1 云南北方奥雷德光电科技股份有限公司, 云南昆明 650223
2 昆明物理研究所, 云南昆明 650223
研究了气液混合流清洗方法对单片晶圆表面颗粒的去除效果, 引入无量纲参数移径比(H/D)讨论其对单片晶圆表面颗粒去除效率的影响。此外, 还讨论了冲洗时间、冲洗压力对颗粒去除效率的影响。结果表明: 晶圆表面颗粒去除效率随着冲洗时间、冲洗压力的增大而提高。移径比为 1时晶圆表面颗粒去除效率最高；当移径比小于 1时, 晶圆表面颗粒去除效率随移径比增大而提高；当移径比大于 1时, 晶圆表面开始出现未被冲洗的区域, 颗粒去除效率随移径比增大而迅速降低。采用气液混合流清洗技术, 可以实现颗粒直径为 0.2～0.3 .m范围的颗粒去除效率达 99%以上, 颗粒直径为 0.1～0.5 .m范围的颗粒去除效率达 96%以上。
气液混合流清洗 冲洗时间 移径比 冲洗压力 颗粒去除效率 dual-fluid spray cleaning spray time displacement-diameter ratio injection pressure particle removal efficiency
中国农业大学信息与电气工程学院, 北京 100083
针对新疆棉田传统螨害监测方法耗时低效的问题, 提出了一种基于冠层高光谱、 近地多光谱、 环境数据与地面调查相结合的多源数据棉田螨害大范围监测方法。 首先, 分别采集地面尺度的棉花冠层350~2 500 nm高光谱遥感数据和不同时期低空尺度的棉田无人机多光谱遥感影像数据, 通过分析高光谱的原始光谱和一阶微分光谱特征, 提取出了4个螨害敏感波段, 分别为: 绿光波段553 nm附近、 红光波段680 nm附近、 红边波段680~750 nm、 近红外波段760~1 350 nm, 这几个波段同时包含在无人机搭载的多光谱传感器波段范围内, 验证了低空尺度下无人机遥感螨害监测的可行性。 其次, 初选23种植被指数和13种田间环境数据, 结合地面调查的螨害发生情况做相关性分析。 其中, SAVI、 OSAVI、 TVI、 NDGI、 平均湿度、 温湿系数和10 cm土壤平均温度均与螨害发生达到极显著相关水平(sig≤0.01); RDVI、 RVI、 MSR、 最高温度、 平均温度、 积温、 10 cm土壤最高温度和10 cm土壤平均湿度均与螨害发生达到显著相关水平(sig≤0.05)。 选取sig值在0.05以下的15种特征值, 分别建立基于单一环境数据、 单一植被指数、 环境数据与植被指数相结合的3种支持向量机(SVM)棉田螨害发生监测模型。 最后, 根据评价效果最优的监测模型, 绘制不同时期的螨害遥感监测空间分布图, 通过统计分布图中螨害和健康像元数计算出螨害面积占比, 将螨害占比与同时期田间环境数据进行相关性分析, 筛选出显著特征值, 再通过多元逐步回归分析法确定出与螨害面积值关系最密切的环境因子, 建立棉田螨害面积预测模型。 结果表明: 基于单一环境数据的棉田螨害发生监测模型准确率为62.22%, 基于单一植被指数的棉田螨害发生监测模型准确率为75.56%, 基于环境数据与植被指数相结合的棉田螨害发生监测模型效果最优, 准确率为80%。 螨害面积预测模型的决定系数R2=0.848, 模型拟合度较好。 本研究基于多源数据建立的棉田螨害发生监测模型和螨害面积预测模型, 可以为新疆地区棉田螨害的大范围监测和趋势预警提供参考。
无人机遥感 棉叶螨 环境数据 监测 预测 Unmanned aerial vehicle remote sensing Cotton spider mite Environmental data Monitoring Prediction 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3949
1 甘肃省环境监测中心站, 甘肃 兰州 730020
2 兰州大学大气科学学院, 半干旱气候变化教育部重点实验室, 甘肃 兰州 730000
3 无锡中科光电技术有限公司, 江苏 无锡 214135
