金刚石NV-色心具有优越的光致发光特性, 可实现高灵敏度物理量探测。 其中, NV-色心的浓度是影响其宏观领域物理量探测灵敏度的重要因素之一。 分析了金刚石在NV-色心制备过程中产生的发光缺陷, 研究了不同的电子注入剂量与NV-色心浓度的关系。 首先, 对金刚石进行电子辐照并高温真空退火, 制备了NV-色心; 然后, 利用拉曼光谱仪测试了金刚石在电子辐照前、 电子辐照后及退火后三个阶段中的荧光光谱, 分析了金刚石在NV-色心制备过程中的光谱特性; 最后, 对生成的NV-色心的浓度进行了估算, 并探究了不同电子注入剂量对NV-色心浓度的影响规律。 结果表明, 金刚石经电子注入后生成了524.7, 541.1, 578和648.1 nm发光中心。 其中, HPHT合成金刚石经电子注入后普遍存在524.7 nm中心。 电子注入后的金刚石经高温(≥800 ℃)真空(≥10-7 Pa)退火后, 空位自由移动, 不稳定的缺陷消失, 当空位靠近氮原子时被束缚而形成氮空位色心。 对于氮含量100 ppm的金刚石, 当电子注入产生的空位含量小于120 ppm(2.1×1019 cm-3)时, NV-色心浓度与电子注入生成空位的含量的关系符合Boltzmann分布。 该研究为利用氮含量100 ppm的金刚石实现定量NV-色心浓度的制备提供了参考依据, 为NV-色心在宏观物理量精密测量的应用奠定了基础。

为提高三维荧光光谱水质分析的精度, 提出一种选择性模型组合方法, 采用相关系数法对三维荧光光谱激发波长进行选择, 并将被选中的激发波长下的荧光发射光谱水质分析子模型采用岭回归法进行模型组合, 得到对水质指标的组合模型。 以一组总有机碳(TOC)范围在3.41～125.35 mg·L-1, 化学需氧量(COD)范围在22.80～330.60 mg·L-1的32个地表水和城市生活污水水样做为研究对象, 对其三维荧光光谱220～400 nm范围内的10个激发波长采用上述方法进行选择, 分别针对TOC和COD指标筛选出260, 280, 400 nm和220, 280, 400 nm各3个激发波长。 采用部分最小二乘方法建立上述激发波长下荧光发射光谱水质分析子模型, 根据岭回归法计算各子模型的组合系数, 分别得到对TOC和COD指标的组合模型。 实验结果表明: 采用该方法得到的组合模型对TOC和COD两种指标的预测误差均方根(RMSEP)相比精度最高的单一荧光发射光谱子模型分别减小了15.4%和17.5%, 相比未经模型选择的组合模型分别减小了6.1%和10.9%