正构烷烃随温度变化的太赫兹时域光谱研究

利用太赫兹时域光谱技术研究了温度变化对正构烷烃（C11~C14）状态的影响。通过扫描不同温度下的样品得到了太赫兹时域谱。经数据处理后得到的频域谱、折射率谱、吸收系数谱均能反映正构烷烃状态的变化。温度下降至低于其凝点时,正构烷烃状态由液态变为固态晶体,导致频域谱中的有效频率区间变窄,频域面积减小。温度的降低会导致烷烃分子结晶,折射率增大,吸收系数与频率成线性关系。实验结果表明,太赫兹时域光谱技术可以应用于检测以正构烷烃为代表的非极性烃类物质。     

基于混合机器学习法的太赫兹波鉴别草种的研究

利用太赫兹时域光谱技术对黄耆类牧草种子样品进行测试,得到5种常见沙打旺牧草种子在0.2～1.2 THz有效频率范围内的太赫兹时域谱,然后通过快速傅里叶变换得到了各牧草种子样品的吸收系数、折射率等光学参数.研究后发现:在有效频率范围内,样品时域谱的峰值强度和延迟时间均不同,且每条谱线的平均吸收系数和标准差也有明显差异,各...     

石英玻璃太赫兹光学参数测量的误差分析

测量液体或气体样品的太赫兹光学参数时,常采用石英玻璃作为容器,因此在计算样品的折射率和吸收率时需要考虑石英玻璃太赫兹光学参数的影响。文中利用太赫兹时域谱技术测量了石英玻璃的太赫兹时域光谱,根据测量模型计算了太赫兹波段的折射率和吸收率,并利用误差传播理论分析了这些光学参数的误差。结果发现折射率误差在0.2~2.0 THz范围内基本保持不变,而吸收率误差则随频率增大而呈指数增大。这对于提高测量石英玻璃容器中的气体及液体样品太赫兹光学参数的准确性具有重要价值。     

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...     

基于太赫兹时域谱分析的常见包裹物屏蔽下食品药品检测方法

食品和药品的检测在民生领域中具有重要的应用价值,为此提出一种基于太赫兹时域谱分析的检测方法.使用太赫兹时域光谱探测技术研究不同包裹物覆盖下物质的太赫兹谱特性,并对高相对湿度条件下的太赫兹样品探测技术进行研究.采用一种简单有效的谱减法处理样品光谱中的水汽吸收干扰,并计算样品在太赫兹波段的折射率和吸收系数.通过计算不同包裹...     

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.     

太赫兹光谱技术在气体检测中的应用

相关环境污染信息在太赫兹波段内具有较强的吸收特性,使得利用太赫兹光谱技术探测大气中的污染物成为可能.概述了国内外太赫兹时域光谱技术在气体检测方面的研究历史和发展现状,介绍了不同的气体分子在太赫兹波段的吸收谱,以及对混合气体分子和同素异形体分子的识别.对太赫兹时域光谱技术在气体检测方面的研究方向进行了展望.     

太赫兹时域光谱技术用于药品检测

为研究太赫兹光谱技术用于药品检测的可行性,利用自行搭建的时间扫描太赫兹时域光谱系统对3种不同厂家生产的阿莫西林胶囊进行了测试。测试结果表明,尽管与文献上在氮气环境中获得的结果存在一定差异,但3种样品在太赫兹波段仍然显示出了明显的特征吸收,且不同厂家的药品在吸收峰位置、强度以及折射率谱等方面均有所差别。研究结果证实了太赫兹光谱技术在青霉素类药品的质量监控及在线检测等方面具有广阔的应用前景。     

不同水的太赫兹时域光谱

太赫兹(THz)波检测是一种新型有效的相干检测方法,它可以同时获得被检测物质的振幅和相位信息。利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对几种常见水进行了测谱分析;采取迭代的方法,消除了吸收近似带来的误差,完善了透射式太赫兹时域光谱技术中传统的数据处理方法;通过比较不同的滤波器,确定了Symlets9小波滤波为最优的滤波方式;拟合得到了折射率和吸收系数随频率指数变化的规律,其相关系数的平方达到0.9以上。结果表明,不同水的折射率和吸收系数变化曲线的参数值的差异和拟合相关性的不同,可以作为区分水质好坏的依据。     

