1 河北工业大学化工学院/海水资源高效利用化工技术教育部工程研究中心, 天津 300130 河北省现代海洋化工技术协同创新中心, 天津 300130河北工业大学化工学院/化工节能过程集成与资源利用国家-地方联合工程实验室, 天津 300130天津市本质安全化工技术重点实验室, 天津 300130
2 王美玲
钾是海水中的常量元素之一, 硫酸钾水溶液结构研究有利于解释其溶解度的微观机理, 从而为海水中钾盐的分离纯化提供理论指导。 利用实验室改装的X射线衍射仪、 上海同步辐射光源装置及拉曼光谱技术研究了不同质量分数的K2SO4水溶液的微观结构信息。 由X射线散射数据处理得到的差值结构函数F(Q)可知, Q=2.5 -1附近的一高一低双峰逐渐变成强度相当的两个峰, 此处双峰与水溶液中的氢键网络结构有关; 随着质量分数的增加, Q=5.0 -1附近的峰位向坐标轴右侧移动。 由G(r)可知, 2.8 处峰随质量分数的增加有展宽趋势, 主要受O—O相互作用影响。 在拉曼光谱图中, 位于3 200 cm-1附近的肩峰强度随溶质含量的增加逐渐降低, 2 800～3 800 cm-1范围内整体峰形变窄。 拉曼光谱去卷积拟合的结果表明, K2SO4的加入破坏了水的四面体氢键构型, 小幅促进了质子供体型氢键的形成。 X射线散射和拉曼光谱的分析结果均说明K2SO4的加入破坏了原有的水分子四面体网络结构。
溶液结构 X射线散射 拉曼光谱 Solution structure X-ray scattering Raman spectroscopy K2SO4 Potassium sulfate 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1838
1 新疆农业大学资源与环境学院, 新疆 乌鲁木齐 830052
2 新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所, 新疆 乌鲁木齐 830091
通过磷酸(H3PO4)和焦磷酸(H4P2O7)对生物炭改性能够使其更适于农业应用。 探明H3PO4和H4P2O7改性生物炭的P赋存形态与结合方式, 将有助于揭示其表面P的生物有效性。 以麦秆生物炭(WBC)与棉秆生物炭(CBC)为原料, 分别通过H3PO4和H4P2O7制备了H3PO4改性生物炭(P-WBC和P-CBC)和H4P2O7改性生物炭(PA-WBC和PA-CBC)。 利用拉曼光谱(Raman)与扫描电镜能谱(SEM-EDS)对改性生物炭结构与P分布变化进行表征, 采用傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)探究改性生物炭表面P结合方式, 并结合Hedley磷分级方法与可见分光光度法, 定量分析改性前后生物炭中P形态及含量变化。 结果表明, H3PO4和H4P2O7改性后生物炭IG/ID值增大, 石墨化结构增强, 形成了含P颗粒状结构。 H3PO4和H4P2O7改性促进了生物炭表面羧基(—COOH)、 P—O—P和P—H等酸性官能团与含P基团的形成, 且H3PO4改性生物炭和H4P2O7改性生物炭表面官能团种类相似。 XPS结果显示, 与WBC和CBC相比, 改性处理中的O(1s)峰相对含量显著增加了13.15%~32.44%, P(2s)峰相对含量显著增加了18.54%~27.02%(p<0.05)。 反褶积分峰将P(2s)与O(1s)分为C—P—O, C—O—P, O=P—O C=O与(或) P=O C—O—C与(或)P—O—C和P—O—P六类。 较H3PO4改性而言, H4P2O7改性能够促进更多C—O—P, O=P—O C—O—C与(或)P—O—C和P—O—P键的形成。 改性也使得生物炭中总P含量显著增加, 且PA-WBC和PA-CBC中P含量显著高于P-WBC和P-CBC。 与WBC和CBC相比, 改性处理中活性P含量显著提高2.36~14.77 g·kg-1, 稳定态P含量显著降低0.06~0.17 g·kg-1(p<0.05)。 与P-WBC和P-CBC相比, PA-WBC和PA-CBC的活性P、 中等活性P分别显著增加了5.27~15.66和0.53~0.64 g·kg-1, 稳定态P含量减少了0.03~0.34 g·kg-1(p<0.05)。 H3PO4和H4P2O7改性改变了P在生物炭表面的结合方式, 同时增加了P的活性。 H3PO4和H4P2O7改性生物炭间, 不同形态P含量和结合方式的差异对进一步探究P的生物有效性具有重要意义。
生物炭 改性 磷形态 光谱分析 Biochar Modification Phosphorus species Spectral analysis 光谱学与光谱分析
