作者单位
摘要
中山大学光电材料与技术国家重点实验室,中山大学材料学院,广东 深圳 518107
极紫外探测器在电子工业、空间探索、基础科学等领域有着无法替代的作用。本文综述了不同类型极紫外探测器的优势及研究进展,包括气体探测器、闪烁体、微通道板以及半导体极紫外探测器,重点介绍了具有优异抗辐照能力的宽禁带半导体极紫外探测器及其潜在的应用优势。最后,本文展望了极紫外探测器在耐辐照功率监测、高分辨极紫外成像和高抑制比极紫外微光探测等方面的应用前景,并指出了其面临的主要挑战。
探测器 极紫外 闪烁体 气体探测器 宽禁带半导体探测器 
中国激光
2024, 51(7): 0701008
刘译泽 1,2,3江俊峰 1,2,3,*刘琨 1,2,3王双 1,2,3[ ... ]刘铁根 1,2,3
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
3 天津大学光纤传感研究所,天津 300072
提出了基于氧化石墨烯和空心二氧化硅薄壁微泡腔的光纤气体传感器。将氧化石墨烯涂覆于熔融加压流变成型的薄壁微泡腔内壁,使其整体的有效折射率对于气体吸附敏感。通过拉锥光纤倏逝场在薄壁微泡腔激发出回音壁谐振模,其中心波长与有效折射率(气体体积分数)对应,据此实现腔内气体体积分数的传感测量。实验结果表明,当氨气的体积分数在0~40×10-6的范围内时,提出的光纤气体传感器的响应呈线性,其传感灵敏度为0.73×106 pm,分辨率为1.9×10-6。当氨气的体积分数为20×10-6时,传感器的响应和恢复时间分别是294 s和329 s。空心微腔结构一方面可以作为敏感单元,另一方面可以直接作为气体通道,避免了外部气室的使用或额外气体通道的封装,极大地提高了传感系统的实用性。
传感器 气体传感器 回音壁谐振模 氧化石墨烯 
光学学报
2024, 44(7): 0728004
李俊 1,2,*范斌斌 1,2曾庆杰 1张家瑞 1,2[ ... ]王振 3
作者单位
摘要
1 西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西西安70054
2 陕西省煤火灾害防治重点实验室,陕西西安710054
3 中石化安全工程研究院有限公司 化学品安全全国重点实验室,山东青岛266000
H2S,CH4多组分气体浓度测量技术的研究对石油石化行业的安全生产有重要意义。基于中红外TDLAS技术, 选用中心波长为8.309 μm的量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)为检测光源,搭建30 m长距离的遥测实验系统,使用WMS波长调制法对H2S,CH4气体的吸收谱线进行连续调谐与扫描,并对高频正弦载波进行了最优深化调制,实现了H2S,CH4多组分气体的同时测量。实验将H2S与5%体积分数的高浓度水汽进行混合测量,分析并验证了该波段的水汽吸收难以对测量造成交叉干扰的优良特性,并利用Savitzky-Golay平滑滤波器提高了检测信号的信噪比。通过遥测实验,分析了15 m,30 m不同遥测距离对检测信号的影响,并利用增加积分时间与计算信噪比的方法,得到了128.75×10-9 m的遥测最低限。最后,Allan方差的计算结果表明,当积分时间为183 s,142 s时,系统对H2S,CH4气体的最低检测下限分别为0.593×10-9和1.160×10-9。本文的研究结果为中红外波段H2S,CH4多组分气体的高灵敏度、同时测量提供了一种有效途径,为多组分气体的遥测应用提供了参考。
中红外 硫化氢 量子级联激光器 多组分气体遥测 mid-infrared hydrogen sulfide Quantum Cascade Laser(QCL) multi-component gas sensing 
光学 精密工程
2024, 32(4): 467
王前进 1,2孙鹏帅 2张志荣 1,2,3,4,*蔡永军 5[ ... ]吴边 2
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院,安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室,安徽 合肥 230031
3 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室,安徽 合肥 230031
4 国防科技大学先进激光技术安徽省实验室,安徽 合肥 230037
5 国家管网集团科学技术研究总院分公司,河北 廊坊 065000
实现乙烯气体(C2H4)实时在线精确检测对石油化工、煤矿等行业安全具有重要意义,但是C2H4在近红外波段的谱线强度信息不明确,具有谱带吸收特征,且与CH4有明显的混叠干扰,因此对其浓度进行精确检测是目前激光吸收光谱测量面临的共性技术难题。将波长调制光谱中的标定方法与直接吸收光谱相结合,提出了一种适用于C2H4气体检测的标定直接吸收光谱法(CDAS)。该方法不需要激光吸收光谱反演过程中的确切谱线强度信息,并克服了波长调制光谱在测量过程中出现的非线性效应。为了避免特定工况(如煤矿)中CH4的干扰,实验装置采用了高精度压强控制系统,并且在100 mbar(1 bar=105 Pa)稳定压强下实现了CH4和C2H4混叠光谱的分离。实验过程中对1626 nm附近的CH4和C2H4仿真和实测吸收光谱进行了分析,确定了C2H4的标定光谱范围,进而验证了该方法在体积分数低于100×10-6的范围内,对C2H4气体的检测误差不超过-1.47×10-6,并且测量体积分数与标准体积分数之间的线性拟合优度达到了0.999。对体积分数为10×10-6的C2H4直接吸收光谱进行分析,以1倍信噪比对应的浓度作为检测下限进行等效计算,得到检测下限为1.38×10-6。在Allan方差分析中,积分时间为77 s时检测精度达到了0.04×10-6。以上实验结果充分说明了标定直接吸收光谱法能够在近红外波段实现C2H4的精确检测,并为此类气体的检测提供了一种新思路。
光谱学 乙烯气体(C2H4 近红外光谱 谱带吸收 标定直接吸收光谱 高精度压强控制 
中国激光
2024, 51(8): 0811004
狄璐 *
作者单位
摘要
南开大学 材料科学与工程学院,天津 300350
