差分吸收NO2激光雷达光源的设计与实现

为研制一台探测距离3km、分辨率10μg/m3的大气NO₂廓线差分吸收激光雷达,以NO₂的吸收光谱和激光雷达方程为基础,通过数值仿真分析了回波信噪比与水平和垂直方向上大气中气溶胶、NO₂含量的分布、探测距离和几何因子的关系;搭建探测大气NO₂实验系统,开展了大气NO₂浓度实验观测,获得水平及垂直高度0.4km~3.0km内的NO₂浓度实时分布,探测分辨率可达4.717μg/m3,系统稳定可靠。结果表明,采用两台波长为354.7nm、能量不小于100mJ的Nd:YAG激光器分别抽运两台染料激光器的方式,并以C450为染料,可满足差分吸收探测所需的两束波长为λ_on（448.10nm）和λ_off（446.80nm）、能量为8mJ的输出光束。该方法为实用化NO₂差分吸收激光雷达光源的设计及应用提供了理论依据及技术支持。     

基于OMI及地面监测的贵州省污染气体浓度时空差异研究

贵州省属于典型的喀斯特山区,受地势和气候影响,省内不同区域污染气体浓度具有明显的时空差异。因此,利用交互式数据语言(IDL)+遥感图像处理平台ENVI、地理信息系统软件Arc GIS等,基于臭氧层监测仪(OMI)的L3 V003柱浓度数据和地面环境监测站数据,从时间和空间两个方面在区域尺度上评估分析了贵州省3种主要污染气体的浓度变化差异和时空演变特征。结果表明：(1) 2019年,贵州省二氧化氮(NO₂)、二氧化硫(SO₂)、臭氧(O₃)柱浓度较2005年呈下降趋势,且两种方法监测的NO₂、SO₂季节特征均表现为“秋冬高、春夏低”,受太阳辐射和天气过程影响,两种方法监测的O₃均表现为“春夏高、秋冬低”的季节特征;(2)对比分析表明,遥感方法反演的NO₂柱浓度极大值和SO₂柱浓度极小值较地面监测结果在时间上存在滞后性,但滞后时间较短,没有出现跨季节差异,总体上空间差异性大于时间差异性,且SO₂...     

APEC期间京津冀地区NO2浓度的时空变化特征研究

基于臭氧监测仪（ozone monitoring instrument,OMI）数据反演得到了京津冀地区2014年11月北京APEC会议前后5期的NO₂整层柱浓度,结合HYSPLIT4气流后向轨迹模式对NO₂污染物的来源及传输路径进行模拟和分析.研究结果表明:APEC前后京津冀NO₂垂直柱浓度空间分布极不均匀,APEC前高值、中值分别分布于京津周边及南部地区,北部及西北处于低值区;APEC期间高值区集中于京津冀南部地区,呈由南到北递减的趋势;APEC后高值区范围向北扩展到京津地区的中南部.APEC期间除京津冀南部的邢台、邯郸地区NO₂浓度升高外,其他地区NO₂浓度与会前一周相比平均下降42%.气流后向轨迹模式表明APEC前北京地区NO₂污染源主要来自于唐山、天津地区,APEC期间主要来自于俄罗斯、外蒙地区,APEC后主要来自于太原及京津冀西南地区.     

广州亚运期间对流层NO2和SO2地基多轴差分吸收光谱仪测量研究

亚运期间利用多轴差分吸收光谱仪（MAX-DOAS）对广州市的大气污染物进行了实时监测,分别对重要大气常规污染物NO₂和SO₂的日变化特征进行了探讨和分析,并通过结合气象条件和周围的重要污染源综合监测结果分析研究了广州市周围的区域污染输送,结果发现位于市东南部的工业区对于市区的污染存在较大的影响,其中以SO₂尤为明显。分析NO₂廓线结果表明,污染物主要位于1 km以下,高污染层主要位于0.5 km以下。     

基于OMI数据2005～2012年中国区域SO2时空变化特征研究（英文）

利用OMI传感器获取了2005²012年中国区域内的SO₂柱浓度变化数据,并基于MODIS传感器获取了中国区域内的下垫面土地利用类型数据.应用空间分析的方法,分别分析了中国区域内的SO₂柱浓度与时间的空间关联特征,以及与土地利用类型的空间关联特征.通过研究发现,从空间和时间区域来说,乌鲁木齐、京津冀、长江三角洲、四川盆地和珠江三角洲为SO₂高浓度区;北方地区SO₂浓度冬高夏低且峰值呈现逐年上升的趋势,南方地区则呈现SO₂浓度夏高冬低的特点.从土地利用来说,城市和耕地上空的SO₂浓度较高,森林、草地和裸地上空的浓度较低.研究结果表明,人类活动在行星边界层SO₂分布和浓度变化中起关键作用.     

