,温度与时间延迟表现出一定规律性;温度降低导致润滑油折射率增大,吸收系数增大,折射率与温度变化也呈现出相关性。研究证明太赫兹时域光谱技术能十分有效地检测温度变化对润滑油的影响,可用于研究润滑油的低温性能。     

三种橡胶材料的太赫兹光谱研究

本文利用太赫兹时域光谱技术研究了氯丁橡胶、丁腈橡胶和三元乙丙橡胶在0.2～1.8 THz频段的光学性能和光谱特性,得到了三种橡胶的时域谱、折射率谱和吸收谱,进而计算橡胶在0.2～1.8 THz频段的吸收系数和折射率,结果表明可以通过吸收系数与折射率来区分不同种类的橡胶。这种方法为认识橡胶对太赫兹波的响应机制提供了科学依据,有望为橡胶材料鉴别提供一种有效的分析手段。     

几种加氢裂化催化剂的太赫兹光谱研究

采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)方法,本文研究了几种Y型加氢裂化催化剂(NaY、ReY、USY和HY)在0.2-1.2THz频段的光谱特性.与此同时,对其中的NaY分子筛进行了加热处理,测量了其经过不同温度处理后的太赫兹时域光谱.通过快速傅里叶变换,分别得到了不同种类和不同温度处理后催化剂的太赫兹吸收谱和折射率谱.研究结果表明,太赫兹时域光谱技术既能用于催化剂的种类鉴别和性能表征,又能给出不同温度下催化剂本身内部结构变化对应的太赫兹光谱响应.本研究工作的展开,证明了太赫兹方法用于催化剂性质表征的可行性,对太赫兹技术在催化领域的应用具有一定的指导意义.     

环氧树脂及其混合物的太赫兹光谱分析

本文采用太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术研究了四种不同环氧值的环氧树脂在0.2～2.6 THz波段的光学性能和光谱特性,并通过计算获得了四种树脂的吸收系数和折射率。同时,基于四种环氧树脂的吸收谱,本文还对三种按不同质量百分数混合的环氧树脂混合物的太赫兹吸收光谱进行分析。实验结果显示,四种环氧树脂在太赫兹频率范围内没有明显的吸收峰,但各个样品吸收曲线和折射率曲线有显著的差异。运用最小二乘拟合的方法对混合物的吸收谱进行拟合,拟合得到的混合物吸收谱与实验所得的结果相符合。因此,根据太赫兹光谱包含的特征信息能够对混合物进行分析,证实了太赫兹波谱技术将在定量分析领域具有潜在的应用前景。     

利用太赫兹时域光谱系统检测水中污染物纯品

利用太赫兹时域光谱技术对22种水中污染物的纯品进行了检测,其中包括除草剂、化肥、塑化剂等。通过理论计算获得了上述样品在太赫兹波段的折射率和吸收系数。结果表面,2,4-二氯苯氧乙酸钠（2,4-D钠盐）和苯磺隆两种除草剂在太赫兹波段存在特征吸收峰,这些数据有利于应用太赫兹时域光谱技术对水中污染物进行检测和鉴别。     

吐温与纤维相互作用的太赫兹波谱分析

本文利用太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）对不同温度处理的Tween 60以及吐温系列表面活性剂与纤维的混合物进行了光谱检测,得到了经过不同温度处理的Tween 60以及吐温系列表面活性剂与纤维的混合物在0.2-1.5 THz频段下的太赫兹光谱。研究发现：Tween 20、60、80的吸收与折射谱均存在明显的差异,证明太赫兹时域光谱技术可用于区分鉴别吐温系列表面活性剂的种类;经过不同温度处理的Tween 60的吸收谱与折射率谱发生了明显的变化,说明加热可以改变Tween 60的结构,旧键的断裂引起了针对不同温度的特征量的明显区别;纤维与吐温系列表面活性剂的混合物的光谱分析表明,吐温与纤维的混合造成了二者结构上的变化,二者之间产生了相互作用,进一步研究发现吐温的种类以及混合物放置的时间均会对该相互作用产生影响。     

