1 浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室（河海大学）， 江苏 南京 210024河海大学环境学院， 江苏 南京 210024
2 江苏环保产业技术研究院股份公司， 江苏 南京 210019
3 江苏省苏力环境科技有限责任公司， 江苏 南京 210019
环境条件的变化能够影响和改变溶解态有机质（DOM）的组成结构及化学特征， 进而影响其生物地球化学循环过程。 采用同步荧光光谱、 三维荧光光谱、 傅里叶变换红外光谱（FTIR）， 结合二维相关光谱分析方法， 研究了pH条件变化对DOM特性及其与Cu2+相互作用的影响。 结果表明， （1）随着pH值由5逐渐升高至10， DOM不同组分的荧光强度显著增强， 其中类腐殖酸组分变化最显著， 类富里酸组分变化最优先， 这是由于pH的变化引起的醛酮、 酚基、 羧基等相关基团暴露导致的。 （2）荧光光谱二维相关分析表明， pH的改变能够显著地影响DOM不同组分与Cu2+的结合能力， 但并不能影响其结合顺序。 三维荧光光谱结合平行因子分析共解析出3个荧光组分， 荧光组分的淬灭曲线非线性拟合结果更是定量验证了这一结果。 （3）FTIR结果表明高pH条件下DOM与Cu2+结合点位更多， 结合强度更强。 pH 5和pH 10条件下DOM官能团与Cu2+的结合顺序分别依次为: 多糖C—O>酚基>醛酮CO>芳香族C—H和多糖C—O>酰胺Ⅱ带C—N>酚基>脂肪族C—H>醛酮CO>羧基C—OH>芳香族C—H>羧基CO。 荧光光谱和FTIR的异谱二维相关分析进一步表明Cu2+与DOM类腐殖酸组分的相互作用滞后于酚基和芳基等基团。
荧光光谱 傅里叶红外光谱 溶解态有机质 二维相关 Fluorescence spectroscopy Fourier transform infrared spectroscopy Dissolved organic matter pH pH Two-dimensional correlation 光谱学与光谱分析
2023, 43(5): 1628
1 电子科技大学基础与前沿研究院, 成都 611731
2 成都光明光电股份有限公司, 成都 610199
3 电子科技大学材料与能源学院, 成都 611731
研究了不同添加量的La2O3和Y2O3对盖板用化学强化高铝玻璃性能的影响, 发现适当加入La2O3和Y2O3可提高玻璃生产的适应性、机械性质和化学强化性能。加入La2O3和Y2O3可显著降低高铝玻璃的高温黏度, La3+和Y3+总物质的量分数每增加0.5%, 玻璃澄清温度降低6～20 ℃。加入La2O3和Y2O3提高了玻璃的杨氏模量、剪切模量和显微维氏硬度; 当La3+和Y3+总物质的量分数为1.5%时, 玻璃杨氏模量、剪切模量和显微维氏硬度达到最大, 分别为84.33、33.90和6.48 GPa。随La2O3和Y2O3含量的增加, 化学强化后玻璃表面压应力(CS)有先增大后减小的趋势, 应力层深度(DOL)有先基本不变后增大的趋势, 且CS比对照组最多提升28%。拉曼光谱分析发现在La3+和Y3+总物质的量分数为0～1.5%时, 随着玻璃中La3+和Y3+含量的增加, 非桥氧含量基本不变, 而受碱金属影响的桥氧含量显著增加; 当La3+和Y3+总物质的量分数为1.5%～2.5%时, 增加La3+和Y3+含量可显著提高玻璃中非桥氧含量。
高铝玻璃 化学强化 玻璃黏度 aluminosilicate glass chemical strengthen La2O3 La2O3 Y2O3 Y2O3 glass viscosity
1 北京交通大学 物理科学与工程学院，发光与光信息技术教育部重点实验室，北京 10044
2 田纳西大学 材料物理与工程学院，田纳西 诺克斯维尔 130022
