油气资源太赫兹探针表征与评价

正在油气领域,太赫兹方法和技术的应用已初现端倪,并逐渐发展成为一项针对性强、特色鲜明的新型实用技术、围绕油气领域的主要生产环节介绍全国石油和化工行业油气太赫兹波谱与光电检测重点实验室在油气太赫兹探针表征与评价方向的研究成果:(1)开发了具有自主知识产权的油气太赫兹光谱表征与检测装备。(2)利用太赫兹光谱首次同时表征出干酪根油气生成演化过程的主生油和主生气阶段。(3)首次利用太赫兹技术实现了原油痕量含水率以及高含水原油多相体系的检测。(4)实现了油品理化性能(燃烧特性、硫/氮含量、凝点、外场调制等)、油品种类、同份异构体、油气储层岩石性能的太赫兹光谱检测与表征,建立了涵盖整个石油产业链的太赫兹光谱数据库、     

硫酸镁水合物的太赫兹表征

太赫兹时域光谱技术作为一种新型光谱检测手段,可用于包括水合物在内的多种物质的表征。金属硫酸盐具有多种不同的水合物,在太赫兹波段表现出不同的吸收特性,利用太赫兹光谱技术可以对过渡金属硫酸盐的不同水合物进行有效表征。本文利用太赫兹时域光谱系统对硫酸镁及其水合物进行表征。通过对七水硫酸镁进行恒温干燥,得到不同的硫酸镁热解产物并对其太赫兹吸收光谱进行研究。实验结果表明不同水合物表现出差异明显的太赫兹吸收特性。这为硫酸镁水合物的多种应用提供了重要参考,也为过渡金属硫酸盐及其水合物的检测提供了简单、快捷、有效的表征手段。     

葡萄糖溶液的太赫兹光谱观察

生物有机分子的生物功能必须在其水溶液中实现。太赫兹波对水非常敏感,太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术能够检测生物分子——水分子界面的集体水分子网络动力学变化,是检测和研究生物有机分子溶液的理想工具。本文利用太赫兹时域光谱技术研究了葡萄糖的分子结构,获得葡萄糖及其不同浓度的溶液在室温氮气环境下的太赫兹时域吸收光谱,以及在室温真空环境下的傅里叶远红外光谱(FTFIR)。结果表明葡萄糖溶液对太赫兹波有特征吸收峰,不同浓度的葡萄糖溶液对太赫兹波的吸收各不相同。故使用太赫兹时域光谱技术能够完成葡萄糖及其不同浓度溶液的鉴别。     

基于太赫兹时域光谱的塑化剂定量分析北大核心CSCD

利用太赫兹时域光谱结合化学计量学对塑化剂定量检测技术进行了研究。提出了一种利用太赫兹透射光谱测量超薄液体样品光学常数的新方法。利用该方法,以一种典型塑化剂——邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为例,采用内径为200μm的比色皿作为样品载体测量了不同浓度DBP-无水乙醇和DBP-乙醇-水溶液在太赫兹波段下的折射率和吸收系数。结果表明随着DBP含量的增加,DBP-乙醇溶液和DBP-乙醇-水溶液在太赫兹波段(0.2~1.1THz)的光学参数随DBP浓度均呈有规律的变化。根据吸收系数面积、平均折射率相对DBP浓度变化曲线建立了未知溶液DBP含量的预测模型。该研究表明太赫兹时域光谱技术可能成为快速检测白酒等含乙醇饮料中塑化剂含量的新方法。     

氧化铝晶体的太赫兹光谱特性研究

利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术研究了氧化铝(Al2O3)在宽带太赫兹波范围(0.2～3.0 THz)内的光谱特性.改变晶体光轴与太赫兹脉冲偏振方向间的夹角(方位角),得到了Al2O3晶体在不同方位角下的太赫兹时域谱,计算了Al2O3晶体o光和e光的折射率和吸收系数,并画出了Al2O3晶体在太赫兹波段的折射率椭...     

太赫兹时域光谱技术

太赫兹时域光谱技术是最新的太赫兹技术,它基于宽波段太赫兹脉冲,可同时获得太赫兹波形的幅度和相位信息,在材料的远红外物性研究中有重要应用。本文涉及太赫兹时域光谱技术的基本特征、发射、探测技术和主要应用。     

太赫兹时域光谱系统快速旋转光学延迟线设计

太赫兹时域光谱技术在无损检测领域有很好的技术优势和应用前景,提高系统的检测速度和探测频谱分辨率是当前时域光谱技术的一个重要课题,而太赫兹时域光谱系统的检测速度和延迟时间是由光学延迟线决定的。基于透射式太赫兹时域光谱系统,设计了一种新型的旋转式光学延迟线,该旋转延迟线包含24片平面反射镜,通过旋转改变光程,进而产生可变的延迟时间。对该光学延迟线建立了数学模型,并进行了工作状态下光路的仿真与实际实验验证。仿真与实验结果表明,延迟时间可达72ps,扫描频率为60Hz,最小二乘法计算得到的线性度可达99.96%。利用有限元分析(FEA)软件对该延迟线的机械结构进行了旋转状态下的受力分析和模态分析,验证了该设计在工作中的可靠性与稳定性。该设计相比现有的太赫兹时域系统中的线性延迟线,有更快的扫描速度和更长的线性延迟时间,有利于太赫兹时域光谱系统的光纤集成化。     

