单光束紫外分光光度计波长准确度分析与修正

为了提高单光束紫外分光光度计的波长准确度,基于光栅色散原理对影响紫外分光光度计系统波长输出准确度的各项因素及特征进行了分析,提出了将结构修正与光学定标修正相结合的综合波长修正方法。利用该综合修正方法对研制的单光束紫外分光光度计进行波长修正,修正后在100～400 nm波段范围内的波长精度由±0.2 nm提高到±0.07 nm。实验结果证明了单光束紫外分光光度计波长准确度分析的合理性以及结构修正与光学定标修正相结合的综合波长修正方法的有效性。     

外腔调谐的全固态Cr∶LiSAF激光器

由于调谐元件置于主腔外时,插入损耗影响小,可以扩展调谐范围,本文采用外腔棱镜和光栅调谐结构研制了全固态Cr∶LiSAF激光器。分析了外腔调谐结构的基本原理,分别选用棱镜和光栅作为调谐元件,研制了棱镜外腔调谐Cr∶LiSAF激光器和光栅外腔调谐Cr∶LiSAF激光器。分析对比了棱镜和光栅调谐的输出功率、光谱、调谐范围等特性以及镜片镀膜对输出特性的影响。进行了调谐实验,结果显示:选用棱镜作为外腔调谐元件时,在325mW的吸收泵浦功率下实现了785~985nm的调谐,输出功率最高达21mW。选用光栅作为调谐元件时,亦可实现785~985nm的调谐,最大输出功率为20mW,光谱的半峰全宽(FWHM)为0.12nm。得到的结果表明外腔全固态Cr∶LiSAF激光器可以实现窄线宽、宽谱调谐输出。     

全固态单纵模593.5 nm和频激光器

利用法布里-珀罗(F-P)标准具选频实现了单纵模593.5 nm激光和频输出。采用单块Nd:YVO₄晶体,通过对谐振腔输出镜膜系的设计与优化,在两镜线性腔中实现了稳定的1 064 nm与1 342 nm双波长振荡。放入I类位相匹配和频晶体LBO进行腔内和频时,抽运功率为2 W可获得52 mW的593.5 nm橙黄色激光输出,但输出光束噪声较大,其RMS噪声为6.8%。在腔内加入400 μm厚熔融石英标准具进行选频,实现了单纵模593.5 nm激光输出,单纵模线宽为600 MHz,输出功率为34 mW,RMS噪声降为0.3%,实现了低噪声输出。实验结果表明,在和频过程中,利用一块标准具对两个波长同时进行选频是获得单纵模和频光的有效方法。     

全固态355 nm连续紫外激光器的优化设计

通过优化腔型设计, 实现了LD端面抽运Nd:YVO₄腔内三次谐波转换全固态连续355 nm紫外激光器高效率输出。选用平-凹腔结构并考虑到Nd:YVO₄晶体的热透镜效应、模式匹配、倍频晶体位相匹配等因素对输出功率的影响,对谐振腔长进行了详细的分析计算。在激光谐振腔内, 1 064 nm的基频波经KTP晶体倍频产生532 nm激光,二者再经LBO晶体和频获得了355 nm紫外激光。当LD抽运功率为3 W时,355 nm连续紫外激光输出功率达6.4 mW。与折叠腔进行比较,发现在小功率抽运情况下,直腔结构紧凑、易于调节、输出功率较大。     

激光扫描共聚焦光谱系统设计

为提高激光扫描共聚焦显微镜光谱模块的分光性能,设计了双Amici棱镜光谱结构.根据棱镜色散特性,计算得到Amici棱镜和双Amici棱镜的线性与非线性数学模型,给出直视型棱镜结构参数.比较相同色散条件下Amici和双Amici棱镜结构,得到双Amici棱镜组能提供更好的色散线性度.在光谱波段400～700 nm,中心波...     

石英比色皿配对误差对紫外可见分光光度计测量误差的影响

本文论述了石英比色皿配对误差的重要性;根据笔者的经验和教训,从仪器学理论和应用实践相结合的角度,讨论了石英比色皿的配对误差对紫外可见分光光度计分析误差的影响.用实验数据说明了用于双光束/准双光束/单光束的紫外可见分光度计的石英比色皿必须配对.供紫外可见分光光度计的研究者、设计者、生产者和使用者参考.     