煤炭标准物质的太赫兹光谱聚类分析

作为一种广泛应用的化石能源,煤炭的在线监测非常必要。太赫兹技术是一种有效的在线检测方法,可作为传统技术的补充手段应用于煤炭的表征。基于9种煤炭标准试样的太赫兹时域光谱,计算了不同煤炭在0.1 THz~1.5 THz频段的折射率和吸收系数谱。将该频段内所有折射率和吸收系数数据作为输入变量,分别进行聚类分析,根据聚类结果,对应煤炭标准物质的已知参量,证明碳含量是影响煤炭折射率的主要因素,氢氮含量是影响吸收效应的主要因素。结果表明,太赫兹光谱结合聚类分析方法可对煤炭之间的相似性和相异性进行定性分析,为煤炭工业中的实时在线监测提供技术支持。     

Optical properties of selected Chinese Traditional Patent Medicines and Western Medicines terahertz range

The spectral characteristics of Sang Ju Gan Mao Granules, Gan Mao Jie Du Tablet, Fu Fang Jin Yin Hua Granules and Compound Paracetamol, and Amantadine Hydrochloride Tablets are studied by terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) technologies in the spectral range of 0.2—1.7 THz. The absorption spectra and the indexes of refraction are obtained. It can be seen that the three samples of Chinese Traditional Patent Medicines have almost the same absorption peaks at 1.44 THz. However, the absorption peaks of the three western medicine samples are at 0.73, 1.01, and 1.18 THz, respectively. The large spectral differences between different drugs are strong evidences that THz time-domain spectroscopy is a useful fingerprint technique in the study of pharmaceutical compounds and the crack down on the fake medicines.     

小孔径螺旋型光电导天线的太赫兹辐射特性研究

研究了小孔径螺旋型光电导天线的太赫兹辐射特性.利用太赫兹时域光谱技术测量了螺旋型光导天线辐射的太赫兹波谱,得到了其时域发射光谱.通过快速傅里叶变换得到相应的频域光谱,同时对两种不同孔径螺旋天线的太赫兹辐射特性进行了比较.实验结果表明,太赫兹信号强度会随偏置电压的增大而增强;在偏置电压和泵浦光功率相同的情况下,较小孔径的...     

Electroporation-Induced Cell Modifications Detected with THz Time-Domain Spectroscopy

Electroporation (electropermeabilization) increases the electrical conductivity of biological cell membranes and lowers transport barriers for normally impermeant materials. Molecular simulations suggest that electroporation begins with the reorganization of water and lipid head group dipoles in the phospholipid bilayer interface, driven by an externally applied electric field, and the evolution of the resulting defects into water-filled, lipid pores. The interior of the electroporated membrane thus contains water, which should provide a signature for detection of the electropermeabilized state. In this feasibility study, we use THz time-domain spectroscopy, a powerful tool for investigating biomolecular systems and their interactions with water, to detect electroporation in human cells subjected to permeabilizing pulsed electric fields (PEFs). The time-domain response of electroporated human monocytes was acquired with a commercial THz, time-domain spectrometer. For each sample, frequency spectra were calculated, and the absorption coefficient and refractive index were extracted in the frequency range between 0.2 and 1.5 THz. This analysis reveals a higher absorption of THz radiation by PEF-exposed cells, with respect to sham-exposed ones, consistent with the intrusion of water into the cell through the permeabilized membrane that is presumed to be associated with electroporation.     