基于OMI数据的中国中部平原地区NO2对流层柱浓度2007～2014年时空变化特征分析

利用OMI（Ozone Monitoring Instrument）NO₂ 2级数据产品通过采用面积权重得到OMI NO₂对流层柱浓度网格化分布,研究了中部地区3个代表性区域（工业集中区域,黄河流域,以及农业区域）2007²014年NO₂柱浓度时空分布特征.结果表明,NO₂对流层柱浓度年均值在2009年最小,2013年最大,2014年相对2013年降低大于25%.同时分析了典型时间段（中国农历新年2月以及秸秆焚烧6月）内3个区域NO₂柱浓度变化特征,2月期间3个区域柱浓度都有不同程度的下降,6月农业区NO₂柱浓度上升约80%.NO₂柱浓度相对变化率进一步反映了3个区域NO₂柱浓度近8年内的变化特征,2008年年中至2009年年中工业区域以及沿河流域NO₂柱浓度相对往年同期都有高于15%的下降而农业区没有体现,但2014年以后3个区域NO₂柱浓度都出现明显下降,下降比例都在20%以上.     

基于QCL吸收光谱的SO2,SO3同步测量技术

介绍了基于中红外吸收光谱的高温条件下SO₂和SO₃同步测量技术。在该测量实验系统中,SO₃由SO₂与O₂在钒基催化剂作用下高温反应得到,并且在SO₂催化氧化过程中同步测量SO₂和SO₃的浓度,进而计算得到了该催化氧化反应的转化率随温度（550～1000 K）和压力（3～20 kPa）的变化关系。通过对SO₂和SO₃高温吸收光谱模型的修正,将测量的混合气体的耦合光谱成功解耦,分别得到SO₂和SO₃各自的吸收光谱和气体浓度。同时,在实验系统中还设计有冷却分离装置,将反应后的高温SO₃气体冷却吸收后测量剩余SO₂浓度,并对比验证同步测量得到的SO₂浓度的准确性。实验发现,当温度低于590 K时,无SO₃生成,但SO₂在催化剂...     

基于GOSAT-2卫星的中国XCO2 时空分布特征分析

CO₂是主要的温室气体之一,它对全球变暖的作用很大。自工业化以来,CO₂浓度在全球范围内大幅增加。为实现碳减排目标,迫切需要监测大气中的CO₂浓度并分析其时空分布特征。随着温室气体观测卫星的发射,利用碳卫星可以大范围地观测和分析大气中的CO₂浓度。本研究基于GOSAT-2卫星数据,利用克里金插值技术分析了2020年6月至2021年5月中国陆地区域的CO₂柱浓度(XCO₂)的时空变化特征。结果表明,全国范围内XCO₂的平均值从2020年的413.86 ppm增加到2021年的419.59 ppm,增加了5.73 ppm。其中,XCO₂的最低值和最高值分别出现在冬季和春季。进一步的分析表明,XCO₂在空间分布上不一致,在人口密度较高的东南部区域浓度较高,而在人口稀少的西北部较低。此外,大城市及其周边地区的XCO₂普遍高于其他地区,表明人为因素导致城市地区的XCO_2...     