水靶激光等离子体光源11~20 nm波段光谱实验

实验以水为靶材,Nd:YAG激光器为照射激光构成激光等离子体光源,产生软X射线-极紫外辐射。利用McPHERSON 247型掠入射软X射线-真空紫外单色仪、AXUV100硅光电二极管,测量了11~20 nm波段水靶激光等离子体光源的光谱。实验表明,在11~20 nm波段水靶激光等离子体光源存在多条线谱,均由水中氧离子电子跃迁产生。所用单色仪光谱分辨率Δλ≤0.075 nm,波长扫描间隔0.5 nm。另外,采用在喷嘴处加热的办法,很好地解决了水进入真空系统后绝热膨胀与蒸发过程中温度骤降而结冰的问题,有效地抑制了喷射距离缩短,克服了等离子体对喷嘴腐蚀严重的问题。     

可见分光光度法快速检测碳氧血红蛋白饱和度

建立了用紫外-可见分光光度计快速检测血液中碳氧血红蛋白饱和度的方法.检血用0.1%Na2CO3稀释后加入连二亚硫酸钠,用紫外-可见分光光度计测定500nm-600nm吸收光谱图和419nm及425.5nm处的吸光度值,对碳氧血红蛋白进行定性和定量分析.该法检测血液中碳氧血红蛋白饱和度具有快速、准确、操作简便等优点,可用于临床CO中毒的快速诊断及CO中毒死亡的法医学鉴定.     

分光棱镜的分光性能测试研究

分光棱镜在光学系统中广泛应用 ,主要研讨分光棱镜的分光特性 (透射率与反射率 ) ,重点分析了棱镜在光学系统中转动时的分光特性变化。采用半导体激光器作为光源 ,用照度计作为测试表 ,对较多分光棱镜零件进行了测试 ,对测试数据进行了计算和分析 ,指出了分光棱镜设计、制造和测试应注意的问题     

厚度测量中对射激光束共线性视觉检测

针对厚度测量中对射激光束共线性的要求,提出了一种基于双分光棱镜的传感器光轴空间位姿视觉检测方法。在分光镜坐标系下,分析了单条激光束在组合分光棱镜中的光线传播和光斑变化规律,建立了两条激光相对位姿与光斑中心点之间的数学模型。借助于棱镜坐标系和图像坐标系之间的转换关系,可以根据四个拟合光斑中心坐标快速计算出激光束的相对位姿,进而将激光束的共线测量转换为光斑中心坐标的拟合、对比问题。实验结果表明,在传感器测量范围内,该方法可以使两条激光束之间的夹角不大于0.17°,距离不大于0.05 mm;同时,调整前后对量块的测量表明,厚度测量误差由12μm减小到4μm,间接验证了共线检测方法的有效性。所提方法实现了光束调整过程的数字化、可视化,并且使共线性测量结果具有可溯源性,有助于定量分析因两个激光传感器测量线不重合而引起的厚度测量误差。     

一种快速测量手性介质旋光色散的实验方法

提出了一种以白光LED为光源,以格兰-泰勒棱镜搭建起偏检偏光路,以光栅光谱仪作为测量工具,快速测试手性介质灰黄霉素的旋光色散的方法。同时,用杜德公式进行了理论拟合,发现在波长480nm~660nm,实验结果与理论有着极好的符合。     

A discrete element model to investigate sub-surface damage due to surface polishing

Large high-power laser facilities such as megajoule laser (LMJ) or National Ignition Facility (NIF) are designed to focus about 2 MJ of energy at the wavelength of 351 nm, in the center of an experiment chamber. The final optic assembly of these systems, operating at 351 nm is made of large fused silica optics working in transmission. When submitted to laser at the wavelength of 351 nm, fused silica optics can exhibit damage, induced by the high amount of energy traversing the part. The created damage is a set of micro-chips that appear on the optic surface. Current researches have shown that this damage could be initiated on pre-existing sub-surface damages created during the optics manufacturing process. It is then very important to understand, for various set of manufacturing parameters, what are the key parameters for sub-surface damage. The presented work details the development of a simplified model to investigate the polishing process. Both silica (the material to be polished) and the abrasive particles are modeled using a discrete element approach. This numerical tool allows following the evolution of micro-cracks inside the material during the abrasion process. It is shown how the mechanical properties (pressure), the abrasive properties (shape and quantity of abrasive particles) and the system properties (filtration) have an influence on the sub-surface properties at the end of the process.     

谱线弯曲对成像光谱仪辐射信号采集的影响

为了研究谱线弯曲对棱镜色散成像光谱仪光谱辐射信号采集的影响。首先,给出探测器像元采集到的辐射能量的表达式。然后,结合复合棱镜的色散特性,在可见近红外光谱范围（400～1000nm）内,计算当光谱偏离量为0.01d、0.1d和0.5d（d为探测器像元尺寸）时系统采集到的辐射能量与没有谱线弯曲情况下系统采集到的辐射能量的归一化差值,衡量谱线弯曲下系统辐射测量的变化。结果表明：谱线弯曲引起的探测器上的光谱偏离导致系统辐射信号采集发生变化,与没有谱线弯曲的情况相比,采集到的景物辐射信号在大气吸收带的边缘出现明显的偏差,且信号的差值随光谱偏离量的增大而增大,当光谱分辨率提高时,一些较弱的吸收峰附近也会出现明显的信号偏差。对于光谱分辨率平均为10nm的成像光谱仪,谱线弯曲量应控制在0.3nm以内。     