2022, 42(10): 3084
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Opto-Electronics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
3 College of Physics and Electronic Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
4 School of Science, North University of China, Taiyuan 030051, China
5 School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University, Singapore 639798, Singapore
6 College of Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China
We designed and demonstrated experimentally a silicon photonics integrated dynamic polarization controller. The overall size of the dynamic polarization controller on chip is . The modulation bandwidth is 30 kHz. By using a variable step simulated annealing approach, we achieve a dynamic polarization extinction ratio greater than 25 dB. A numerical simulation method was used to optimize the relevant parameters of the dynamic polarization controller. It is expected that the dynamic polarization controller can be utilized in fiber communication systems or silicon photonics integrated quantum communication systems to minimize the size and decrease the cost further.
dynamic polarization controller simulated annealing approach dynamic polarization extinction ratio Chinese Optics Letters
2022, 20(4): 041301
郑州大学机械与动力工程学院, 河南 郑州 450007
为了探索纳秒脉冲激光在单个微观形貌内的路径规划问题, 借助COMSOL Multiphysics有限元仿真分析软件, 对脉冲激光加工微凹坑时的温度变化和烧蚀去除材料进行了模拟预估。建立了灰铸铁缸套经高能量激光照射后的温度场和变形场模型, 在多物理场耦合作用下, 探索单点凹坑精度和效率受激光作用时间、功率等因素的影响, 建立预估数据模型, 最终仿真试验结果显示: 凹坑半径r2∝ ln(t), 深度与时间呈线性关系, 体积随时间呈二次分布。基于此仿真数据模型探索多点打击规划原则, 寻找最优重叠率, 并通过试验证实其可行性。
激光加工 COMSOL仿真 多场耦合 微织构 laser machining COMSOL simulation multifield coupling micro-texture
