光腔衰荡光谱技术及其应用综述

光腔衰荡光谱(CRDS)技术是近几年迅速发展起来的一种吸收光谱检测技术。在介绍光腔衰荡光谱检测原理的基础上,详细推导了CRDS技术用于反射率测量和痕量气体浓度检测的理论公式。分析了CRDS技术由于实际吸收光程长,检测精度不受光源强度及其变化的影响,因此具有检出限低,测量精度高,可靠性好等特性。综述了CRDS技术在微量污染气体监测中的应用及其发展趋势。最后提出了应用光腔衰荡光谱检测污染气体中不同有害成分浓度的一种新思路。     

基于光腔衰荡的反射率测量技术的研究

根据光腔衰荡原理开展了高反射率镜片反射率测量技术的研究。理论上给出了直型腔和折叠腔的反射率计算方法,构建了测量高反镜反射率的实验系统。实验结果表明系统结构简单,易调节,可以测量任意角度的反射率,测量结果精确,可满足高反镜片的各种测量要求。     

用光腔衰荡法测量高反射率的实验研究

根据光腔衰荡光谱技术开展了测量镜片高反射率的研究,建立了测量实验装置。理论上给出了反射率测量的计算方法,在实验中测定了一对反射率相等的高反射腔镜的反射率,以及一块45°反射镜样品的反射率,并分析了影响光腔衰荡曲线的参数。     

基于光纤环形衰荡腔的甲烷传感研究

提出一种基于腔衰荡光谱技术的新型光纤甲烷传感方法,与传统的甲烷传感方式相比,它可以通过测量信号的相位移动来测量气体的浓度。实验中采用了环形的光纤结构,避免了小型渐变折射率透镜构成的微型气室产生的二次噪声,提高了系统的灵敏度。结果表明,该系统可以应用于低浓度气体的在线检测。     

用光腔衰荡法测量高反射率的重复性测试

根据光腔衰荡光谱技术开展了测量镜片高反射率的研究,建立了测量实验装置,理论上给出了反射率测量的计算方法,在实验中测定了一对反射率相等的高反射腔镜的反射率,以及一块22.5°反射镜样品的反射率,所得反射率的标准偏差好于10-5。该仪器具有较高的实验重复性。     

积分腔输出光谱技术及其应用综述

积分腔输出光谱（ICOS）技术是最近几年迅速发展起来的一种高精细腔吸收光谱技术。在介绍了积分腔输出光谱技术原理的基础上,推导了ICOS技术用于检测痕量气体时的理论公式,介绍了在ICOS技术中使用的波长调制光谱技术。指出了ICOS技术在环境监测方面的优势,包括装置简单、有效吸收光程长、检出限低、测量精度高等,而且给出了影响ICOS探测灵敏度的因素。最后综述了ICOS技术在痕量气体监测中的应用,指出了ICOS技术的发展趋势。     

基于电流扫描波长响应函数直接确定正弦波扫描波长调制光谱中DFB激光器的相对波长响应

为了研究适用于描述正弦波扫描波长调制光谱中相对波长响应的方法,提高正弦波扫描测量气体浓度的准确性,对现有的描述激光器相对波长响应的方法进行了讨论。首先,分析现有的几种描述激光器波长响应的方法是否适用于正弦波扫描。然后,比较由不同方法模拟的相对波长响应和实测的激光器波长响应残差,残差越小说明激光器波长响应越准确。最后,用确定的准确快捷的方法测量二氧化碳气体浓度。实验结果表明,由电流扫描波长响应(CSWR)直接确定相对波长响应(RWR)的方法描述激光器的波长响应更准确。将得到的相对波长响应与通过标准具实测的结果进行比较,二者残差的标准偏差小于5×10^-3cm^-1。利用该方法结合多光程池技术和免定标波长调制技术,能够准确测量二氧化碳的气体浓度。     