基于气象条件、激光雷达、风场和 HYSPLIT 轨迹模型等多源资料, 综合分析了 2019 年 3 月 26-28 日发生在甘肃省的一次强沙尘暴天气过程, 全面研究其发生发展、时空分布和垂直结构特征以及主要来源和传输路径。结果表明: (1) 高空横槽是引起此次沙尘暴天气的关键因子。此次沙尘起源于塔克拉玛干沙漠, 自西向东影响到甘肃省, 使部分城市环境空气质量转为严重污染。(2) 此次沙尘传输路径位于甘肃省以北地区, 沙尘在东移过程中沉降明显, 在传输过程中颗粒物浓度不断降低。通过分析沙尘传输时间可为下游城市空气质量预报提供参考。(3) 对于荒漠半干旱地区, 在风速较小的条件下也可能出现强沙尘天气。研究表明地基激光雷达观测资料能较好地分析沙尘暴天气的垂直发展过程, 对沙尘的传输路径及沙尘来源均具有很好的指示意义。
沙尘暴天气 激光雷达 混合单粒子拉格朗日轨迹模型 气象条件 sandstorm lidar hybrid single-particle Lagrangian integrated traje weather conditions 大气与环境光学学报
2021, 16(5): 392
1 云南北方奥雷德光电科技股份有限公司, 云南 昆明 650223
2 中国科学院 昆明物理研究所, 云南 昆明65022
3 北方夜视研究院集团, 云南 昆明 650223
为了研究不同厚度C60阴极耦合层对顶发射白光OLED器件光电性能的影响, 实验数值计算了半透明阴极组成的多层膜系(ETL/EIL/Mg∶Ag/C60)的透过率; 同时, 采用共阴极结构设计制备了顶发射白光OLED器件, 并对不同厚度的C60折射率匹配层制备的顶发射白光OLED器件的光电特性进行了研究。结果表明,不同C60厚度的多层膜系透过率差异较大, 在C60膜层厚度为30~40 nm时, 多层膜 在较宽波段范围内均有高的透过率, 且透过率光谱的色坐标最接近白光等能点; 通过分析不同阴极耦合层制备的顶部发光OLED器件的光电性能, 发现采用适当厚度的C60阴极耦合层材料, 可以有效 提高器件外量子效率, 并在一定程度上能够有效改善器件的色坐标, 实现接近等能白光的顶发光OLED器件制备。
有机发光器件 顶部发光 转移矩阵 光萃取 organic white light emitting devices top-emitting transfer matrix outcoupling layer
1 沈阳理工大学 环境与化学工程学院, 辽宁 沈阳 110159
2 东北大学 资源与土木工程学院, 辽宁 沈阳 110004
为了研究长白落叶松光谱对土壤Cu胁迫的响应特征和变化规律, 在辽东树基沟矿区的3条勘测线上布置采样点, 进行表层土壤的多种重金属元素含量和长白落叶松针叶的反射光谱测定, 并提取了7个特征波段, 计算了多个波段区间的光谱角, 将其与土壤主要重金属铜的含量进行相关分析, 建立了回归模型。结果表明: 7个光谱特征波段中, “红谷”参数与表层土壤铜含量的相关系数最大, 基于“红谷”反射率建立的回归模型的R2达到0865。光谱角对铜胁迫长白落叶松针叶波段区间[400, 716] nm、[400, 2 500] nm的光谱变化十分敏感。“红边”位置和反射率与土壤铜含量不相关, 不适合区分矿区表层土壤重金属含量间的细微差别。对可见光敏感的“红谷”参数和光谱角均表明反射光谱的差异主要由叶绿素含量控制, 小部分受到针叶中水分含量的影响。本研究利用长白落叶松“红谷”和光谱角的“指纹效应”, 为快速有效反演大面积高植被覆盖区的土壤重金属含量、圈定隐伏矿(化)体提供了理论依据。
反射光谱 特征波段 铜胁迫 光谱角 树基沟矿区 reflectance spectra characteristic bands copper stress spectral angle shujigou mining area
1 吉林师范大学物理学院, 吉林 四平 136000
2 物理国家级实验教学示范中心(吉林师范大学), 吉林 四平 136000