当前，有机和钙钛矿材料在发光显示和太阳能电池等领域得到了广泛的应用。为了更好地深入研究这些材料的特性和优化其性能，研究人员需要对它们的激发态动力学过程进行充分的了解。为此，利用磁?光?电综合手段成为了研究这些材料的重要方法之一。通过这些手段，可以对有机和钙钛矿材料的激发态动力学过程进行精确表征，并得出其结构的细节特征，如电子?空穴对分离过程和体内极化等。此外，这些手段还可以研究材料的磁光特性和电学性质，从而为实现这些材料的跨学科交叉研究提供支持。本文结合作者的研究工作，阐述了基于钙钛矿和有机材料，利用磁?光?电研究手段在非线性发光薄膜和光伏器件方面展开的相关研究。通过这些研究，可以更好地理解这些材料的性能和特征，并为开发更先进的光电器件奠定基础。
有机 钙钛矿 磁-光-电 跨学科 organic perovskites magneto-opto-electronic interdisciplinary
1 北京空间机电研究所，北京 100094
2 先进光学遥感技术北京市重点实验室，北京 100094
3 航天东方红卫星有限公司，北京 100094
针对遥感器真空低温测试需求，设计并搭建了一套能够在低温真空环境中稳定工作的红外目标背景模拟器，模拟器主要由冷光阑、真空低温面源黑体、三维电移台三部分组成，冷光阑模拟探测背景，冷光阑上分布微孔用于模拟探测点目标。通过有效控制目标模拟器与背景模拟器间的隔热、控温以及背景模拟器与待测遥感器之间的隔热，实现稳定测试。另外，将仿真优化与实践经验相结合，通过仿真计算去除模拟器冷光阑板厚度、目标相位、平行光管等的影响，有效降低系统测量不确定度。文中的仿真分析方法和验证情况对于红外遥感器点目标探测信噪比检测试验具有参考意义。
探测信噪比 光学遥感器 红外目标背景模拟器 平行光管 detection signal-to-noise ratio optical remote sensor infrared target background simulator collimator 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210929
1 华北电力大学新能源学院, 北京 102206
3 吉林大学人工智能学院, 吉林 长春 130012
红外光谱分析具有快速、 精确度高等优点, 在分类鉴别领域中发挥着重要作用。 红外光谱在生活垃圾分类领域的应用主要集中在塑料等可回收垃圾而忽略了对不可回收垃圾的深度分选。 现行生活垃圾的四分法分类中, 源头分类得到的其他垃圾中含有多种具有高值化利用潜力的组分, 可分为纤维素类、 烯类聚合物、 木竹类等。 这些垃圾的成分和结构不同, 因此具有不同的红外谱图, 基于其红外谱图特征波段利用机器学习建立相应的分类模型可以将上述几类垃圾从其他垃圾中分选出来。 本研究收集了纤维素类、 烯类聚合物、 木竹类及低值类垃圾, 并采集红外光谱数据共72组, 对比分析了预处理方式、 降维程度和建模算法对模型分类准确率的影响。 利用标准正态变量变换(SNV)、 多元散射校正(MSC)、 求导(DC)和平滑滤波(Smooth)方法对数据进行预处理, 然后利用主成分分析法(PCA)对预处理后的数据进行降维, 获得72×8和72×5的数据集。 分别利用概率神经网络(PNN)、 广义回归神经网络(GRNN)、 支持向量机(SVM)和随机森林(RDF)算法进行建模。 分析结果表明, 经PCA降维后的数据用于后续建模时, 5维数据比8维数据得到的分类效果更好, 平均准确率上升2.4%~4.4%。 基于5维降维数据, DC/Smooth预处理方法比SNV和MSC预处理得到的平均准确率更高, 达到了96.5%; PNN模型比其他三类模型的平均准确率高4.2%~6.5%, 可达98.1%; 针对四类垃圾, 除烯类聚合物的平均判别率只有93.8%外, 纤维素类及木竹类的平均判别率均在95%以上, 低值类最高可以到达100%。 验证了红外光谱结合机器学习实现其他垃圾深度分选的可能性及科学性, 为未来开发快捷深度分选设备提供参考。
