1 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 环境光学与技术重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
拉曼光谱技术以其多组分同时探测、分子指纹特性等优点被广泛应用于多个领域，但其较低探测灵敏度严重限制了此技术的进一步发展。为了提高拉曼光谱技术粉末样品原位分析能力，提出了一种基于石英管增强的高灵敏度拉曼光纤探头。探头采取内镀金属空芯光纤用于光信号的传输，有效减小了背景信号对拉曼光谱的影响；探头底端采用石英管设计，增大采样体积和收集效率，提高了拉曼光谱的探测灵敏度。理论分析了石英管拉曼光谱技术可提高粉末样品的探测灵敏度，详细介绍了探头的设计和实现，进一步评估探头的性能，结果表明：相较于球透镜拉曼探头，拉曼信号强度（NaHCO3）增强2.92倍。为模拟实际应用场景，采用光纤拉曼探头成功获得了容器中不同深度粉末样品（Na2SO4和NaHCO3）的拉曼光谱信息。文中设计的石英管增强拉曼探头具有外径尺寸小（外径仅为2 mm）、灵敏度高等优点，可对深层次粉末样品进行探测，为现场粉末样品原位分析提供了一种新途径。
拉曼光谱 光纤探头 石英管 粉末探测 信号增强 Raman spectroscopy fiber probe quartz tube powder detection signal enhancement 红外与激光工程
2022, 51(12): 20220187
浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
采用原子层沉积(ALD)技术在石英管表面制备了薄膜,研究了该薄膜的均匀性,以及石英管的内径、外径、长度对沉积薄膜均匀性的影响。以单波长减反射膜为研究对象,实验测试的反射光谱与仿真结果一致,石英管表面最低反射率可降至0.17%。忽略夹具影响,石英管外壁与内壁的减反射薄膜的非均匀性基本一致,在±1.69%范围内,内外壁表面减反射薄膜的厚度和中心波长相同,且石英管尺寸对内外壁薄膜均匀性无明显影响。利用ALD技术可在大曲率元件的内外表面沉积厚度偏差小且均匀性分布相似的减反射薄膜。
表面光学 原子层沉积 石英管 减反射膜 均匀性
1 燕山大学 理学院, 河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学 里仁学院, 河北 秦皇岛 066004
为了同时同位测量石英管的外径和壁厚, 建立了激光透射成像系统, 对系统测量原理进行研究。基于几何光学和菲涅尔公式, 分别导出平行光垂直照射石英管后的透射光线偏向角、相对光强与入射光线离轴距离之间的关系; 通过数值计算, 分析了偏向角、相对透射光强随入射光线离轴距离的变化特点; 针对物方远心光路, 分析了光阑对偏向角和相对光强的限制; 基于CCD成像原理, 通过引入标定系数和补偿因子, 导出石英管外径与壁厚的计算公式。实验结果表明: 外径绝对误差和相对误差的平均值分别为0.119mm和0.91%, 壁厚绝对误差和相对误差的平均值分别为0.153mm和6%。
半导体激光 透射成像 石英管 外径 壁厚 semiconductor laser transmission imaging quartz tube outer diameter wall thickness
清华大学 电机工程与应用电子技术系, 北京 100084
详细讨论了石英管对平行WR-430波导谐振腔内部电场强度的影响。在没有石英管时，电场强度在每个狭缝附近发生突变，其峰值沿着一个波导逐渐减小，而沿着另外一个波导逐渐增大。存在石英管时，内部电场变弱且沿着石英管内表面无规则振荡，而且电场沿着两个波导之间的中心轴线波动。当石英管壁厚度和离上下波导的距离分别为5和2 mm时，谐振腔内部的平均电场强度达到最大，而且电场强区面积较大。当上述两者分别超过5和2 mm时，内部电场的最大值会随着石英管壁厚度和距离逐渐减弱。低气压和大气压空气等离子体在谐振腔内部被激发，其形态比较接近各自的仿真的电场强度分布。
石英管 电场强度 平行WR-430波导谐振腔 低气压空气微波等离子体 大气压空气微波等离子体 quartz tube electric field intensity parallel WR-430 waveguide resonant cavity low-pressure air microwave plasma atmospheric air microwave plasma
