1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 南开大学化学学院, 元素有机化学国家重点实验室, 天津 300071
3 安徽师范大学物理与电子信息学院, 安徽 芜湖 241000
光解离光谱在气相离子结构及动力学研究中发挥着重要的作用。 这种方法非常灵活, 可在实验室中利用不同种类的激光器及质谱仪的结合来开展相应的研究。 但也存在一些问题, 例如, 自动化水平低, 费时, 长时间的操作容易引入人为错误, 使实验结果的可信度降低。 为解决此类问题, 该工作开发了一套可用于光谱自动采集和分析的程序AutoMS。 该程序包含: (1)AutoSpecMS用于在无需改变原仪器配套的商业化操作软件的前提下, 实现多台商业激光器及一台商业高分辨FT-ICR质谱仪的集成, 只需要预设参数即可自动获取action光谱; (2)AutoDataMS用于实验数据的分析, 可以通过一维、 二维或三维图示的方法来展示光解离质谱和光谱等。 为验证改程序的可行性, 针对tetraphenylpyrrin(四苯基卟啉, TPP), tetra(4-carboxypyryl)porphyrin(四对羧基苯基卟啉, TCPP)以及tetra(4-aminophenyl)porphyrin(四对氨基苯基卟啉, TCPP)三种卟啉衍生物分别开展了相应的实验。 使用光解离光谱自动采集程序采集了TPP, TCPP和TAPP在210~700 nm波段的紫外-可见光解离光谱。 同时获得了相关光解离碎片离子的单通道光谱, 有利于用户对所研究体系的解离机理及解离动力学等方面开展深入的分析探讨。 光解离质谱可观察到目标离子在特定波长激光照射下的具体解离碎片, 与光解离光谱相结合, 可以更好地帮助研究者理解离子在特定波段内的光解离行为。 使用AutoDataMS可分别获得样品的2D及3D光解离质谱-光谱, 增强了结果的可视化, 使研究者更方便地获得光谱中的相关信息。 对数据进行进一步分析可看出, 不同的取代基对紫外可见光谱的吸收产生了差异明显的影响。 此外通过AutoDataMS程序的功能扩展, 还实现了对质子化TPP在500~650 nm波段内各离子的相关度分析, 加深了对实验数据的理解。 由此可见该方法及程序具有较好的扩展性和实用性, 并可以为其他相关的工作提供很好的参考。
光解离光谱 数据采集 FT-ICR质谱仪 卟啉衍生物 Photodissociation spectroscopy Data collection FT-ICR mass spectrometer Porphyrin derivatives 光谱学与光谱分析
2021, 41(8): 2325
1 安徽师范大学物理与电子信息学院，安徽 芜湖 241002
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室，安徽 合肥 230031
3 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
4 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，吉林 长春 130033
搭建了一套基于频分复用的石英音叉增强型光声光谱双组分气体传感系统，实现了CH4和CO2的高灵敏探测。以中心波长分别为1654 nm和2004 nm的两支分布式反馈(DFB)激光器作为激发光源，利用函数发生器将工作在石英音叉共振频率附近的不同频率正弦调制电流分别注入到两支激光器中，同时激发产生了CH4和CO2光声信号，并利用数字锁相放大器对该信号进行解调，得到二次谐波信号，实现CH4及CO2的同时探测。实验结果表明，两种气体的光声信号之间无干扰。在常压下，通过配气系统配置不同浓度的 CH4和CO2 样品，开展了CH4和CO2浓度与对应二次谐波信号的关系研究，获得了良好的线性响应结果，线性相关系数均大于0.994。对体积分数为500×10－6的CH4和体积分数为2000×10－6的CO2标准气体进行了长时间连续测量，并利用Allan方差对系统性能进行了评估，结果表明，该系统对CH4和CO2的最低检测限分别为0.58×10－6和1.32 ×10－6，对应的归一化噪声等效吸收系数分别为7.2×10－9 cm－1·W·Hz1/2和9×10－9 cm－1·W·Hz1/2。
