1 江西农业大学工学院，江西 南昌 330045
2 江西省高校生物光电及应用重点实验室，江西 南昌 330045
为了降低或消除激光诱导击穿光谱（LIBS）检测过程中激光能量、背景辐射、噪声信号对特征光谱信息的影响，以镉靶材为对象，构建偏振分辨激光诱导击穿光谱（PRLIBS）系统，探索提高重金属污染物LIBS分析能力的方法。结合光波在多层媒介传播过程中的菲涅耳方程，分析入射光波长对光强透射比的作用机理，构建正入射方向上的等离子体辐射强度分光透射比模型。利用该模型获得了相同条件下的LIBS、PRLIBS光谱数据，比较了镉元素特征谱线强度的相对标准偏差（RSD），并分析了不同延迟时间下特征谱线强度的变化趋势。结果表明：在低能量密度情况下，PRLIBS具有明显的测量优势，可以采集到更多的特征峰信号，并且PRLIBS光谱特征谱线强度的RSD值小于相同检测参数下LIBS光谱特征谱线强度的RSD值，说明分光透射比模型能够有效提高等离子体光谱的稳定性；LIBS与PRLIBS的谱线强度随延迟时间的变化趋势一致，说明PRLIBS并不影响原有LIBS的延迟时间；随着脉冲能量增大，分光透射比模型可以有效降低基线漂移和背景辐射，增强光谱的分辨能力；分光透射比模型不仅保留了连续谱中的有效信息，还提高了谱线识别的稳定性，对于提高低激光能量诱导条件下LIBS特征谱线识别能力具有重要的参考意义。
光谱学 偏振分辨激光诱导击穿光谱 分光透射比 Glan-Thompson棱镜 镉 识别能力 中国激光
2023, 50(19): 1911003
1 武汉科技大学，省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，武汉 430081
2 青海大学化工学院，西宁 810016
多孔骨料是对耐火材料进行轻量化设计的关键。以轻烧菱镁矿、氢氧化铝和铁红为原料，采用原位分解合成法，成功制备了多孔镁基镁铁铝复合尖晶石耐火骨料，在分析烧成温度(1 000~1 600 ℃)对显微结构与强度影响的基础上，研究了多孔骨料的合成机理。研究表明：当烧成温度为1 000~1 300 ℃时，试样内气孔来自微颗粒内和微颗粒之间，基本没有颈部连接；当烧成温度升高到1 400~1 600 ℃时，微颗粒内气孔合并长大、迁出，颈部显著长大，强度提高；镁铁铝复合尖晶石的形成过程分为2步，一是在氢氧化铝假象表面生成MgAl2O4后，再与Fe3+反应生成环状镁铁铝复合尖晶石，二是在MgO位置生成MgFe2O4，再与Al3+反应生成粒状和条状镁铁铝复合尖晶石；当烧成温度为1 550 ℃时，试样具有优异的综合性能，其显气孔率为24.4%，中位孔径为25.89 μm，导热系数为2.79 W/(m·K)(1 000 ℃)，耐压强度为74.4 MPa，与市售烧结镁砂相比，导热系数降低了64.7%。
多孔耐火骨料 镁基镁铁铝复合尖晶石 原位分解合成法 显微结构 强度 porous refractory aggregates magnesia based composite spinel (Mg(Fe, Al)2O4) In-situ decomposition synthesis method microstructures strengths
以色散偏振光谱检测技术为背景, 着重研究了乳化油颗粒的偏振光学特性及米散射物理模型, 构建了色散偏振度光谱检测系统。 在400~700 nm波长范围内, 分别对四种样品进行了301个波段的光谱反射率采集。 结合贝塞尔函数和汉克尔函数, 推导出了入射光波长与散射光偏振振幅矢量的关系, 提取了一个新的特征参数: 色散偏振度(DODP)。 在暗室条件下, 对乳化油样品ND18和ND75进行测量, 利用色散偏振公式计算出了样品在各测量波长处的偏振度值, 验证了基于DODP值检测乳化油的可行性。 研究发现, 虽然米散射的解是由单个球体的衍射推导而来, 但是只要它们的直径和组成相同, 且彼此之间的距离比波长大, 也同样可以用于任意数量的球的衍射。 在这种情况下, 被不同球体散射的光之间没有相干的相位关系, 总散射能量等于被一个球体散射的能量乘以它们的整数。 当观测平面与入射波电矢量振动方向之间的夹角ϕ=0或者ϕ=π/2时, 散射光分量或者消失。 由于ND18的粒径比ND75的粒径小, 所以ND18的前向散射波瓣较大, 前向散射与后向散射的比值较小。 在相同光照条件下, ND75的多次散射现象要比ND18严重。 根据路径相关矩阵的理论, 多次散射容易引起退偏振, 二次辐射波会在角域内扩散和分布。 因此, 被测乳化油表面产生的散射次数与入射光能的阻尼能力成正比。 由于乳化油表面入射光的能量耗散存在差异, 因此能量耗散率与入射波矢量方向的前向散射振幅的分量成正比, 且乳化油的偏振散射程度不同于入射光的偏振散射程度。 实验结果表明, DODP可以反映出乳化油由多次色散引起的去偏振能力。 由于模拟光源是自然光, 所以计算散射光的偏振参数非常方便, 可以大大缩短数据处理时间, 减小实验误差。 DODP不仅能够识别海水中的乳化油, 而且能够区分不同浓度的污染物, 准确识别出乳化油的边缘扩散。