采用高温熔融法制备了Dy3+或Tb3+单掺和Dy3+/Tb3+共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃。 通过对傅里叶变换红外光谱、 透射光谱、 光致激发和发射光谱、 X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线的分析, 研究Dy3+与Tb3+之间的能量传递关系以及Dy3+对Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响。 实验结果表明: Dy3+/Tb3+共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃具有较高的密度和良好的可见区透过率, 玻璃的网络结构是由［SiO4］四面体和［AlO4］四面体连接构成。 在紫外光激发时, Dy3+单掺玻璃的发光源于Dy3+的4F9/2→6H15/2(483 nm), 6H13/2(576 nm)的跃迁发射, 而Tb3+单掺玻璃的发光则源于Tb3+的5D4→7F6(489 nm), 7F5(544 nm), 7F4(586 nm)和7F6(623 nm)的跃迁发射。 对于Dy3+/Tb3+共掺玻璃, 发射光谱则主要由Tb3+的荧光发射组成。 通过对不同波长紫外光激发的发射光谱分析发现, Dy3+/Tb3+共掺闪烁玻璃中存在多种形式的能量传递。 在以Dy3+的特征激发452 nm为激发波长时, Tb3+单掺玻璃的发光很弱。 但随着Dy3+的引入, 通过4F9/2(Dy3+)→5D4(Tb3+)的能量传递, Tb3+发光得到敏化增强。 Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度随着Dy2O3含量的增多而增强, Dy2O3含量为1 mol%时达到最大, 更高Dy2O3含量的样品由于Dy3+的浓度猝灭, 减少了向Tb3+的能量传递, 发光强度减弱。 当激发波长减小到350 nm时, Dy3+和Tb3+均被激发到更高的能级6P7/2(Dy3+)和5L9(Tb3+), 此时除了4F9/2(Dy3+)→5D4(Tb3+)的能量传递外, 还出现了5D4(Tb3+)→4F9/2(Dy3+)的能量回传。 Dy3+掺杂浓度较低时, Dy3+→Tb3+能量传递作用较强, Tb3+发光得到敏化增强。 随着Dy2O3含量的增多, Tb3+→Dy3+能量传递作用增强。 当Dy2O3含量超过0.4 mol%时, Tb3+→Dy3+能量传递强于Dy3+→Tb3+能量传递, 减少了Tb3+的辐射跃迁发光, 因此Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度开始减弱。 由于Gd3+向Dy3+或Tb3+均可进行有效的能量传递, 因此在以Gd3+的特征激发274 nm为激发光时, Dy3+/Tb3+共掺玻璃中出现了Dy3+和Tb3+对Gd3+传递能量的竞争。 随着Dy2O3含量的增多, Tb3+所获得的能量不断减少, 同时伴随着Tb3+→Dy3+能量回传和Dy3+之间的无辐射交叉弛豫作用, Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度不断减弱。 对Dy3+/Tb3+共掺闪烁玻璃中Tb3+的5D4→7F5荧光衰减曲线分析还发现, 随着Dy2O3含量的增多, Tb3+的荧光寿命从2.24 ms缩短到1.15 ms, 曲线从单指数形式变为双指数形式, 进一步证明玻璃中存在5D4(Tb3+)→4F9/2(Dy3+)的能量回传。 X射线激发发射光谱显示, Dy3+的引入对Tb3+激活闪烁玻璃的辐射发光具有很强的负面影响, 而这种负面影响不足以通过Dy3+→Tb3+能量传递来弥补, 因此Dy3+/Tb3+共掺玻璃的辐射发光强度随着Dy2O3含量的增多而不断减弱。 由此可见, 在Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃中, 不宜将Dy3+作为敏化剂, 用于增强Tb3+的发光。
闪烁玻璃 Dy3+/Tb3+共掺 X射线激发 能量传递 Scintillating glass Dy3+/Tb3+ co-doped X-ray excitation Energy transfer 光谱学与光谱分析
2019, 39(5): 1412
1 烟台大学 光电信息科学技术学院, 山东 烟台 264005
2 北京东方锐镭科技有限公司, 北京 100015
运用非线性光学的和频理论推导出被动调Q腔内和频拉曼激光器速率方程理论中的和频项, 在被动调Q拉曼激光器速率方程的基础上, 推导被动调Q腔内和频拉曼激光器速率方程, 再将方程归一化, 得到八个综合参量。推导出和频脉冲峰值功率和单脉冲能量的归一化表达式。数值模拟观察各参量对和频脉冲峰值功率、单脉冲能量和脉冲宽度的影响。对各参量影响进行分析, 发现和频因子与归一化拉曼增益系数需要相互匹配才能实现高效率的和频光输出。同时, 比较了被动调Q腔内和频拉曼激光器与被动调Q腔内倍频拉曼激光器的数值模拟结果。
