1 北京大学核物理与核技术国家重点实验室, 北京 100871
2 西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
3 北京激光加速创新中心, 北京 101407
4 北京大学应用物理与技术研究中心, 北京 100871
飞秒激光作用于等离子体可以产生短脉宽、高亮度的极紫外(EUV)辐射,在高分辨率成像、时间分辨谱学等方面都有潜在的应用。为进一步提高辐射亮度,利用相对论飞秒激光与碳纳米管泡沫(CNF)靶相互作用实现了高转换效率的EUV辐射。实验结果表明,当激光能量为1.2 J,CNF密度为4 mg/cm 3时,单发产生的EUV辐射光谱强度在0.1 mJ·nm -1·sr -1量级。相比高密度固体靶,采用低密度CNF靶可以有效地提高激光吸收率,进而实现两个量级的EUV辐射效率增益。同时发现,基于CNF的EUV辐射在15~30 nm波长范围内具有准连续的宽谱特征,适合于超快吸收光谱等应用。
光学学报
2022, 42(11): 1134021
1 集美大学海洋食品与生物工程学院, 厦门 361021
2 福建省食品微生物与酶工程重点实验室, 厦门 361021
3 厦门市食品与生物工程技术研究中心, 厦门 361021
4 厦门南方海洋研究中心海藻资源化利用与深加工重点实验室, 厦门 361021)
本文将法夫酵母虾青素、β-胡萝卜素、海胆酮和三者的组合物作用于长波长紫外线(UVA)氧化损伤的人皮肤成纤维(HSF)细胞, 以乳酸脱氢酶(LDH)活性和丙二醛(MDA)含量为指标评价类胡萝卜素对HSF细胞因紫外辐射而氧化损伤的保护作用。结果表明: 单一类胡萝卜素及它们的组合均能显著降低LDH活性和MDA含量(P<0.05), 对UVA导致的HSF细胞的氧化损伤具有保护作用; 相同质量浓度下, 虾青素降低LDH活性的能力优于β-胡萝卜素, 对HSF细胞氧化损伤的保护效果较好。本研究为利用类胡萝卜素开发对UVA辐射氧化损伤具有保护作用的化妆品和保健品提供了理论依据。
虾青素 β-胡萝卜素 海胆酮 紫外辐射 氧化损伤 astaxanthin β-carotene echinenoneon ultraviolet radiation oxidative damage
西安电子科技大学 物理与光电工程学院，陕西 西安 710071
基于改进的球谐离散坐标法建立了飞行器尾焰的紫外辐射亮度仿真模型。在尾焰羽流的热辐射基础上，重点考虑了尾焰中气体分子的化学荧光辐射源及由尾焰中三氧化二铝簇团粒子的平均光学特性带来的多重散射源效应。基于辐射传输方程，在球谐离散坐标系中，对尾焰在不同观测角度、不同介质分布的紫外辐射亮度进行了数值计算，实现了高分辨的三维尾焰辐射亮度的空间分布图像仿真。同时，采用灰度共生矩阵算法获得尾焰辐射亮度分级分布的灰度图，结合二维超分辨旋转不变子空间算法、α-shape方法和橡皮筋算法，提出了尾焰辐射中心位置和辐射亮度峰值轮廓曲线提取的新方法，得到了尾焰辐亮度特征的准确提取，为飞行器目标和尾焰的高分辨辐射图像特征识别提供了重要的参考依据和途径。
尾焰 紫外辐射 橡皮筋算法 改进的球谐离散纵坐标法 plume UV radiation rubber band algorithm improved SHDOM 红外与激光工程
2021, 50(10): 20200466
1 上海大学 物理系，上海 200444
2 同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所，上海 200092
3 先进微结构材料教育部重点实验室，上海 200092