不同行程下水蒸汽太赫兹传输特性

太赫兹波具有独特的性质和应用,却存在大气衰减等物理上的限制.由于太赫兹波在大气传输中主要衰减来自水蒸汽,文中采用太赫兹时域光谱技术,通过构建不同行程的太赫兹时域光谱系统(0.5m、1m、2m、3 m),在0.1~2.0 THz 频率范围内,分别对不同湿度的空气进行太赫兹时域光谱测量,获得了25 个水吸收峰和10 个太赫兹窗口.结果表明:随着传输行程或湿度的增加,吸收谱带被展宽、太赫兹窗口被压缩,为超宽谱太赫兹波的潜在应用提供依据.     

生物组织脱水过程的太赫兹时域光谱

利用透射式太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对猪脂肪、肌肉和皮肤三种新鲜组织的持续脱水过程进行在线连续扫描,观察太赫兹波时域谱在组织脱水过程的变化,并分析比较三种组织脱水前后的太赫兹波吸收系数及折射率的改变及差异.结果表明,太赫兹波对新鲜组织含水量的改变十分敏感,新鲜组织的含水量是影响太赫兹波吸收系数的主要因素.同时,不同组织对太赫兹的吸收有明显差异,表明太赫兹光谱技术可以鉴别不同的组织类型.本研究为太赫兹技术在生物医学领域的进一步研究和应用提供了帮助.     

低温生长砷化镓光电导天线产生太赫兹波的辐射特性

研究了低温生长砷化镓光电导天线(LT-GaAs PCA)产生太赫兹(THz)波的辐射特性。利用太赫兹时域光谱(TDS)技术测量了光电导发射极在飞秒激光作用下辐射的太赫兹脉冲,得到了时域发射光谱,并通过快速傅里叶变换(FFT)得到相应的频域光谱。结果表明,低温砷化镓光电导天线产生的太赫兹波信号比飞秒激光激发半导体表面产生的太赫兹波信号具有更高的强度和信噪比;太赫兹波信号与光电导天线的偏置电压成线性关系;随着抽运激光功率的增强,太赫兹波信号增大并出现饱和。     

运用太赫兹时域光谱技术定量分析柴油的含硫量

测量柴油样品的太赫兹时域光谱并对其含硫量进行了定量计算.在0.2 ～1.5 THz范围内,柴油的吸收系数随着太赫兹频率和硫含量呈规律性递增.基于这一变化关系建立起了硫含量与太赫兹吸收系数和频率的多元非线性模型,通过测量柴油的太赫兹光谱代入此模型即可计算出柴油的硫含量.这一结果为太赫兹时域光谱技术应用于柴油含硫量的无损快速检测奠定了理论基础,显示出巨大的应用前景.     

基于太赫兹时域光谱技术与PCA-SVM的转基因大豆油鉴别研究

太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术是基于飞秒超快激光技术的THz波段光谱测量新技术,具有较强的光谱分辨本领以及良好的透视性和安全性,在物质检测方面具有广泛的应用价值。文中在采用太赫兹时域光谱技术对转基因大豆油光谱检测的基础上结合主成分分析方法（PCA）及支持向量机（SVM）,构建PCA-SVM模型对转基因大豆油进行鉴别。首先,从样品在太赫兹波段测得的时域光谱中得到其吸光度光谱;然后,将其作为输入源导入PCA-SVM模型中,剔除冗余数据、降低数据维数并鉴别。实验结果表明,所建立的PCA-SVM模型能准确识别校验集,可以准确地对转基因大豆油进行鉴别。研究结果表明:太赫兹时域光谱技术可以实现转基因大豆油的快速、无损检测,在食品安全领域有广泛的应用前景。     

基于太赫兹时域光谱技术的磺胺甲噁唑多晶型现象

磺胺甲噁唑(SMX)作为典型的一类光谱抗生素,经常被用于敏感菌引起的各类感染。由于其晶体内部结构的不同,SMX 将以两种不同的多晶型形式存在。不同晶型常常具有不同的物理化学性质,这些差异可能会对药物的流动性、稳定性以及药效等有较大影响。新兴发展起来的太赫兹光谱技术对于分子间弱的相互作用及大分子的骨架振动、偶极子的旋转和振动跃迁以及晶体中晶格的低频振动吸收都非常敏感,在药物以及生物等领域获得了重要的应用。利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术在室温下对两种不同多晶型SMX 类药物在0.2~1.5 THz 范围内进行了光谱测量,得到对应的吸收谱,发现其在太赫兹波段都有明显的特征吸收峰,可作为其指纹谱用于该类药物多晶型的识别。不同温度下(95~296 K)获得太赫兹时域波形以及对应的频域吸收谱图,结果发现时域波形以及频域吸收谱均与温度呈现规律变化。该研究结果表明THz-TDS 技术药物与生物领域研究、区分药物分子多晶型现象等方面具有重要的应用。     