光谱学 石英音叉 光声光谱 频分复用 CO2 CH4 光学学报
2021, 41(14): 1430003
1 安徽师范大学光电材料科学与技术安徽省重点实验室, 安徽 芜湖 241000
2 巢湖学院电子工程学院, 安徽 巢湖238000
为了揭示液相基质激光诱导击穿光谱(LIBS)与固相基质LIBS特性差异的产生机理,采用液体射流取样技术,利用脉冲激光烧蚀CrCl3水溶液产生激光等离子体,研究了等离子体中Cr元素发射光谱、等离子体电子温度和电子密度的空间演化特性。结果表明:相对于固相基质等离子体,液相基质激光等离子体存在明显不同的空间演化特性,在激光束传播方向上,等离子体可以沿着激光束传播方向膨胀至距离射流表面0.8 mm处;等离子体羽发光区域的线径较小,约为3.2 mm;离子谱线与原子谱线的峰值强度出现在不同位置,分别距离射流表面0.8 mm和0.4 mm;等离子体的电子温度低,电子密度值小,在激光束传播方向上两者的变化范围分别为2939~3611 K和0.0149×10
14~4.86×10
14 cm
-3,且在离射流表面0.8 mm处达到最大值;与固相基质等离子体类似,液相基质等离子体的发射光谱、电子温度和电子密度的空间演化特性具有较好的空间对称性。
光谱学 激光诱导等离子体 液相基质 发射光谱 空间演化特性 电子温度 电子密度
1 安徽大学电子信息工程学院, 安徽 合肥 230061
2 安徽师范大学原子与分子物理研究所, 安徽 芜湖 241000
采用激光诱导击穿光谱技术分析安徽怀远农亢农场土壤样品中微量元素Mn的含量分布情况。 实验中选取403.1 nm作为Mn元素的分析线为, 土壤中基体元素Fe作为内标元素, 选取的分析线为407.2 nm。 选取10个土壤样品分别用传统定标方法和内标法建立定标曲线, 并对4个待测样品浓度进行预测。 实验结果表明, 传统定标方法建立的定标曲线的拟合相关系数r为0.954, 检测限为93 mg·kg-1, 待测样品的测量相对误差最大为5.72%; 而采用内标法建立的定标曲线的拟合相关系数r为0.983, 测量的相对误差减小到4.1%, 检测限为71 mg·kg-1。 说明采用LIBS技术对土壤中微量元素Mn检测的可行性, 同时, 内标法一定程度上可提高测量的精确性。
激光诱导击穿光谱 土壤 锰元素 定量分析 Laser-induced breakdown spectroscopy Soil Manganese element Quantitative analysis 光谱学与光谱分析
2015, 35(6): 1715
1 安徽大学电子信息工程学院, 安徽 合肥 230601
2 安徽师范大学原子与分子物理研究所, 安徽 芜湖 241000
表面增强拉曼散射(SERS)技术具有快速、指纹效应与极低的检测限等优点, 被越来越多地应用到有害污染物、有毒物质、危险物质的检测与分析中。在SERS光谱的测量过程中, 易受基底、仪器、宇宙射线与测量环境等因素影响, 出现波动现象, 对后续的分析与检测造成较大的干扰。基于农药福美双SERS光谱数据, 尝试利用多种特征提取算法, 如主成分分析(PCA)、离散余弦变换(DCT)、非负因式分解(NMF) , 对光谱的主分量进行提取, 以减弱光谱数据波动对其后续的定量分析结果的影响。