偏振振幅矢量 乳化油 色散偏振度 米散射 路径相干矩阵 Polarization amplitude vector Emulsified oil Degree of dispersion polarization Mie scattering Path coherence matrix 光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2689
1 江西农业大学工学院/生物光电及应用重点试验室, 江西 南昌 330045
2 江西省果蔬菜后处理关键技术与质量安全协同创新中心, 江西 南昌 330045
以金溶胶作为活性基底, 浓度为1%的NaCl溶液作为活性剂, 利用DXRTM显微拉曼光谱仪采集鸡肉的表面增强拉曼光谱(SERS), 实现快速鉴别鸡肉中残留的磺胺二甲基嘧啶(SM-2)和磺胺吡啶(SPD)两种抗生素。 用937和1 188 cm-1处是否有拉曼特征峰来判别鸡肉中是否残留SPD和SM-2。 采用单因素实验方法, 根据937和1 188 cm-1处的特征SERS强度, 对试验条件进行优化, 得到最佳试验条件: 金溶胶加入量为500 μL、 NaCl溶液加入量为100 μL和吸附时间为5 min, 所选用的金溶胶柠檬酸钠加入量3.7 mL。 根据测试集鸡肉中残留的SM-2和SPD的分类精度确定研究用自适应迭代惩罚最小二乘法(air-PLS)、 归一化和二阶导数作为原始拉曼光谱的预处理方法, 然后用主成分分析(PCA)提取特征向量, 最后以前四个PCA得分值作为支持向量机(SVM)分类模型的输入值, 建立基于C-SVC类型的SVM分类模型。 其中, 最优惩罚参数c为0.01、 核参数g为0.1。 此分类模型对测试集的整体分类精度达到93.23%。 对测试集的敏感性和特异性进行计算, 敏感性的范围为77.42%~100%, 特异性的范围为96%~99.02%, 其中, 含SM-2+SPD鸡肉的敏感性最高为100%, 含SPD鸡肉的特异性最高为99.02%。 试验结果表明, 该方法具有良好的鉴别效果, 可用于实现对鸡肉中SM-2和SPD两种抗生素残留的快速检测和鉴别。
表面增强拉曼光谱 磺胺二甲基嘧啶 磺胺吡啶 分类鉴别 主成分分析 支持向量机 Surface-enhanced Raman spectroscopy Sulfamethazine Sulfapyridine Identification Principal component analysis Support vector machine
强激光与粒子束
2020, 32(2): 025018
1 江南大学 理学院, 江苏 无锡 214000
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214000
3 无锡尚德太阳能电力有限公司, 江苏 无锡 214000
为了克服传统氙灯太阳模拟器成本高、寿命短、功耗大等缺点, 提高太阳电池测试的准确性, 本文首先设计了一种基于11种波段的LED太阳模拟器, 在光谱匹配度、不均匀度和不稳定度上均达到IEC60904-9-2007规定的A级标准。在此基础上, 开发了配套的太阳电池测试系统, 经过光源控制、数据处理、温度修正以及参数计算, 得到太阳电池的电特性参数。实验结果表明, 系统可以准确测得单晶硅太阳电池片的各项参数, 且结果稳定, 从而验证了光源的可靠性及测试方法的科学性。
太阳模拟器 测试 温度修正 solar simulator LED LED test temperature calibration
1 江西省果蔬采后处理关键技术与质量安全协同创新中心, 江西 南昌 330045
2 江西农业大学现代农业装备重点实验室, 江西 南昌 330045