湘潭市PM2.5 中二次水溶性无机离子及其 气态前体物的污染特征

2013年12月3日至2014年1月14日, 在湘潭市2个功能区(交通、商业、居民区和工业区) 采样点对大气PM2.5进行了采集, 并同步采集了SO₂、NO₂; 进而利用离子色谱法对PM2.5中二次水溶性无机离子(SO₄²⁻、NO₃⁻ 和 NH₄⁺ ) 的浓度进行测试分析。通过分析不同空气质量级别下硫、氮氧化速率(SOR 和 NOR) , 探讨了PM2.5中硫酸盐和硝酸盐的来源、形成机制和影响因素等。结果表明, 采样期间湘潭市PM2.5及其二次水溶性无机离子(SO₄²⁻、NO₃⁻ 和 NH₄⁺ ) 的质量浓度分别为148.34、56.19 g/m3, 其中 SO₄²⁻、NO₃⁻ 和 NH₄⁺分别占PM2.5 浓度的15.26%、14.06% 和8.57%, 三者累计值占PM2.5质量浓度的37.88%。随着PM2.5 浓度增加, 二次水溶性无机离子及其气态前体物SO₂、NO₂ 的浓度也逐渐增加, 且“重度”污染时SO₄²⁻、NO₃⁻ 和 NH₄⁺ 浓度较“良”时分别上升了1.93、2.41、2.03倍。不同空气质量级别下PM2.5中的SO₄²⁻、NO₃⁻ 主要以NH₄NO₃ 和(NH₄)₂SO₄ 的形式存在, 但在“轻度”和“ 中度”污染时可能存在其它的硫酸盐和硝酸盐。采样期间SOR 和NOR 的平均值分别为0.18和0.17, 不同污染级别下二者均在0.15 以上(大于0.1), 表明湘潭市PM2.5中的硫酸盐和硝酸盐主要是经转化形成的二次污染物。大气PM2.5中NO₃⁻ /SO₄²⁻ 为0.89, 不同空气质量级别下二者比值分别为0.78、0.99、0.82、0.97(均小于1), 表明湘潭市冬季PM2.5污染以燃煤源排放为主。     

基于傅立叶变换红外光谱技术的烟气超低排放监测系统应用研究

中国的大气环境污染形势严峻,地域性大气问题严重,以燃煤为主的火力发电厂、燃煤锅炉等是最主要的SO₂、NO_x排放源。现行的燃煤烟气排放标准做了严格规定,从而对烟气连续排放在线监测技术提出更苛刻的要求。基于傅立叶变换红外光谱技术与伴热式多次反射池技术,研究燃煤电厂SO₂、NO污染气体超低浓度检测系统。针对SO₂、NO的分子吸收光谱特征, 采用SiC作为光源,选择测量波段1900~2600 nm;采用傅立叶变换红外光谱技术对测量光谱进行处理,与现场两台设备的测量数据进行分析, SO₂、NO气体的相关性良好,满足超低排放烟气监测需求。     

Reactor characterization for a process to etchSi3N4 formed on thin SiO2

A plasma etching process for patterning LPCVD (low-pressure chemical vapor deposition) Si₃N₄ which has been formed on thin thermally grown SiO₂ has been developed and characterized with an Applied Materials 8110 batch system using 100-mm-diameter silicon wafers. To fulfill the primary process objectives of minimal critical dimension (CD) loss (~0.08 μm), vertical profiles after etch, retention of some of the underlying thermal SiO₂, and batch etch uniformity, the reactor has been characterized by evaluating the effects of variation of reactor pressure (15 to 65 mTorr), O₂ concentration by flow rate (30 to 70%) of an O₂/CHF₂ mixture, and DC bias voltage (-200 to -550 V). Analysis of the resulting etch rate, etch uniformity, dimensional, and profile data suggests that satisfactory processing may be achieved at low reactor pressure (~25 mTorr), 50-60% O₂ by flow rate in O₂/CHF₃, and low DC bias (-200 to -250 V)     

H2S gas detection by ZrO-doped SnO2

The authors report on the fabrication of H₂S gas sensors made of SnO₂ mixed with ZrO₂. Their sensitivities, responses, and selectivities to H₂S are presented. A 10-p.p.m. concentration of H₂S gas changes the sensor resistivity to a value 300 times lower than that for air around 175°C. The sensors exhibit highly selective detection of H₂ S in an atmosphere containing H₂S and H₂. The mechanism of the reaction between the sensors and H₂S are also discussed     

Reactive ion etching of III-V compounds using C2H6/H2

Reactive ion etching of InP, GaInAs and GaAs using a mixture of ethane and hydrogen, C₂H₆/H₂, is demonstrated for the first time. It has been found that by choosing optimum etching parameters one can obtain excellent vertical sidewalls as well as very smooth surfaces, keeping the etching rate at a convenient value of 20-60 nm/min     

Abatement of perfluorocompounds (PFCs) in a microwave tubularreactor using O2 as an additive gas