运用太赫兹光谱技术检测天麻中的水分含量

中药饮片水分含量监测耗时长,效率低,不能适应现场、快速、简便等实际需求。以普通药用天麻为例,运用太赫兹光谱技术对其检测,得到不同含水量天麻的吸收系数随频率的变化图。根据测量的结果反向推测出含水量的大小,从而实现对药品的水分检测,缩短检测时间,提高工作效率,为进一步实现对药品的质量监测提供可能。     

奶粉中山梨酸钾的太赫兹光谱检测

采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术测量了奶粉、山梨酸钾及其混合物在0.2?2.0 THz波段的光谱特性,得到了样品在室温氮气环境下的吸收谱和折射率谱。结果表明山梨酸钾在0.98 THz处存在明显的特征吸收峰。采用简单一元线性回归模型(SLR)对奶粉中山梨酸钾的含量进行了定量分析,结果表明吸收系数随着混合物中山梨酸钾含量的增大而增大。该研究对于食品质量安全检测具有重要意义。     

鞣花酸的太赫兹光谱研究

鞣花酸是一种存在于多种植物中的天然多酚组分,近年来越来越多的实验证实鞣花酸在抑制癌细胞增长和诱导癌细胞凋亡方面有很好的效果,同时也具有抗氧化和抗辐射等作用,在抗癌药品及保健药品中占有重要地位。因此对鞣花酸的研究有着重要的意义。太赫兹时域光谱技术（THz－TDS）是一种新型的时间分辨相干探测技术,本文利用太赫兹时域光谱技术研究了鞣花酸在0.2－2.4THz波段的光谱特性,得到了鞣花酸的吸收谱和折射率谱,并利用密度泛函理论(DFT)进行了模拟计算。研究发现,鞣花酸在该波段有光谱响应,分别在0.44、0.73、0.99、1.26、1.58、1.87和2.19THz频率处出现了反常色散现象和吸收峰。可以作为检测鞣花酸存在的定量分析依据,为药品及食品检测提供指导。     

Characterization of an Electrically Controlled Metamaterial Terahertz Modulator Using Dynamic Measurement Method

The characterization results of a typical electrically controlled metamaterial terahertz (THz) modulator obtained by the dynamic measurement method are presented and are in good agreement with the theoretical results predicted by a first-order model. The dynamic measurement method can characterize the modulation depth and modulation speed simultaneously. The reliability of the method is verified by terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS), and the current response method, which show that the more intuitive and comprehensive dynamic measurement method, can be used to characterize the electrically controlled metamaterial THz modulator accurately.     

基于太赫兹时域光谱技术的农药残留检测方法

太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术是近年来涌现出来的崭新的光谱测量新技术.本研究提出了一种基于THz-TDS技术农药残留检测方法,并以灭多威和乙氧氟草醚两种农药作为实验介质证明此方法的可行性.应用太赫兹时域光谱系统测得了这两种农药的时域光谱信号,利用基于菲涅尔公式的数据处理模型得到了它们在THz波段的折射率谱和吸收系数谱.从实验结果可以看出两种农药在0.2~2.0THz范围内存在明显的特征吸收峰,且差别很大.经分析认为这些吸收峰是由分子的集体振动模式以及分子间相互作用引起,它们是农药分子的指纹吸收光谱,可以应用于分子识别中.本研究证明了THz-TDS技术应用于农药残留检测的可行性,表明其在农药残留检测中具有潜在的应用价值.     

In-Situ Measurement of Vitamin C Content in Commercial Tablet Products by Terahertz Time-Domain

Terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) was applied to investigate the feasibility of in-situ measuring vitamin C content in commercial tablet products without any pretreatments. Characteristic absorption peaks of vitamin C were analyzed with quantum mechanical calculation to reveal the molecular origin of them. The peak appearing at 1.08 THz was then selected and tested for its suitability as a fingerprint signal for analyzing the vitamin C content in dietary supplement tablets. There are a couple of factors influencing THz absorbance other than concentration. Among those, the effects of tablet thickness and types of excipients in the tablet products were found to be significant, and were corrected with the calibration curve to determine vitamin C concentration in tablet forms. Furthermore, commercial tablet products in the market were analyzed using THz-TDS and the measured vitamin C contents were in good agreement with those determined using a reference method (high-performance liquid chromatography). Thus, our results suggest that THz-TDS can be used for the in-situ analysis of vitamin C in commercial tablet products.     

Non-Destructive Evaluation Method of Pharmaceutical Tablet by Terahertz-Time-Domain Spectroscopy: Application to Sound-Alike Medicines

To evaluate terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) as a promising tool for discriminating pharmaceutical tablets, THz-TDS has been applied for discrimination between pharmaceutical tablets with sound-alike names. Two sets of medicine tablets with sound-alike names, that is, Amaryl and Almarl, Zyloric and Zantac, are examined in this study. Based on the difference in THz absorption spectra, we have succeeded in distinguishing between sound-alike medicine tablets clearly for each set. The results in this study suggest that THz-TDS is a useful tool that is indispensable for medical security maintenance, such as a non-destructive way to prevent mix-up of medicine.