用于CRDS痕量气体检测的温控系统设计与实现

为了满足光腔衰荡光谱技术(CRDS)痕量气体检测装置中的光学衰荡腔对温度控制的需求,设计了一套精密温控系统。该系统以可编程化系统单芯片(PSOC)为核心,采用热敏电阻(NTC)进行温度采集,H桥电路控制半导体制冷器(TEC)进行双向控温,模糊PID算法进行反馈控制,用内部风扇进行温度均衡。大量实验数据测试表明,该温控系统能够精确稳定地控制光学衰荡腔温度,控制精度可达±0.005 ℃。利用该检测装置对标准气瓶内的CO2浓度进行测量,其浮动值在±1 mg/L。该设计满足光学衰荡腔对温控精度以及稳定性的要求,利用该温控系统制作的CRDS痕量气体检测装置目前已处于量产阶段。     

球载CRDS高灵敏度甲烷测量系统的研制

为了分析青藏高原地区甲烷浓度的垂直分布,本文采用腔衰荡光谱技术（CRDS）设计了一套高灵敏度的球载甲烷浓度实时测量系统,该测量系统在基于DSP的单板电路上实现腔模锁定、衰荡信号采集、光谱扫描、数据存储等功能并在DSP上实时处理衰荡信号、光谱信号和浓度等数据。本文首先介绍了CRDS测量原理与采用的光谱处理算法,通过固定高斯线宽的方式改进光谱拟合算法,使得浓度计算结果得到明显提升。然后,分析了电路系统采集的衰荡信号与光谱信号,采集的衰荡信号信噪比达62dB,并在实验室使用标准气体进行了标定试验,标准气体的测量值标准差σ最大为2.2×10^-9,测量值的均方值RMS和标准气体标称值之间的校正可决系数为0.9987。最后,系统进行了实际试验,在西藏鲁朗地区成功实现了从海拔3340m到海拔6000m的上升和下降过程中甲烷浓度的测量。该系统可以通过改变激光波长与光腔反射镜测量其他大气痕量气体,进一步改进与优化的系统可以应用到大气同位素丰度的测量中。     

光谱仪器的波长准确度及波长校准

分析了影响光谱仪器波长准确度的各种因素，导出了光谱仪器波长校准公式，可以用Ｈｇ灯三条谱线精确而简捷校准光谱仪器波长     

分布反馈激光器驱动与波长扫描模块设计

分布反馈(DFB)激光器被广泛用于气体、水质的开放光程监测,其驱动的稳定性和波长扫描的精确性是影响监测系统性能的主要因素.为提高监测系统性能,通过分析分布反馈激光器的工作原理,研究高稳定驱动和高精度波长扫描方法,设计了驱动和波长扫描电路.以5 Hz的锯齿波作为扫描信号,以5 kHz的正弦波作为调制信号,用叠加的信号作为驱动芯片MAX3669的输入信号,获得了良好的实验效果.实验的成功,为提高整个开放光程气体监测系统的精度奠定了基础.     

Scanning tunneling microscope spectroscopy of polymers

This paper presents theoretical results on the relationship between density of states (DOS) and scanning tunneling microscope current-voltage curves in polymers. We considered samples of linear hydrocarbons electrically grounded at one of their extremes. The other extreme is electrically connected to the microscope tip via electron tunneling through vacuum. When a voltage, V, is applied to the tip, electric current, I, flows in the tip-sample circuit. This current varies as the voltage varies and depends on the DOS to the extent that no current would flow if no electron states exist at a certain energy (or voltage). The detailed relationship between DOS and the current-voltage (I-V) curve is not known a priori. We solve the corresponding quantum problem in the context of tight binding and find that I-V reproduces accurately the resonant energy peaks of the DOS. We apply the results to 100 atom-long alkane and alkene chains and found that there is a significant voltage shift in the corresponding curves as to discriminate one structure from the other.     