激光后电离技术对高电离能元素的信号增强

固体样品的元素分析一直是分析化学重点关注的对象。激光作为一种固体直接采样和电离技术,常与飞行时间质谱联用,用于固体样品的元素分析。然而,对于高电离能元素的检测往往需要较大的激光功率密度,导致其离子的动能分散较大,严重影响谱图分辨率。本研究使用激光解吸/激光后电离质谱法（解吸激光波长515 nm,后电离激光波长266 nm）对固体样品中的Pd、Sb、Cd、Au等高电离能元素进行分析。一方面,采用较弱的解吸激光能量解决了强激光解吸电离所带来的动能分散问题,显著提高了谱图分辨率;另一方面,利用较强的后电离激光电离原来被“浪费”掉的绝大部分中性原子,提高原子利用率和仪器灵敏度。该方法无需任何样品前处理、分析时间短、操作简单,适用于固体中高电离能元素的快速检测。     

用于儿童斜视矫正的微结构压贴三棱镜

针对儿童斜视辅助治疗的色散问题,提出了利用微棱镜阵列组消除压贴三棱镜中的色散现象的设计方案。通过压贴三棱镜平移光线,用微棱镜阵列组进行色散补偿,设计了一个新颖的组合光学系统。阐述了微棱镜阵列组色散补偿的基本原理,并利用几何光学软件仿真了组合光学系统的色散、透过率等光学参数。点列图以及扩散函数图等仿真结果表明,微棱镜阵列对于减少压贴三棱镜的色散有较明显的效果。     

聚变反应速率测量光学系统设计

基于塑料闪烁体和条纹相机设计了聚变反应速率测量系统,论述了测量光学系统的工作原理和设计方法。通过设置防辐射石英玻璃窗,防止了光学元件受强X射线辐射而变暗;采用晶体等紫外透过率高的光学材料,满足了光学系统对透过率的要求;光学系统像面与条纹相机的阴极面直接对接,解决了条纹相机孔径不匹配的问题;最后在一次像面设置场镜,大幅缩小了光学元件的口径。设计的光学系统总长为2 660mm,放大倍率为1/3,像方F/#数达到0.667,系统透过率达到67%,时间弥散小于7.3ps。这些结果能够适应不同中子产额的实验需求,在激光打靶实验中取得了较好的实验效果。     

神光-Ⅲ原型装置用速度干涉仪的光学系统设计

基于激光多普勒频移效应研制了一套应用于惯性约束聚变(ICF)研究的任意反射表面干涉测速系统(VISAR)。采用532nm的照明激光设计了一套光谱带宽为0.2nm的光学系统,通过合理选材,保证了光学系统的防辐射性能;基于光学膜系设计,滤除了526nm的强干扰打靶激光以及其它波段的杂散光;采用模块化方法并设计光学铰链进行模块对接,简化了系统调试的复杂程度;利用激光对干涉仪粗调,再利用白光精调,实现了零程差调试。设计的系统光路总长为6.3m,物方视场范围为φ1.0mm,放大倍率为5×、10×;静态实验显示,干涉条纹平直、调制度达到0.67以上,物方分辨率达到5.3μm。目前,该系统已成功地在神光-Ⅲ原型装置上进行了动态实验。     

磁流变抛光对熔石英激光损伤特性的影响

为进一步提升熔石英元件的激光损伤阈值,研究了氢氟酸(HF)动态酸刻蚀条件下磁流变抛光工艺对熔石英元件激光损伤特性的影响规律。首先,采用不同工艺制备熔石英元件,测量它们的表面粗糙度。然后,采用飞行时间-二次离子质谱法(OF-SIMS)检测磁流变加工前后熔石英元件中金属杂质元素的含量和深度;采用1-on-1方法测试激光损伤阈值,观测损伤形貌,并对损伤坑的形态进行统计。最后,分析了磁流变抛光工艺提升熔石英损伤阈值的原因。与未经磁流变处理的熔石英元件进行了对比,结果显示:磁流变抛光使熔石英元件的零概率激光损伤阈值提升了23.3%,金属杂质元素含量也显著降低,尤其是对熔石英激光损伤特性有重要影响的Ce元素被完全消除。得到的结果表明,磁流变抛光工艺能够被用作HF酸动态酸刻蚀的前道处理工艺。     

An X-ray Refractometer

A new X-ray refractometer arrangement for investigating the angular and spectral characteristics of refracted radiation in the hard X-ray range is proposed. The refractometer includes two goniometers set along the path of the direct X-ray beam, two crystal analyzers, and three radiation detectors. The maximum distance between the radiation focus and the entrance slit of the second goniometer is 1.4 m. The refractograms of thin-film samples, including a strained C/Si structure, and the dispersion spectrum of an X-ray tube with a copper anode are first measured. A new refractometry technique using sample rocking at a fixed position of the detector device is described. The results of measurements of the refraction rocking curves for fused silica samples and a ZnSe single crystal are presented.