1 西南科技大学 极端条件物质特性联合实验室，四川 绵阳 621010
2 西南科技大学 数理学院，四川 绵阳 621010
3 陆军勤务学院 教研保障中心，重庆 401331
为分析和改善激光诱导击穿光谱技术（LIBS）在定量分析土壤和大米中镉（Cd）元素含量时基体效应对分析结果的影响，以Cd Ⅱ 226.502 nm谱线为分析对象，对比研究了基体种类、KCl质量分数和激发方式等对Cd Ⅱ 226.502 nm谱线强度和定量分析结果的影响规律。研究结果表明：基体主成分的化学形态和电离能是产生基体效应的主要因素，KCl作为添加剂能明显改善大米中Cd Ⅱ 226.502 nm的谱线强度，光电双脉冲激发能显著增强基体中Cd Ⅱ 226.502 nm的谱线强度、稳定性并提高信噪比。与单激光脉冲激发方式相比，在光电双脉冲激发下，SiO2、土壤和大米三种基体中Cd Ⅱ 226.502 nm的检测下限分别从372、332和2874 mg·kg−1降低到42、72和37 mg·kg−1。
基体效应 化学键 电离能 原子化 等离子体参数 matrix effect chemical bond ionization energy atomization plasma parameter 强激光与粒子束
2023, 35(11): 111004
利用富含钙氧化物的高炉矿渣与草酸在常温进行反应制备草酸钙化学键合材料, 探究了草酸(OA)和高炉矿渣(BFS)质量比对草酸钙化学键合材料力学性能的影响, 以及草酸钙化学键合材料对重金属(Pb、Cd和Cu)的固化效果。结果表明, 当草酸和高炉矿渣质量比为0.25时, 草酸钙化学键合材料力学性能最优, 其在自然养护3 d、7 d和28 d的抗压强度分别为25.70 MPa、27.86 MPa和34.79 MPa。采用XRD和SEM对草酸钙化学键合材料的物相组成和微观形貌进行分析, 其主要物相为草酸钙(CaC2O4·H2O), 微观结构致密。在重金属(Pb和Cu)掺量为8%(质量分数)时, 草酸钙化学键合材料对重金属(Pb和Cu)仍有良好的固化效果, 固体浸出毒性质量浓度低于国家标准限值。研究结果为高炉矿渣制备草酸钙化学键合材料提供了参考。
草酸盐化学键合材料 高炉矿渣 草酸 抗压强度 固化 重金属 oxalate chemically bonded material blast furnace slag oxalic acid compressive strength solidification heavy metal
1 哈尔滨工业大学(威海)山东特种焊接技术重点实验室，山东 威海 264209
2 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001
3 国家高速列车青岛技术创新中心，山东 青岛 266108
铝合金与轻质高强的碳纤增强尼龙66复合材料(CF/PA66)的高质量连接是实现轨道交通等领域结构轻量化的重要手段之一。然而，由于二者物化差异大，二者难以实现激光直接连接。为探究铝合金与CF/PA66激光直连工艺及其连接机理，以激光功率为变量，揭示了不同热输入下接头宏观形貌、CF/PA66熔化宽度及界面结合的变化规律，建立了激光功率与接头拉剪性能的联系。结果表明，随着激光功率的增加，CF/PA66熔宽增加，铝合金与CF/PA66的实际接触面积扩大，从而接头承载力提高。然而，热输入过高将会导致树脂分解，界面产生气孔，接头性能降低。接头拉剪力在激光功率为1100 W时达到最大值2571.6 N(拉剪强度为10.2 MPa)。能谱与X射线光电子衍射仪(XPS)的分析结果表明，铝合金与CF/PA66激光直连过程中界面产生了新的化学键“Al—O—C”及“Al—C”，二者因此形成了紧密的界面冶金结合，进而获得了高质量接头。
材料 激光连接 碳纤增强尼龙66复合材料 铝合金 结合机理 化学键 中国激光
2022, 49(13): 1303002
中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波市海洋防护材料与工程技术重点实验室, 浙江 宁波 315201