太赫兹技术对二氯苯胺两种同分异构体的检测

采用太赫兹时域光谱技术测量了3,4-二氯苯胺和2,5-二氯苯胺在0.2～2 THz波段的吸收谱,3,4-二氯苯胺在1.00 THz,1.48 THz,1.88 THz处有3个吸收峰,2,5-二氯苯胺在0.83 THz,1.04 THz,1.17 THz处有3个吸收峰,吸收峰峰位强度也有明显不同。采用密度泛函理论进行理论光谱计算,理论光谱与实测光谱一致性良好。结果表明通过太赫兹时域光谱技术可以实现3,4-二氯苯胺和2,5-二氯苯胺2种同分异构体的指纹检测,为太赫兹波段有明显特征吸收峰的毒性物质检测提供了一种快速、准确的方法。     

丁基羟基茴香醚的太赫兹时域光谱检测与分析

利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术对食品添加剂丁基羟基茴香醚（BHA）及其与聚乙烯不同配比的混合物进行了检测,获得了其在0.2-2.6THz波段的吸收谱和折射率谱。实验结果表明,在此波段内该物质有三个明显的吸收峰,分别位于0.64THz,1.14THz和1.81THz,该指纹谱可用于THz波段该物质的检测与识别。此外,利用最小二乘法对混合物太赫兹光谱峰位的吸收系数和质量分数进行线性拟合,结果表明聚乙烯中丁基羟基茴香醚的含量与太赫兹光谱的相关系数大于0.98。最后,用密度泛函理论对单分子丁基羟基茴香醚进行了数值计算,表明太赫兹指纹谱与分子构型和分子内部运动有关系。     

FOX-7太赫兹波吸收特性及理论计算

为了研究新型高能钝感材料1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的分子结构特性,采用太赫兹时域光谱技术对FOX-7在0.2~2.3 THz波谱范围内的吸收光谱进行了探测,得到了待测样品的太赫兹吸收谱线,确定了其特征吸收峰的位置.基于密度泛函理论(DFT)对FOX-7单分子和晶体结构在小于2.4 THz范围内的吸收光谱进行了模拟计算,结果表明分子间相互作用对FOX-7吸收峰的形成起到很大的作用.完成了对实验光谱中特征吸收峰振动模式的分析和指认:1.59 THz处吸收峰的光谱特征主要由―NO2和―NH2的摆动造成,2.12 THz 处吸收峰光谱特征的产生包含―NO2和―NH2的摆动以及各自的扭动.     

Characterization of spectra of lignin from midribs of tobacco at THz frequencies

The functions of the chemicals are closely related with their compositions and structures.In this paper, we report the characterization of different lignin in the midribs of tobacco leaves using terahertz (THz) time-domain spectroscopy in the frequency range of 0.3 to 2 THz.These lignins are extracted from tobacco leaves grown in different regions.Lignin in midribs of tobacco leaves from the south region and the north region show distinctively different refractive indexes and absorption coefficients at THz frequency.The differences at THz range are found to be correlated with their chemical compositions, which are obtained by way of X-ray microanalysis.This clearly verifies that it is possible to employ THz time-domain spectroscopy as a tool for identifying the functions of the chemicals and analyzing their chemical compositions.     

低温下手性糖类的太赫兹吸收光谱和手性光谱

糖类是典型的手性物质,其在太赫兹波段的手性光谱尚未得到充分研究。本文研究了乳糖、半乳糖、葡萄糖3种糖类在低温和常温下的折射率和吸收谱,并通过太赫兹时域偏振光谱检测,获得了这些样品的手性光谱。实验结果显示,糖类吸收会随着温度降低而减弱,低温下有利于获得样品的手性特征;在80 K温度下,葡萄糖在1.3~1.5 THz频段表现出很强的圆二色性(CD),在1.39 THz处CD谱峰值达到44.97%;在1.6~1.8 THz频段内,3种糖类都具有特定的手性特征峰,CD值均超过20%。研究结果对进一步认识手性生化样品在太赫兹波段的手性光谱及其内在机制具有重要参考价值。     

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。     

氧化镁单晶在太赫兹波段的介电特性

利用太赫兹时域光谱系统,在0.5~9.5 THz范围内对氧化镁单晶基片的介电特性进行了研究,并获得折射率、吸收系数以及复介电函数信息。实验数据表明,在低频（ 2 THz）范围内,氧化镁单晶透过性较好,折射率在3.12~3.15之间。折射率和吸收系数均随频率增加而增大,且在3.16 THz和8.11 THz两处存在明显的吸收峰。通过经典的赝简谐振动理论很好地拟合了实验结果,分析了晶体中的横向光学声子振动模式,为氧化镁单晶在宽带太赫兹波段的应用提供了有益参考。