用太赫兹时域光谱技术对防虫防蛀剂进行质量检测

太赫兹时域光谱技术可以分辨化合物结构上的微小差异并应用于物质检测与分析,为有机化工产品的鉴别及更宽有效光谱区的测试提供了新的实验方法。本文运用太赫兹时域光谱技术研究了樟脑、对二氯苯和萘三种防虫防蛀剂在太赫兹波段的光学特性。在室温氮气环境中,得到了樟脑、对二氟笨和萘在0．2-2．5THz波段的折射率和吸收谱,样品在此波段的折射率和吸收谱存在显著差异。对二氟苯和萘都有毒性。实验表明,用太赫兹时域光谱技术可以清楚地分辨出三种防虫防蛀剂以及其混合物的折射率和吸收谱的差异,通过判断特征谱线的差异从而判断此种防虫防蛀剂的毒性,此法简单,快速,准确。     

太赫兹技术对营养品中蛋白质含量的研究

采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)和红外光谱分析技术,研究了3种奶粉、杏仁粉和白砂糖的光学性能和光谱特性。通过对比样品在1658 cm-1和1747 cm-1处的红外光谱吸收峰,可以判定蛋白质和脂肪含量的差别。对比样品在THz波段的吸收系数和折射率,蛋白质含量较高的样品其吸收系数和折射率较高。观察样品的红外吸收峰强度和位置难以定量分析样品的蛋白质含量,但可以利用样品在THz波段的吸收系数与折射率有效地判定营养品中蛋白质的含量。实验结果表明蛋白质在太赫兹波段比在红外波段有更好的区分性,THz-TDS技术有望为营养品中蛋白质含量检测提供一种有效的分析手段。     

真空环境下空气的太赫兹光谱痕量检测

本文采用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)测试分析了不同压强(10--4～103mbar)的空气在0.2～1.5THz频段下的太赫兹光谱.实验表明,透过空气的太赫兹波与参考信号相比有显著的时间延迟和振幅衰减,并且其在0.55THz、0.75THz、1.1THz、1.2THz、1.4THz处出现吸收峰,这与水蒸气对太赫兹波的吸收峰位相一致.随着气体压强的减少,时域信号振幅衰减和时间延迟减少.而气体折射率几乎不随频率变化,但却随着压强的减小而减小.这说明THz-TDS技术能够灵敏的分辨真空环境下压强的变化,并且能对空气中痕量的极性气体灵敏的响应,可以应用于真空环境中的痕量气体检测以及环境监测等.     

岩石的太赫兹光谱特性研究

本文以太赫兹时域光谱分析技术为手段,研究了侵入岩、喷出岩、沉积岩样品的太赫兹波段光谱特性,在0.3～1.4THz光谱区域间得到了样品的光学参数,并结合偏光显微镜图片分析了样品的吸收系数和折射率值.结果表明,针对样品的结构、成分、类型的不同,透射光谱均出现了不同的吸收和折射特性.通过太赫兹光谱包含的特征信息可以对不同岩石初步进行定性分析,从而为利用太赫兹技术进一步分析岩石的成因、演化特性及其与矿化的关系提供依据和方法.     

原油超声处理的太赫兹时域光谱分析

基于太赫兹时域光谱技术研究了经过超声处理的两种原油在0.1～1.4 THz波段的光学性质,得到了样品的吸收谱和折射率谱发现经过不同时间超声作用的原油,其太赫兹光谱曲线变化显著,说明样品的结构组成分子在能级共振位置上,均出现了不同的吸收和折射特性.太赫兹时域光谱可作为波形分析技术为原油超声处理时超声强度、频率、作用时间等参数的选择提供理论依据.     

原油中硫含量的太赫兹时域光谱检测

原油中硫含量的快速检测对于原油的安全生产、运输、加工和环境保护均具有十分重要的意义.本文运用太赫兹时域光谱技术对不同硫含量的原油进行了实验测量,经过计算得到了样品的吸收谱和折射率谱.通过对这些光谱进行分析,结果表明太赫兹时域光谱不仅能够有效的检测出原油中的硫含量,还能实现对原油中物质的溶解程度进行定性的预测.     