采用自主研制的双弯曲磁过滤阴极真空电弧(FCVA)技术，在不同衬底负偏压下制备了四面体非晶碳(ta-C)薄膜。通过分光光度计和椭偏(SE)联用技术精确测量了薄膜厚度，重点采用椭偏法对不同偏压下制备的ta-C薄膜sp3C键和sp2C键结构进行了拟合表征，并与X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱的实验结果相对比，分析了非晶碳结构的椭偏拟合新方法可靠性。结果表明，在-100 V偏压时薄膜厚度最小，为33.9 nm；随着偏压的增加，薄膜中的sp2C含量增加，sp3C含量减小，光学带隙下降。对比结果发现，椭偏法作为一种无损、简易、快速的表征方法，可用于ta-C薄膜中sp2C键和sp3C键含量的准确测定，且在采用玻璃碳代表纯sp2C的光学常数及拟合波长选取250～1700 nm时的椭偏拟合条件下，拟合数值最佳。
薄膜 化学键 椭偏法 磁过滤阴极真空弧 四面体非晶碳 光学学报
2012, 32(10): 1031005
对具有不同碳元素存在形态的4种化学纯试剂(无水对氨基苯磺酸、可溶性淀粉、石墨和碳酸钙)进行激光诱导击穿光谱实验。选用实验中探测到的碳元素原子谱线CI 247.856 nm作为分析线,研究了不同存在形态碳元素的激光诱导击穿特性。从物质的化学构成、分子内部原子结合的作用力大小等方面,说明了不同形态碳元素的光谱特性存在差异的原因。实验结果表明:存在于结构复杂、化学键能较大的物质中的碳元素,被激发所需的激光能量也较大。
激光诱导击穿光谱 元素形态 碳元素 化学键能 laser-induced breakdown spectroscopy element speciation carbon chemical bond energy
1 重庆大学 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆 400044
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
3 重庆大学 数理学院,重庆 400044
选用体积分数为99.999 9%的H2及反式-2-丁烯(T2B)为工作气体,利用低压等离子体增强化学气相沉积法制备了α-C:H薄膜。利用傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱对薄膜化学键和电子结构进行分析,并结合高斯分峰拟合分析了薄膜中sp3/sp2杂化键比值和sp3C杂化键分数。结果表明:薄膜中氢含量较高,主要以sp3C-H形式存在;工作气压越高,制备的薄膜中C=C键含量越少,薄膜中sp3/sp2杂化键比值和sp3C杂化键分数增加,薄膜稳定性提高。应用UV-VIS光谱仪,获得了波长在400～1 000 nm范围内薄膜的光吸收特性,结果显示:α-C:H薄膜透过率可达98%。光学常数公式计算得到工作压强为4-14 Pa时光学带隙在2.66～2.76之间,并均随着工作气压的升高而增大。结果表明,随工作气压的升高,薄膜内sp3键减小,从而促使透过率、光学带隙增大。
α-C:H薄膜 化学键 透过率 光学带隙 低压等离子体增强化学气相沉积法 α-C:H films chemical bonds transmittance optical band gap LPPCVD
1 中国科学院西安光学精密机械研究所，西安 710068
2 西安石油大学光纤传感实验室，西安 710065
报道了利用偶联技术封装光纤光栅压力传感器的新方案．通过采用特殊聚合物材料将光纤光栅封装于金属管中，并采用偶联材料分别与聚合物和光纤以化学键偶联的工艺，解决了由于有机弹性体聚合物的弹性模量(1．2×105 N／m2)与光纤光栅的弹性模量(7×1010 N／m2)相差很大，在压强较大时易导致光纤光栅与聚合物材料之间的撕裂滑脱问题，改善了光纤光栅压力响应特性．封装后的光纤光栅压力的线性测量范围为0．04 MPa～0．6 MPa，压力响应灵敏度为－4．48 nm／MPa，与裸光栅压力响应灵敏度－0．003063 nm／MPa相比，增敏了1463倍．利用实验中所使用光谱仪0．05 nm的分辨率，压强测量准确度为±0．01MPa，线性度为0．9978．
光纤光栅 聚合物封装 化学键偶联 压力传感器 Fiber Bragg grating Polymer package Chemical band combination Pressure sensor
1 哈尔滨工业大学光电子技术研究所,哈尔滨,150001
2 内蒙古民族大学化学系,通辽,028043
介绍了目前使用的SBS液体介质,分析了氟化物和氯化物是性能良好的SBS液体介质的原因,并指出了SBS液体介质的未来发展趋势.
SBS液体介质 光致破坏阈值 化学键能 纯化介质 碳氟化合物