随着全球化石资源的不断消耗,可再生资源的转化利用已成为科研工作者的关注焦点。由生物质经过生物或化学方法转化而获得的生物基低碳醇的催化转化是近些年来研究的热点。为高效率探索多种模型催化反应,该文研制了气态流动鼓泡发生器来替代传统的固定床反应器的进料过程,目的是进行不同的模型催化反应探索实验。通过对比二者的实验结果显示,该设备具有误差小、试验快、操作简单等特点,且其设计所占空间小、便携等优点,适用于多种原位表征技术。通过将气态流动鼓泡发生器与原位漫反射红外光谱联用,使学生深入学习了红外理论知识和仪器设备的工作原理,将学生们学到的催化学科的相关基础知识进行融会贯通。气态流动鼓泡发生器不仅辅助科研实验的探索,还可拓展到实验教学的应用,提升学生的科研创新能力,为科教融合、教研一体提供了新范式。
气态流动鼓泡发生器 研制 应用效果 原位表征技术 gas flow bubbling generator manufacture practical effect in-situ characterization techniques 
实验科学与技术
2024, 22(1): 16
作者单位
摘要
1 常州大学 江苏省油气储运技术重点实验室,常州 213164
2 建东职业技术学院继续教育处,常州 213032
3 常州大学 商学院,常州 213159
针对燃气企业人才职业能力培养与新工科背景下燃气输配课程教学改革的需要,实施行业指导、校企共建,设计建设了燃气输配智慧化实验平台,开发出多种类型的实验项目,构建了多层次实验教学项目体系并进行了实验教学方法的探索。该平台运用各种信息化先进技术,可模拟燃气输配管网工艺系统及运行工况、燃气管网智能化控制系统运行、燃气管网事故应急处理等任务,具有丰富多样的实验与工程实训功能,有利于实施理实一体化教学,锻炼和提高学生的工程实践能力、智能化能力和创新意识,加强培养学生解决城市燃气输配复杂工程问题的能力和素质。
校企合作 智慧化 燃气输配 实验平台 设计开发 school-enterprise cooperation intelligent gas transmission and distribution experimental platform design and development 
实验科学与技术
2024, 22(1): 149
作者单位
摘要
1 太原理工大学 原位改性采矿教育部重点实验室,太原 030024
2 太原理工大学 矿业工程学院,太原 030024
国内现有的非常规油气储层的渗透性测试大多采用圆柱试样,通过假三轴试验装置进行测试,而真三轴条件下立方体试件棱边大多存在棱边串流与端面密封不严的缺陷。基于现有真三轴试验装置,以及大量的实验经验,针对现有的立方体试件单橡胶套渗流密封方式进行改进。介绍了嵌套式“上下密封套”结构特征,特别对棱边区的密封进行了设计,提出了密封套顶?底端面凹陷型内嵌“单孔网槽导流板”结构设计,并对顶部传压板的尺寸进行了讨论。对100 mm×100 mm×100 mm立方体煤样进行了真三轴渗流试验分析,得到了不同入口渗透压力真三轴围压条件下的渗透率。该密封方法的改进有助于提高科研单位及测试中心对原位地应力条件下非常规油气储层渗透性测试精度,并提高高端科研人才的实践创新能力与科研素养。
非常规油气储层 真三轴试验装置 渗透性 密封套 密封方法 unconventional oil and gas reservoirs true triaxial test device permeability seal sleeve sealing method 
实验科学与技术
2024, 22(1): 121
Author Affiliations
Abstract
1 Research and Education Centre “Microsystem Technics and Multisensory Monitoring Systems”, Southern Federal University, Russia
2 Department of Chemistry, Southern Federal University, Russia
3 Department of Physics, North-Ossetian State University, 362025 Vladikavkaz, Russia
4 Department of Physics and Engineering, ITMO University, 191002 Petersburg, Russia
Thin nanocomposite films based on tin dioxide with a low content of zinc oxide (0.5–5mol.%) were obtained by the sol–gel method. The synthesized films are 300–600nm thick and contains pore sizes of 19–29nm. The resulting ZnO–SnO2 films were comprehensively studied by atomic force and Kelvin probe force microscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and high-resolution X-ray photoelectron spectroscopy spectra. The photoconductivity parameters on exposure to light with a wavelength of 470nm were also studied. The study of the photosensitivity kinetics of ZnO–SnO2 films showed that the film with the Zn:Sn ratio equal to 0.5:99.5 has the minimum value of the charge carrier generation time constant. Measurements of the activation energy of the conductivity, potential barrier, and surface potential of ZnO–SnO2 films showed that these parameters have maxima at ZnO concentrations of 0.5mol.% and 1mol.%. Films with 1mol.% ZnO exhibit high response values when exposed to 5–50ppm of nitrogen dioxide at operating temperatures of 200C and 250C.