和频激光器 拉曼激光器 速率方程 数值模拟 sum-frequency laser Raman laser rate equations numerical simulation 红外与激光工程
2016, 45(6): 0606006
1 燕山大学, 河北省测试计量技术及仪器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
2 清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
提出了一种以十二烷基硫酸钠(SDS)胶束溶液为溶剂增溶、 增敏、 增稳石油类物质的新方法。 研究了石油类物质的荧光强度随SDS胶束溶液浓度的变化规律, 确定了其溶剂SDS胶束溶液的最佳浓度为0.1 mol·L-1。 使用FLS920荧光光谱仪测量得到不同稀释浓度的汽油、 柴油、 煤油SDS胶束溶液的三维荧光光谱矩阵(EEMs), 分析了瑞利(Rayleigh)散射、 拉曼(Raman)散射以及仪器光谱特性对测量光谱的影响, 经过光谱校正, 建立了三种油的SDS胶束溶液在激发波长为250～400 nm、 发射波长为260～500 nm范围内的三维荧光光谱图, 并确定了在一定浓度范围内荧光强度与浓度具有良好的线性关系。 在相同条件下, 用同样的方法配制各种浓度汽油、 柴油、 煤油水溶液作对比, 验证了SDS胶束溶液作为石油类物质的溶剂可以使水中石油类物质的溶解度增加、 荧光强度增大、 稳定性更好, 实现了石油类物质可以不依赖于某些有毒溶剂萃取, 又解决了其水中溶解度低不宜定量的问题。
三维荧光光谱 石油类污染物 十二烷基硫酸钠 胶束溶液 Three-dimensional fluorescence spectra Petroleum pollutant SDS Micellar solution 光谱学与光谱分析
2015, 35(6): 1618
1 燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室，河北 秦皇岛 066004
2 清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室， 北京 100084
通过三维荧光光谱技术和平行因子分析法相结合，提出了一种石油类污染物的识别和检测方法。以97#汽油、0#柴油和普通煤油的不同浓度CCl4溶液为测量样品，不考虑每种油的具体成分，仅将其视为一个整体作为一种组分来研究，通过汽油、柴油不同比例的混合以及存在煤油作为干扰物的情况下，利用FLS920全功能型荧光光谱仪测量得到样品的三维荧光光谱数据。经过激发与发射校正以及空白扣除，去除了仪器误差和散射的影响并得到了样品的真实光谱。实验采用基于平行因子的二阶校正算法分析测得的光谱数据，体现了算法的二阶优势，验证了在未知干扰存在的情况下依然能够对混合样品各成分进行准确的识别和浓度测量，并得到满意的回收率。
光谱学 三维荧光光谱 二阶校正 平行因子分析法 石油类污染物
1 中国人民解放军63892部队, 河南 洛阳 471003
2 中国科学院物理研究所固态量子信息与计算实验室, 北京 100790
金刚石中单个氮空位中心的电子自旋在激光辐射下能够发出近红外的光致荧光,增加微波辐射可以对其进行量子调控,是室温条件下实现量子计算机的主要介质之一。本文利用激光共聚焦扫描显微系统观测到了金刚石晶体中氮空位中心的荧光二维扫描图,并通过二次相关函数测量验证了氮空位中心是单光子源。改变微波辐射频率得到了电子自旋共振谱,从而实现了对单个氮空位中心的量子调控。利用设计的可控静磁场研究了氮空位中心在不同磁场方向和大小时的光致荧光特性和自旋共振峰。实验结果表明两个电子自旋共振峰间的频率间距与静磁场的旋转角度成余弦函数关系,与理论分析结果一致。
金刚石 氮空位中心 量子调控 电子自旋共振 diamond nitrogen vacancy center quantum manipulation electron spin resonance