红外光谱 机器学习 其他垃圾 深度分选 高值化利用 Infrared spectra Machine learning Residual wastes Deep sorting High-value utilization 光谱学与光谱分析
2022, 42(5): 1353
红外与激光工程
2021, 50(11): 20210199
采用共沉淀法合成了Pb2+掺杂CaMoO4∶Dy3+,Eu3+荧光粉, 通过X射线衍射仪、荧光分光光度计对荧光粉的物相组成、发光特性以及激活离子间能量传递效率进行了表征及分析。结果表明, 掺杂Pb2+的CaMoO4∶Dy3+,Eu3+荧光粉样品没有出现新的衍射峰, 说明Pb2+很好地代替Ca2+进入到晶格当中, CaMoO4∶0.05Dy3+,0.15Eu3+,0.15Pb2+荧光粉晶胞参数为a=b=0.548 9 nm, c=1.275 3 nm, Z=2, 属于四方晶系, 在391 nm波长激发下, 484 nm处为Dy3+(4F9/2→6H15/2)的蓝光特征发射峰, 575 nm处为Dy3+(4F9/2→6H13/2)跃迁产生的黄光发射峰, 593 nm处为Eu3+(5D0→7F1)跃迁产生的橙光发射峰, 619 nm处为Eu3+(5D0→7F2)跃迁产生的红光发射峰。通过计算得出CaMoO4∶Dy3+,Eu3+荧光粉中Dy3+和Eu3+之间临界传递距离为1.542 6 nm, 能量传递机理是偶极-四极相互作用, 能量传递效率接近60.31%, 掺杂金属离子Pb2+的荧光粉样品能量传递效率最高提升至72.40%。所以, 掺杂Pb2+能够大幅度提升Dy3+与Eu3+之间能量传递效率和改善荧光粉的发光性能, 因此其在白光LED领域具有重要研究意义。
白光LED 钼酸盐 共沉淀法 稀土发光 能量传递 white LED molybdate coprecipitation method rare earth luminescence energy transfer
1 北京空间机电研究所，北京 100094
2 同济大学 物理科学与工程学院，上海 200092
在低温环境下镜头结构会产生热变形，对镜头光学传递函数（MTF）及离焦量均会产生影响，从而影响光学成像质量。在此基于某红外遥感器，针对210 K低温工作环境，设计了一套具备热卸载功能的透射式低温镜头。对其建立有限元模型，并加载模拟在轨工作环境温度场，得到热变形数据，最终计算出镜头MTF及离焦量变化，并通过该仿真分析手段对低温镜头结构进行优化设计。低温镜头装调完成后，将低温镜头及其他配合测试设备置于真空罐内，在常温与低温环境条件下，对光学系统MTF及最佳焦面位置进行测试标定。测试结果表明，各项偏差在可接受范围之内，MTF仅变化0.2%，说明使用的低温镜头多场耦合仿真方法是可靠的，能够对红外遥感器低温镜头设计进行指导。
光学设计 低温镜头 仿真 MTF 离焦 测试 optical design cryogenic lens simulation MTF defocusing test 红外与激光工程
2021, 50(5): 20200397
星载光谱仪可获取空间连续分布的光谱数据，广泛应用于陆地植被和海洋环境探测。为了校正系统的畸变，采用离轴透射式成像透镜设计，系统存在3个光轴，光轴之间夹角达到0.606°，偏心量达到0.279 mm，传统的装调方法不能解决此问题。利用计算机辅助装调技术得出系统的敏感度分析结果，提出了一种新型多基准轴定心装调方法。通过结构预置偏心和倾斜的方法构建基准轴，采用光学平板实现基准轴引出，将复杂的多光轴系统装调分解成单光轴子系统装调，完成了光谱仪多光轴透射系统装调。测试结果表明：透镜偏心误差小于25.4 μm，倾斜误差小于17.7″，畸变装调结果和理论值偏差小于0.32 μm，为离轴折射镜头的装调提供了一种新的思路。
光谱 透射 离轴 多基准 装调 spectrum transmission off-axis multi-reference assembly and adjustment 