Sol–gel method, ZnO–SnO2 films gas-sensitive properties surface potential potential barrier conduction activation energy 
Journal of Advanced Dielectrics
2024, 14(1): 2245002
作者单位
摘要
1 南京工业大学 机械与动力工程学院,南京 211816
2 南京工业大学 电气工程与控制科学学院,南京 211816
过度使用抗生素导致的水污染,对自然环境和人类健康造成了重大威胁。低温等离子体作为一种绿色环保的高级氧化技术,被认为是一种最具前景的抗生素降解方法之一,然而在降解效率和能量效率方面还有待进一步提高。利用纳秒脉冲放电激励针-水结构气液放电,获得了一种能产生高活性等离子体的瞬态火花模式放电,并应用于水中四环素降解,研究了脉冲电压、频率、初始浓度、初始pH值等参数对四环素降解的影响,结果表明初始浓度50 mg/L,脉冲电压9 kV、频率2 kHz,初始pH值为中性的条件下四环素的降解率最高,处理时间10 min时降解率达到了91.6%,能量效率和每阶电能分别为0.165 g·kW−1·h−1和0.78 kW·h·m−3。自由基淬灭实验表明羟基自由基 (·OH) 在四环素降解过程中起主要作用,而H2O2和O3的作用稍弱。细胞毒性实验也表明气液放电处理10 min后的溶液毒性显著下降。
低温等离子体 气液放电 四环素抗生素 抗生素降解 活性氧物种 non-thermal plasma gas-liquid discharge tetracycline antibiotics antibiotic degradation reactive oxygen species 
强激光与粒子束
2024, 36(3): 035001
作者单位
摘要
1 贵州省生态气象和卫星遥感中心, 贵州 贵阳 550002
2 贵州楚云环保科技有限公司, 贵州 贵阳 550081
贵州省属于典型的喀斯特山区,受地势和气候影响,省内不同区域污染气体浓度具有明显的时空差异。因此,利用交互式数据语言 (IDL) + 遥感图像处理平台ENVI、地理信息系统软件ArcGIS等,基于臭氧层监测仪 (OMI) 的L3 V003柱浓度数据和地面环境监测站数据,从时间和空间两个方面在区域尺度上评估分析了贵州省3种主要污染气体的浓度变化差异和时空演变特征。结果表明:(1) 2019年,贵州省二氧化氮 (NO2)、二氧化硫 (SO2)、臭氧 (O3) 柱浓度较2005年呈下降趋势,且两种方法监测的NO2、SO2季节特征均表现为“秋冬高、春夏低”,受太阳辐射和天气过程影响,两种方法监测的O3均表现为“春夏高、秋冬低”的季节特征;(2) 对比分析表明,遥感方法反演的NO2柱浓度极大值和SO2柱浓度极小值较地面监测结果在时间上存在滞后性,但滞后时间较短,没有出现跨季节差异,总体上空间差异性大于时间差异性,且SO2夏季空间差异性大于冬季;(3) 自然界平流层中含有大量臭氧,且夏季贵州雷雨天气较多,在天气过程发生时,高层氧气极易被大量分解并生成O3,由于大气垂直输送较为活跃,使得平流层O3稳定性降低,对近地面浓度影响较大,因此遥感反演的O3浓度与地面监测结果在时间和空间上均有明显差异性。
臭氧层监测仪 地面监测 污染气体 时空差异 遥感 ozone monitoring instrument ground monitoring polluted gas spatio-temporal difference remote sensing 
大气与环境光学学报
2024, 19(1): 85

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