3 江西农业大学计算机信息与工程学院, 江西 南昌 330045
西维因是一种广谱、 高效的氨基甲酸酯杀虫剂。 提出一个基于表面增强拉曼光谱进行定量和定性分析小白菜中西维因残留的方法。 密度泛函理论B3LYP/6-311G基组被用于计算西维因农药的理论拉曼光谱。 硫酸镁、 PSA、 石墨化炭黑和C18被用来去除叶绿素、 矿物质和维生素等物质的影响。 采用MSC, SNV和归一化三种方法对原始光谱进行预处理, 建立小白菜中西维因残留的偏最小二乘模型。 研究表明, 小白菜中西维因农药残留检测可以达到0.976 mg·L-1以下。 经MSC预处理后所建PLS模型预测性能最好, 当主成分数为9时所建模型的性能最好, Rc为0.977, RMSECV为2.09 mg·L-1, Rp为0.986 5, RMSEP为1.71 mg·L-1。 五个未知西维因农药浓度小白菜样本用来验证模型的准确度, 相对误差为1.98%~7.28%, 预测回收率为95.73%~107.28%, T值为0.397, 小于t0.05, 4=2.776, 说明模型是准确可靠的。 SERS方法是一种有效的方法, 可以实现小白菜中西维因农药残留的快速可靠检测。
小白菜 西维因 密度泛函理论 表面增强拉曼光谱 偏最小二乘 快速检测 Pakchoi Carbaryl Density functional theory (DFT) SERS PLS Rapid detection
1 陕西科技大学 电气与信息工程学院， 陕西 西安 710049
2 深圳华星光电半导体显示技术有限公司，广东 深圳 518132
背沟道刻蚀型（BCE）非晶氧化铟镓锌薄膜晶体管(a-IGZO TFT)具有工艺简单、寄生电容小以及开口率高等优点，但BCE IGZO器件背沟道易受酸液和等离子体损伤，进而引起TFT均匀性和稳定性等方面问题，随着GOA技术的导入，对TFT器件电学性能的均匀性和稳定性提升的要求也日益迫切，因此开发高信赖性BCE IGZO TFT是技术和市场的迫切要求。本文主要分析了基于IGZO的背沟道刻蚀型薄膜晶体管电学性质，通过优化钝化层材料，色阻材料以及GOA TFT结构等削弱因背沟道水汽吸附引起的器件劣化，偏压温度应力测试结果显示优化后的TFT展现了良好的稳定性——在80 ℃，栅极30 V负向偏压条件下，2 000 s的ΔVth小于1 V。最终，利用优化的IGZO TFT制作了215.9 mm(85 in)8K4K 120 Hz液晶显示器。
背沟道刻蚀型非晶氧化物薄膜晶体管 BCE a-IGZO TFT 215.9 mm(85 in) 215.9 mm(85 in) 8K4K 8K4K GOA GOA
1 邢台医学高等专科学校, 河北 邢台 054000
2 天津津航技术物理研究所, 天津 300308
3 邢台医专第三附属医院, 河北 邢台 054000
针对产生光频率梳需要锁模激光种子源的难题, 创新性提出了用连续光源产生光频率梳, 应用色散平坦高非线性光纤解决了宽光谱范围四波混频和级联四波混频效应的相位失配问题。通过实验展示了近40 nm带宽的光频率梳的形成, 光频率梳由低功耗, 低成本, 连续波种子(法布里-珀罗激光器)生成, 无需脉冲激光源。连续光频率梳是由在420 m零色散色散平坦高非线性光纤中的四波混频和级联四波混频效应产生的, 频谱带宽扩展了近10倍, 频率梳的线宽为4.3 MHz。
四波混频 连续光频率梳 线宽MHz 色散平坦高非线性光纤 four-wave mixing CW frequency comb linewidth of MHz zero-slope dispersion dispersion-flattened HNLF 红外与激光工程
2018, 47(7): 0706007
通过求解Milburn 方程,研究了包含非线性相互作用的Heisenberg自旋链模型中量子纠缠和平均保真度的动力学特性, 讨论了非线性相互作用和不同初始态对量子纠缠及平均保真度退相干的影响。结果表明:系统处于 铁磁或反铁磁会导致量子纠缠随非线性相互作用的变化不同,相互作用处于铁磁情形比反铁 磁时纠缠变化明显;不同初始态对应不同的平均保真度表现,初始态的选择会影响系统的量子通信特性。
量子光学 纠缠 非线性耦合 内禀退相干 quantum optics entanglement nonlinear coupling intrinsic decoherence
