1 山西大同大学物理与电子科学学院, 山西 大同 037009
2 首都师范大学物理系, 北京 100048
3 云冈研究院, 山西 大同 037007
4 北京理工大学北京市毫米波与太赫兹技术重点实验室, 北京 100081
5 太赫兹技术(大同)研究院, 山西 大同 037000
为更好地设计基于不同材料、不同制作工艺文物的最佳保护方案, 文物保护科技人员首先需要选用最有效的无损检测方法对文物进行全面检测。太赫兹波具有光子能量低、对非金属和非极性物质有较强穿透性、可同时获得脉冲电场振幅和相位信息、较好的抗干扰能力等独特性质, 使其在诸多无损检测方法中脱颖而出。本文系统综述了太赫兹技术在文物无损检测应用中的最新研究进展; 阐述了不同类型文物材料的太赫兹光谱特征、太赫兹成像检测技术原理和特点; 指出了太赫兹无损检测技术对不同类型文物进行无损检测的技术关键点, 列举了太赫兹技术在文物科学领域最成功和最具代表性的应用实例。最后展望了太赫兹无损检测技术在文物保护领域的发展趋势。
无损检测 太赫兹光谱 太赫兹成像 文物检测 高灵敏度 nondestructive testing terahertz spectrum terahertz imaging cultural relics detection high sensitivity 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(2): 157
1 重庆交通大学机电与车辆工程学院, 重庆 400074
2 重庆建设汽车系统股份有限公司, 重庆 400052
基于局域共振机理提出1种双侧空心不对称散射体声子晶体结构, 借助有限元法, 计算了双侧空心不对称散射体声子晶体能带结构、传输损失谱及本征位移场, 得到了起始频率为79.4 Hz、带宽为1 065.2 Hz的超宽第1完全带隙。结合等效弹簧质量系统, 分析标记点的本征位移场振动模态, 揭示出新型双侧空心不对称散射体声子晶体带隙形成机理。分析了包裹层缺口角度、连接短板宽度、空心圆柱散射体高度等几何参数对第1完全带隙的影响规律, 并改变声子晶体几何参数实现对带隙频率的调控。结果表明: 双侧不对称二维空心散射体声子晶体第1完全带隙的起始频率有效降低至80 Hz以下, 带宽超过1 000 Hz; 改变声子晶体结构参数可实现局域共振与Bragg散射带隙同时存在于一种声子晶体中, 为单一声子晶体同时调控低频、高频带隙提供了可能。
双侧空心不对称 声子晶体 局域共振 完全带隙 低频振动控制 bilateral hollow asymmetry phononic crystal locally resonance complete band gap low frequency vibration control
北京工业大学理学部物理与光电学院, 微纳信息光子技术研究所, 北京市朝阳区平乐园100号数理楼, 100124
金、银、铜等贵金属的纳米结构都具有表面等离激元共振效应, 在表面增强拉曼散射(SERS)和光催化领域具有重要的应用价值。合金纳米颗粒有望兼具多种金属的优点, 赋予金属纳米颗粒更多优良品质。本论文中, 我们通过改进“Brust”法, 成功合成了直径1~5 nm的Au1Ag1和Au1Cu1合金纳米颗粒, 所制备的合金纳米颗粒在空气中具有良好的稳定性, 并在有机溶剂中具有良好的溶解性。利用溶液法组装的Au1Ag1和Au1Cu1合金SERS基底, 分别对532 nm和785 nm的激发光表现出良好SERS性能。相同条件下, Au1Ag1基底比Au基底对R6G探针分子的拉曼信号强度提高了2~4倍, 表现出良好的SERS活性。Au1Cu1合金基底则比Au1Ag1合金和Au基底表现出更强的光催化活性, 在光催化领域表现出潜在的应用价值。
表面增强拉曼散射(SERS) 金-银合金纳米颗粒 金-铜合金纳米颗粒 合金SERS基底 Surface enhanced Raman scattering (SERS) Gold-silver alloy nanoparticles Gold-copper alloy nanoparticles Alloy SERS substrate