This paper discusses the abatement of four perfluorocompounds (PFCs) in a microwave tubular reactor-C₂F₆, CF₄, SF₆, and CHF₃. The abatement was carried out using O₂ as an additive gas, and was studied as a function of O₂:PPC ratio, flow rate, power and pressure. Near 100% abatement was achieved for all the PFCs investigated. A detailed characterization of C₂F₆ abatement using GC, GC/MS, and inline Mass Spectrometer showed the major abatement products to be CO₂, COF₂, and F₂. The parameteric dependence of CF₄, SF₆, and CHF₃ abatement was also characterized experimentally, the major products from CF₄ abatement were similar to those from C₂F₆ abatement. Mass Spectroscopy indicated the main products for SF₆ abatement were SO₂F₂ , SO₂, and F₂ while those for CHF₃ were CO₂, COF₂, F₂, and HF. Additional experiments indicate that the microwave abatement unit can be successfully used to abate these PFC's in the Integrated Circuit fabrication facilities     

Furnace nitridation of thermal SiO2 in pureN2O ambient for ULSI MOS applications

Furnace nitridation of thermal SiO₂ in pure N₂ O ambient for MOS gate dielectric application is presented. N₂O-nitrided thermal SiO₂ shows much tighter distribution in time-dependent dielectric breakdown (TDDB) characteristics than thermal oxide. MOSFETs with gate dielectric prepared by this method show improved initial performance and enhanced device reliability compared to those with thermal gate oxide. These improvements are attributed to the incorporation of a small amount of nitrogen (~1.5 at.%) at the Si-SiO₂ interface without introducing H-related species during N₂O nitridation     

大气SO2检测模块的光路研究

为了适应当下网格化大气监测中低体积分数的SO₂气体检测需要, 针对紫外荧光法模块化应用的光路关键性问题, 将物远心光学系统与双平凸组合光学系统相结合, 应用于SO₂检测模块的激发光路和采集光路上。采用多光学系统优势互补的方法, 进行了理论分析和实验验证。通过模型的建立, 分析了光路系统对反应室信噪比的影响, 结合ZEMAX软件仿真、蒙特卡洛法公差评价分析与整个光学系统的间接实验验证, 取得了该优化光路系统应用。结果表明, 其仪器线性度的相关系数的平方能够达到0.9999。该光学系统具有较强的应用价值, 能够为紫外荧光法模块化光路系统设计提供理论依据与实验数据支持。     

不同浓度Ti:Bi2Te3的调Q光纤激光器

基于二维材料的非线性光开关是调Q光纤激光器的核心器件,二维材料光开关的浓度会直接影响其非线性光学吸收特性,从而改变脉冲的时域特性。因此,针对二维材料浓度对调Q光脉冲的影响进行了研究,并通过实验制作了基于不同浓度Ti: Bi₂Te₃可饱和吸收光开关,分析了Ti: Bi₂Te₃浓度对非线性光学吸收特性的影响,获得了调Q光脉冲的调制深度、脉冲宽度、重复频率和单脉冲能量随不同浓度Bi₂Te₃的变化关系。最终,针对谐振腔参数对Ti:Bi₂Te₃浓度进行优化,在泵浦功率为71 mW时,获得了中心波长为1 560 nm、脉冲宽度为8 μs,重复频率为14.2 kHz、平均输出功率2.15 mW、对应单脉冲能量为151.4 nJ的脉冲输出。     

原子层沉积方法制备低温多层Al2O3/TiO2复合封装薄膜的研究

原子层沉积(ALD)方法可以制备出高质量薄膜,被认为是可应用于柔性有机电致发光器件(OLED)最有发展前景的薄膜封装技术之一。本文采用原子层沉积(ALD)技术,在低温(80℃)下,研究了Al₂O₃及TiO₂薄膜的生长规律,通过钙膜水汽透过率(WVTR)、薄膜接触角测试等手段,研究了不同堆叠结构的多层Al₂O₃/TiO₂复合封装薄膜的水汽阻隔特性,其中5 nm/5 nm×8 dyads(重复堆叠次数)的Al₂O₃/TiO₂叠层结构薄膜的WVTR达到2.1×10^-5 g/m²/day。采用优化后的Al₂O₃/TiO₂叠层结构薄膜对OLED器件进行封装,实验发现封装后的OLED器件在高温高湿条件下展现了较好的寿命特性。