航空发动机轴承腔热状态参数的分析模型

本文分析了影响轴承腔热状态的主要热源,建立了轴承及石墨密封摩擦热的计算模型、密封热泄漏量的计算模型、对流换热系数的计算模型及轴承腔温度场计算模型。这些模型的建立为轴承腔温度场和发动机最佳滑油量的计算奠定了基础。     

现代离子注入机的机械扫描技术

简单介绍了典型离子注入机的组成,分析了离子注入机中扫描技术的重要性。随着集成电路工艺技术的提高,对离子注入提出更高的要求,传统的批注入已不能满足当前的工艺,从而开发出了适应当前工艺的单晶片注入的机械扫描技术。这种注入技术解决了技术上的难题,也很好地控制了成本风险,同时具有更高精度、更少污染等一系列优点,成为当前高端离子注入机机械扫描技术的首选。本文对国内外技术进行了对比,对国内离子注入机机械扫描技术的发展进行了展望。     

波长色散X射线荧光分析的新发展

论述了波长色散X射线荧光分析装置的发展状况。除了继续发展其在高含量、常量和微量元素分析上高精度、高稳定性的固有特点之外，在进一步提高灵敏度，使分析范围扩展到痕量分析范围；开拓微区面分布的元素成像分析；进一步对传统分析困难的轻元素和中重金属元素的探讨，开发新的高级次谱线分析方法；适应新材料特别是纳米材料的分析要求，对薄膜分析的开拓等方面，已经有了长足的发展。本文介绍在商品化的分析装置方面的发展状况。同时本文引入对无标样分析的基本参数法（FP法）目前发展状况的介绍。     

近红外光谱法测定重整生成油的苯含量

介绍了用近红外光谱法对重整生成油的苯含量进行快速测定的方法。结果证明：近红外光谱法的分析结果能够完全满足生产中的精度要求，再现性和重现性优于UOP方法744—86（气相色谱法）的要求。该方法除有测量速度快的优点之外，还具有分析成本低、无污染、操作简单方便等特点，在所建立模型的预测范围内，能对样品进行准确、经济的分析。     

爆炸性物质的太赫兹(THz)光谱分析

介绍了利用自由空间电光取样方法对爆炸性物质进行太赫兹（THz）频段的时间分辨光谱测量.得到了四种爆炸性材料的透射光谱,得出了它们在THz频段的光学特性.DNT（2,4-二硝基甲苯）在此频段有特征吸收峰,经过钝化的RDX（黑索今）在0.6-0.9THz之间吸收明显增强;而HMX（奥克托金）和TNT（2,4,6-三硝基甲苯）磷状结晶片对THz波的吸收较小,在0.4-1.2THz的频率范围内折射率不随频率发生显著改变.研究这四种常见的爆炸物特征谱线及在THz波段的光学参数,对于建立爆炸物材料THz波段指纹谱数据库和检测环境中危险物质,排除安全隐患具有重要意义.     

树皮浸提物的紫外光谱分析

木屑、树皮是各种刑事案件和交通事故案件现场常见的微量物证。树皮的化学成分可分为难溶物和浸提物二部分,其中浸提物的种类和含量比木材浸提物的种类复杂、含量多。本论文利用紫外光谱法、一阶导数光谱法对56种不同树种树皮的浸提物进行了分析。结果表明,不同树种树皮浸提物的紫外光谱图中,吸收峰的峰数、峰形有一定的差异;一阶导数光谱图中,正、负峰的峰数、峰位、峰形及振幅值的比值差异显著,可以为各种案件现场中树皮检材与比对树皮样品的鉴定提供依据。     

基于间隔偏最小二乘法的农产品近红外光谱谱区选择方法

怎样建立准确的农产品内在质量的近红外光谱预测模型，一直是国内外近红外光谱分析者的研究重点，而现有的农产品近红外光谱数据建立光谱预测模型时，都要面临选择合适的光谱谱区的问题。本研究提出一种间隔偏最小二乘法的农产品近红外光谱谱区选择方法，并将其应用于建立苹果糖度近红外光谱模型。结果表明，该方法可以减小建模运算时间，剔除噪声过大的谱区，使最终建立的农产品品质检测近红外光谱模型的预测能力和精度更高。     

基于三坐标测量机的反求工程扫描技术研究

以3D便携式光学三维扫描系统与三坐标机接触式测头配合的复合测量系统为对象,介绍了利用接触式测量方法和光学扫描方法获取零件三维数据的步骤,比较了2种方法的优缺点,并通过实例的操作,应用2种方法得到了零件的三维几何数据,并将数据进行处理后得到了光滑的曲面。