培育优质高产水稻品种是当前水稻育种的重要任务之一; 胶稠度是稻米蒸煮食味品质最重要的指标之一。 传统的化学法测定稻米胶稠度, 前处理复杂、 过程繁琐、 试剂消耗多, 难以满足大批量水稻品种(组合)胶稠度快速无损检测的需求。 近红外光谱分析能快速、 无损、 无污染地分析检测。 以137份南方稻区主栽或新育成的籼稻品种(组合)为供试材料, 用传统化学法测定其稻米胶稠度并收集其近红外光谱, 以建立南方籼稻米胶稠度近红外光谱分析模型, 并对模型进行校正、 检验。 用偏最小二乘法(PLS)分别经20种数学预处理和6种波长段(或组合)建立各自的近红外分析模型。 通过比较模型评价指标确定了平滑预处理为最佳预处理方式, 波长段1 100~1 650 nm为最优建模波长段。 平滑处理模型评价指标: 校准相关系数(R)、 检验相关系数(r)、 相对百分比偏差(RPD)分别为0.970 0, 0.964 2和3.780 5; 波长段1 100~1 650 nm模型评价指标: R, r和RPD分别为0.969 4, 0.963 8和3.758 6; 经平滑处理后在1 100~1 650 nm波长段建立了稻米胶稠度最优近红外分析模型, 其模型评价指标: R, r和RPD分别为0.979 0, 0.974 1和4.419 4; 再用30份验证集样本对所得的最优模型进行外部验证, 结果表明: 近红外检测值和化学值绝对误差在0.198 6~6.502 4 mm, 对其进行配对T检验, p=0.726>0.05, 表明该近红外模型的检测值与化学值无显著差异, 即应用此近红外模型快速无损检测稻米胶稠度是可行的。 本研究结果为优质水稻品种(组合)早世代材料的快速筛选及稻米胶稠度的批量快速分析检测提供了技术支持。
籼稻米 胶稠度 近红外模型 偏最小二乘法 Indica rice Gel consistency Near-infrared model Partial least squares 光谱学与光谱分析
2021, 41(8): 2432
1 湖南农业大学食品科学技术学院，长沙 410128
2 湖南省发酵食品工程技术中心，长沙 410128
3 芷江侗族自治县农业农村局，芷江 419100
4 长沙理工大学化学与食品工程学院，长沙 410128
采用盐溶法对鲤鱼卵的卵黄高磷蛋白(Pv)进行分离纯化并探究其理化特性，旨在为鲤鱼卵及水产品的进一步开发利用提供实际参考。结果显示：鲤鱼卵 Pv粗提物可分为 3种组分(P1、P2、P3)其中 P2、P3条带为 Pv， P2分子量为 34.0 kD，P3分子量为 16.0 kD；纯化后的 Pv亚基的分子量分布较广，分别为15，.0、17.7、20.0、33.0、 96.0和 98.0 kD；Pv的氮含量和磷含量分别为 11.74%和 4.28%，氮磷含量比值为 6.07；鲤鱼卵 Pv得率为 0.40%，吸收峰出现在 201.0 nm和 257.8 nm处；鲤鱼卵 Pv中磷含量及丝氨酸含量均低于鸡蛋 Pv。试验结果表明，鲤鱼卵中含有 Pv，且鲤鱼卵 Pv中的苯丙氨酸含量较鸡蛋 Pv多。这一结果为进一步研究鲤鱼卵的精深加工提供了理论依据。
鲤鱼卵 盐溶法 卵黄高磷蛋白 理化性质 egg yolk of carp salt bath method phosvitin physicochemical property
北京工业大学应用数理学院微纳信息光子技术研究所, 北京 100124
表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术是一种高灵敏度的检测技术, 已在社会发展的多个领域显示出潜在的应用前景。 SERS活性基底的大面积、 低成本、 可控制备是表面增强拉曼散射光谱学研究领域的热点之一。 利用溶液法将直径小于5 nm的金纳米团簇旋涂成膜, 调控退火温度和时间, 将金纳米团簇融合组装成随机分布的金纳米岛。 由于融合组装过程在150～210 ℃范围缓慢, 控制条件可实现具有高密度增强“热点”的SERS基底, 方法简单、 成本低廉、 面积大、 均匀性高。 我们利用该方法可重复性获得了性能优良的SERS基底。 该基底对表面吸附的单分子层, 具有强烈的表面增强拉曼散射光谱响应, 150～210 ℃退火样品的宏观增强因子106～107量级。 研究表明: 相同条件下150～180 ℃退火, 金纳米团簇首先融合成直径10～20 nm细小金纳米岛; 退火温度190～210 ℃时, 形成10～20 nm细小金纳米岛与50～70 nm金纳米岛混合并存的现象。 拉曼光谱表征显示: 大、 小金纳米岛混合并存样品的宏观增强因子高于细小金纳米岛组成的样品。 经220 ℃退火后, 金纳米团簇完全融合成直径50～100 nm的金纳米岛, 岛间距也随之增大, 导致纳米岛之间的电磁场强度呈指数衰减, 220 ℃退火的样品具有较低的增强因子。 本论文揭示了金纳米团簇的缓慢自组装机制, 分析了金纳米岛的形貌与表面增强拉曼散射光谱的关系, 为该基底的应用研究奠定基础。
表面增强拉曼散射 金纳米团簇 金纳米岛 自组装 Surface enhanced Raman scattering Gold nanocluster Goldnanoislands Self-assembling
1 山西大同大学 固体物理研究所, 山西 大同 037009
2 山西大同大学 物理与电子科学学院, 山西 大同037009
通过考虑光电导增益对探测器所加电压的依赖性改进了包含电子持续势能和总电子传输的光电流模型,并进一步将这个改进的模型用于估算探测器的响应率.相应的计算结果与公布的结果相比较,具有很好的一致性,证明了改进模型的正确性.