然后将提取后的分量分别结合线性回归算法——偏最小二乘法回归(PLSR), 非线性回归算法——支持向量机回归(SVR)建立定量模型。最后, 利用5-折交叉验证方法对比不同特征提取算法在不同类型的回归算法下的效果。通过实验验证可知, SVR对福美双溶液的分析精度要明显高于PLSR, 这主要是由于SERS光谱强度与被分析物浓度之间为非线性关系。同时针对两种类型回归算法, 特征提取算法都能明显地提升了分析结果, 主要是由于其提取了源数据的主体信息, 去除干扰信息。其中在线性回归中使用PCA效果最佳, 在非线性拟合中使用NMF结果最佳, 分析误差最好时可降低近3倍。最优回归模型(NMF+SVR)的交叉验证均方误差(RMSECV)为0.0455 μmol·L-1(10-6 mol·L-1), 达到国家对福美双的检测标准, 为农药快速检测提供一种新的方法。
特征提取算法 表面增强拉曼光谱 定量分析 福美双 Feature extraction algorithm SERS Quantitative analysis Thiram
1 安徽师范大学 原子与分子物理研究所,安徽 芜湖 241000
2 中国海洋大学 光学光电子实验室,山东 青岛 266071
在大气环境下利用脉宽为30 fs,波长为800 nm的飞秒激光,测定了激光诱导Ni等离子体的时间分辨发射光谱。由测定的谱线相对强度得到了等离子体的电子温度以及电子温度的时间演化特性。同时,还测定了等离子体中Ni原子发射光谱线斯塔克展宽和斯塔克线移的时间演化特性。结果表明,当延时在110-610 ns范围内变化时,等离子体的电子温度变化范围为7500-4500 K,这与纳秒激光诱导等离子体的动力学特性有很大的不同。
飞秒激光等离子体 时间分辨光谱 电子温度 斯塔克展宽和线移
安徽师范大学原子与分子物理研究所,芜湖,241000
费米共振相互作用对多原子分子具有相同对称类的近简并振动能级及其光谱产生影响,利用定态微扰理论,分析了五阶近似下费米共振对三个振动能级的影响,应用于CO2分子的(0400),(1200)和(2000)三个近简并能级,计算结果与实验观测值符合较好,并讨论了费米共振对(0400),(1200)和(2000)向(0110)能级跃迁时光谱线强度的影响.
费米共振 光谱强度 振动能级 五阶近似 原子与分子物理学报
2008, 25(1): 105
安徽师范大学原子与分子物理研究所,芜湖,241000
本文系统地研究了靶点位置、激光功率密度以及缓冲气体对铅黄铜样品中激光诱导击穿谱(LIBS)特性的影响;并分析了不同环境气体下LIBS信号的时间分辨特性,确定了将LIBS用于铅黄铜合金样品杂质元素定量分析时的最佳实验条件.
铅黄铜合金 痕量分析 LIBS
1 安徽师范大学原子与分子物理研究所, 安徽 芜湖 241000
2 中国海洋大学光学光电子实验室, 山东 青岛 266071
从实验上测定了土壤在可见光谱区的激光诱导击穿光谱(LIBS),对测定的光谱结构进行了分析,并对可观测的谱线进行了归属,得出土壤所含的主要元素和部分微量元素；测定了不同Pb掺杂浓度下土壤中微量元素Pb 405.78 nm谱线的强度,采用内标法拟合得到了该分析谱线的激光诱导击穿光谱定标曲线,由定标曲线的拟合结果计算得到Pb元素的检测限质量分数为36.7×10-6。
光谱学 土壤 重金属Pb 激光诱导击穿光谱 检测限
安徽师范大学原子与分子物理研究所,芜湖,241000
本文报道了在280～286.5 nm区域内,通过共振增强多光子电离-时间飞行质谱和质量选择光电离激发谱对二甲基硫分子的光电离和光解离通道进行了研究.实验结果表明,在280～286.5 nm区域内,二甲基硫分子以母体分子的电离通道为主,即首先电离生成母体离子然后母体离子再解离生成碎片离子.
二甲基硫 共振增强多光子电离 飞行时间质谱 原子与分子物理学报
2006, 23(6): 1056