液态一元醇的太赫兹时域光谱研究

太赫兹波可以与极性液体中的氢键网络产生强的相互作用,作用越强吸收越强。鉴于此性质,利用太赫兹时域光谱技术对甲醇、乙醇、正丙醇在0.1~1THz波段内的太赫兹光谱进行了检测,发现其吸收光谱随分子极性的差异有显著的区别,并从中提取出了一元醇的吸收系数、折射率、介电常数等光学参数。在此基础上还利用对样品介电常数敏感的微孔金属片,通过产生的共振峰漂移进一步对不同一元醇进行了检测,结果表明太赫兹光谱技术结合微结构器件在液态化学及生物样品检测方面有潜在的应用价值。     

固化剂及其固化物的太赫兹光谱分析

太赫兹时域光谱技术可以分辨化合物结构上的微小差异并应用于物质检测与分析,为物质的鉴别及更宽有效光谱区的测试提供了新的实验方法。本文采用太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术,在室温氮气环境下对固化剂及其固化产物进行了光谱测试,获得了样品在0.2-2.5THz波段的时域光谱,并通过计算得到固化剂及其固化物的吸收谱及折射率谱。实验结果表明,固化剂和固化物在THz范围内敏感,可以根据各自在THz波段的特征光谱得以区分。     

汽油中烃类物质的太赫兹时域光谱研究

本文应用太赫兹时域光谱技术研究了在室温氮气环境下催化裂化汽油中芳烃、烯烃的光学性质,以芳烃中二甲苯、均三甲苯及烯烃中二异丁烯为例,分析了含有不同浓度二甲苯、均三甲苯和二异丁烯的催化裂化汽油在太赫兹波段的光谱效应。结果表明,汽油中不同浓度的芳烃和烯烃具有不同的吸收谱和折射率特性。根据太赫兹光谱包含的特征信息能够对汽油中芳烃、烯烃成分进行定性分析,从而为汽油中烃含量的定量检测做基础。     

利用太赫兹技术研究重油燃料油标准物质中的微量硫含量

以飞秒激光为基础的太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术是一种新兴的相干远红外光谱测量技术。本文利用THz-TDS技术分析了5种不同硫含量的重油燃料油标准物质在THz波段的光谱特征,实验结果得到各种重油燃料油标准物质有不同的延迟时间、吸收和折射曲线,随着样品硫含量的增加,时间延迟、吸收谱的变化量以及1.0 THz波段的样品折射率均呈现出递增的趋势。THz-TDS技术能够分辨重油燃料油中硫元素的微小差异,可以应用于重油燃料油质量检测与分析,为重油燃料油品质及种类的鉴定提供了一种新的实验方法。     

沐浴露产品在THz波段的光谱特性

本文采用太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）测试分析了6种市售沐浴露样品在0.2-2.0 THz频段下的太赫兹光谱。各样品的吸收谱曲线在44.36-355.75 cm-1区间范围内有明显的分层现象,说明不同品牌沐浴露产品所含成分具有不同的物理、化学性质;通过计算各样品的平均折射率,各样品的平均折射率值依次相差约为0.1,结果表明成分相似的日化产品可以利用THz折射率谱进行快速有效的鉴别。通过对比样品的THz吸收谱与折射率谱,可以推测该技术在日化产品领域有广泛的应用前景。     

石蜡在红外波段的定性研究

石油产品中间馏分燃料中的石蜡结晶是石油工业中的重要问题,这使得预测石蜡结构和性能至关重要。本文采用太赫兹时域光谱和中红外光谱测试相结合的方法,研究了不同熔点的石蜡在红外波段的光学性能和光谱特性。实验结果得到石蜡在在太赫兹波段和中红外波段对应于不同的共振吸收机理,吸收系数随着熔点的变化呈线性趋势,可以用于在线监测石蜡的熔点。     

双层样本中界面对太赫兹时域光谱的影响研究

针对多层样本中界面对太赫兹时域光谱的影响问题,利用太赫兹时域光谱测试了由不同粒径制成的单、双层沙粒压片,获得了单、双层压片样本的太赫兹时域谱。结果表明,双层样本的单位厚度太赫兹峰值衰减系数明显小于单层样本的单位厚度衰减系数。因此,在研究双层样品太赫兹光谱响应时应添加某个系数以消除由样品的界面反射影响,且该系数与材料的特性有关。     

Fe、Cu、Al三种金属狭缝的THz光谱测量

本文利用太赫兹时域光谱技术研究了宽度在0．08mm-1mm的Fe、Cu、Al三种不同金属狭缝在0．2-1．5THz频段的光学性能,得到了三种样品的时域谱、频域谱、透过率谱,并对三种谱图进行了比较。结果表明金属狭缝对太赫兹波的响应只与狭缝宽度有关,与狭缝深度和材料本身关系不大。这种方法可以不必考虑产生狭缝裂纹的金属材料本身种类,为以后运用太赫兹技术实现对不同金属、异类金属焊缝、合金管道无损检测奠定基础。