量子点红外探测器 光电流 响应率 光电导增益 quantum dot infrared photodetectors (QDIP) photocurrent responsivity photoconductive gain
1 山西大同大学 物理电子科学学院 固体物理研究所, 山西 大同 037009
2 西安交通大学 理学院 空间光学研究所, 西安 710049
3 青岛科技大学 数理学院, 山东 青岛 266061
采用传输矩阵法, 研究了由各向同性右手材料和各向异性左手材料组成的Thue-Morse准周期结构的反射带隙, 分析了入射角、偏振和晶格比例缩放因子对反射带隙的影响.结果表明该结构存在一个全方向反射带隙, 该带隙的宽度由TE模的低频带边缘和TM模的高频带边缘决定.当在该结构中插入一层缺陷时, 在全方向带隙中出现一条缺陷模.对TE模, 缺陷模的位置受入射角的影响很弱, 而对TM模, 缺陷模的位置随入射角的增大, 向高频方向移动.
各向异性 左手材料 反射带 传输矩阵 Thue-Morse 准晶 Anisotropic Left hand materials Reflection band Transfer matrix Thue-Morse quascrystal
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
自适应光纤准直器（AFOC）是一种快速、高精度调节出射准直激光束方向的新型无源光纤器件。随着其应用范围的拓展，对AFOC的谐振特性提出了更高的要求。对阶梯型减振结构改善AFOC谐振特性的方法进行了实验研究，结果表明该结构能提高AFOC的一阶谐振频率并减小谐振峰谷值。在此基础上，理论并实验研究了利用双二阶数字滤波器技术提高AFOC可用带宽的方法，实验结果表明，该方法有效地抵消了一阶谐振峰，将AFOC的可用带宽从约1.3 kHz提升至2.5 kHz。
光纤光学 自适应光学 自适应光纤准直器 谐振特性 双二阶数字滤波器 光学学报
2014, 34(s1): s106011
北京工业大学微纳信息光子技术研究所, 应用数理学院, 北京100124
研究了小分子材料苝(EPPTC)在高分子材料聚芴衍生物(F8BT)薄膜中的结晶特性随温度的变化规律, 以及由此引起的两种材料构成的异质结中激发复合体荧光发射特性的变化。 实验结果表明, 退火温度的升高会加强小分子与高分子材料在固体薄膜中的相分离。 而小分子相在析出过程中, 会在分子间作用力诱导下发生π—π团聚而结晶。 晶体的尺度在达到小分子材料相变温度之前基本上随温度升高而增大。 这一过程将破坏异质结结构, 减小小分子与高分子间的接触面积, 从而降低激发复合体的形成及其荧光发射强度。 同时, 由高分子向小分子发生的能量转移过程被显著减弱, 而小分子晶相的荧光发射成分提高。 这对于调控有机半导体异质结结构, 进而改善光伏器件性能具有重要意义。
小分子掺杂 高分子半导体材料 退火温度 相分离 激发复合体 结晶 Small-molecular doping Polymer semiconductors Annealing temperature Phase separation Exciplex Crystallization 光谱学与光谱分析
2012, 32(11): 3078