迄今为止, 国内外存在很多关于强磁场处理对水溶液结构影响的争议, 并且关于强磁场对无机盐水溶液结构的研究也相对较少。 运用拉曼光谱法, 测定了在外加强磁场1.8 T强度下, 高纯水与质量分数分别为1%, 5%, 10%, 20%和28%的NH4Cl水溶液在不同磁化时间下的拉曼散射数据, 为拉曼光谱法探究强磁场对水溶液结构的影响提供了一个新的可行方式, 丰富了拉曼光谱的研究领域。 由实验结果可知, 随着磁化时间的增加, 水分子中氢键的伸缩振动峰值逐渐升高, 经过一定的磁化时间后可以达到饱和。 高纯水与不同质量分数的NH4Cl水溶液的饱和效应时间均不同。 高纯水与质量分数为1%, 5%, 10%, 20%和28%的NH4Cl水溶液峰值饱和时间分别为150, 120, 120, 100, 80和80 min。 随着NH4Cl水溶液质量分数的增加, 达到磁效应饱和的时间呈现减少的趋势。 磁场移除后, 测定高纯水与不同质量分数NH4Cl水溶液的去磁记忆时间。 高纯水与质量分数为1%, 5%, 10%, 20%和28%的NH4Cl水溶液的去磁记忆时间分别为30, 40, 50, 60, 80和80 min。 随着NH4Cl水溶液质量分数的增加, 去磁记忆时间呈现增加的趋势。 利用去卷积拟合的方法对磁化2 h后不同质量分数的NH4Cl水溶液进行处理。 由去卷积拟合结果可知, 质量分数为20%的NH4Cl水溶液比质量分数为10%的NH4Cl水溶液增加了一个N—H峰, 该信号峰随着NH4Cl水溶液质量分数的增大逐渐增强。 DDAA型氢键结构整体上随磁化时间增加而减少, 磁化时间的增加对四面体水结构具有破坏作用。 当达到饱和磁化时间后, DDAA型氢键不再发生变化。 实验结果表明, 通过拉曼光谱法可以得到1.8 T强磁场对NH4Cl水溶液结构的影响规律, 为外加强磁场条件下其他无机盐水溶液的研究提供了一定的理论基础。
强磁场 NH4Cl水溶液 拉曼光谱 去卷积 Strong magnetic field NH4Cl aqueous solution Raman spectroscopy Deconvolution
量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学光电研究所, 山西 太原 030006
本文提出了一种锁定铌酸锂马赫-曾德尔调制器(MZM)偏置工作点的方法, 通过引入一个特殊的测试电压和校准马赫-曾德尔调制器的最大输出光强, 反馈信号受输入光功率的波动和探测器的暗噪声影响很小, 偏置锁定精度可以达到±005°(标准偏差)。这种方法可以锁定铌酸锂马赫-曾德尔调制器传递函数上的任意工作点, 且不需要加入额外的扰动信号, 可以应用于连续变量量子密钥分发等领域。
连续变量量子密钥分发 铌酸锂马赫-曾德尔调制器 偏置控制 continuous-variable quantum key distribution lithium niobate Mach-Zehnder modulators bias control
北京大学 遥感与地理信息系统研究所，北京 100871
利用MODIS传感器的可见光、红外波段数据反演土壤水分在一定时段内的基准值，用被动微波传感器AMSR-E数据反演其变化量，提出将被动微波遥感数据与热红外遥感数据在模型级别协同反演大范围地表土壤水分的方法,这样每天可输出1 km×1 km的升、降轨土壤水分反演结果.以新疆为研究区，对上述方法进行了土壤水分协同反演实验，以地面实测数据为参考的验证结果表明，所提模型得到的土壤水分值与地面实测值之间相关性较高，均方根误差较小，优于单一传感器数据的反演结果，可更好地满足新疆土壤水分监测的需求.
协同反演 土壤水分 红外 被动微波 co-inversion soil moisture infrared passive microwave AMSR-E AMSR-E MODIS MODIS
量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学光电研究所, 山西 太原 030006
基于多级编码／多级译码(MLC／MSD)系统实现了连续变量量子密钥分发的逆向数据协调。讨论了高斯连续变量量化过程中使互信息量最大时最佳量化区间的选取,并且通过理论计算给出了信噪比为4 dB的情况下各级等价信道的最佳码率。协调方案中选择低密度奇偶校验码(LDPC)作为信道编码,结合边信息译码原理最终通过LDPC迭代译码算法实现了数据的逆向协调。
连续变量 量子密钥分发 逆向协调 低密度奇偶校验码 continuous variable quantum key distribution reverse reconciliation low density parity check code
1 四川大学电子信息学院,四川,成都,610064
2 西南技术物理研究所,四川,成都,610041
3 西南科技大学信息工程学院,四川,绵阳,621002
薄膜表面缺陷密度统计是改进薄膜表面质量的重要依据.阐述了基于遗传算法的二维最大熵分割算法的原理及实现步骤.采用这种算法对薄膜缺陷图像进行分割,对分割后的图像进行了薄膜缺陷密度的测量.实验结果表明,这种方法对薄膜表面缺陷提取简单且易于测量,为分析缺陷原因提高薄膜质量起到重要的指导作用.
光学薄膜 图像分割 遗传算法 二维最大熵 缺陷密度