为研究本底真空对Yb/Al多层膜微结构和光学性能的影响，使用直流磁控溅射设备，在本底真空度分别为4×10-5 Pa、8×10-5 Pa、1×10-4 Pa、2×10-4 Pa和4×10-4 Pa条件下，制备了一组结构相同的SiC/（Yb/Al）3周期多层膜。使用X射线掠入射反射、原子力显微镜及大角X射线衍射等方法表征了样品表面和内部结构，结果表明：当本底真空度从4×10-4 Pa提高至4×10-5 Pa时，Yb/Al多层膜的平均界面宽度从2.15 nm减小到1.82 nm；表面粗糙度从1.87 nm减小到1.43 nm；膜层内有Yb、Yb2O3和Al结晶，结晶尺寸随真空度略有增加。SiC/（Yb/Al）3周期多层膜为张应力，当本底真空度从4×10-4 Pa提升至4×10-5 Pa时，应力从85 MPa增大到142 MPa。测试了本底真空度为4×10-5 Pa时制备的多层膜样品的反射率，在波长为73.6 nm、入射角为5°时，反射率为31.3%。
紫外辐射 真空沉积 多层膜 反射 磁控溅射 Ultraviolet radiation Vacuum deposition Multilayers Reflection Magnetron sputtering 光子学报
2021, 50(11): 1131001
开展结构Sn靶激光等离子体极紫外光辐射特性研究,对波长为1064 nm的脉冲激光等离子体产生的极紫外光谱进行研究。实验结果表明,当激光能量为500 mJ,结构靶凹槽深度为100 μm、宽度为300 μm时,结构靶凹槽产生13.5 nm(2%带宽)带内光辐射积分强度的增强倍率约为平面靶的1.57倍。同时发现,凹槽对激光等离子体膨胀具有抑制作用,导致不同凹槽宽度产生最佳增强倍率所对应的激光能量不同。研究聚焦光斑尺寸对结构靶产生极紫外光辐射的影响。实验结果表明,当聚焦光斑直径与凹槽宽度接近时,凹槽的13.5 nm(2%带宽)带内光辐射积分强度的增强倍率最高。此项研究对提高极紫外光辐射强度及转换效率具有重要意义。
光谱学 极紫外辐射 激光等离子体 结构靶 光刻光源 中国激光
2021, 48(16): 1601005
1 昆明理工大学材料科学与工程学院, 云南 昆明 650093
2 河北地质大学宝石与材料学院, 河北省水资源可持续利用与产业结构优化协同创新中心, 河北 石家庄 050031
高温硫化硅橡胶具有优良的电气性能、 机械性能、 憎水性而广泛应用于特高压输电线路, 但亦会受外界环境的影响而老化, 其抗紫外老化性能受到关注。 课题组模拟户外紫外辐射环境, 设计搭建了可调式紫外辐射加速老化试验箱, 对A、 B两个厂家的高温硫化硅橡胶样品进行了紫外辐射(0, 500和1 000 h)加速老化实验, 重点对辐射前后的试样进行X射线光电子能谱全谱扫描和窄区谱分析、 确定元素化学位移及相对含量, 分析紫外辐射对高温硫化硅橡胶表面化学态的影响, 进而判断紫外辐射加速高温硫化硅橡胶老化机制。 结果表明: 高温硫化硅橡胶主要元素为O1S, C1S, Si2p, 其中O1S主要以O—Si—O(532.4 eV)的形式存在, 紫外辐射后, 拟合分峰观察到534 eV的—OH的小峰, 积分面积随辐照时间延长而增加; C1S为C—H, C—C(284.8 eV)或C—O(286.3 eV), 随着辐射时间的延长, C—H和C—C结合能峰积分面积减小, C—O结合能峰的积分面积略微增加; Si2p为Si—C(102.39 eV), 紫外辐射后新增SiOx(x=3～4)结合能峰(103.6 eV)且积分面积随辐射时间延长而增加。 分析认为紫外辐射加速老化的机理是紫外线切断硅橡胶中键能较低的部分Si—C, C—C和C—H键, 裂解后的自由基可相互结合发生交联反应形成SiOx(x=3～4); 辐射产生高活性的臭氧氧化自由基生成—COOH。 XPS技术能够探究高温硫化硅橡胶的表面化学态从而促进其老化机理的研究。
X射线光电子能谱 高温硫化硅橡胶 紫外辐射加速老化 微观机制 X-ray photoelectron spectroscopy High-temperature vulcanization silicone rubber Ultraviolet radiation accelerated aging Micro mechanism
1 昆明理工大学材料科学与工程学院, 云南 昆明 650093
2 河北地质大学宝石与材料工艺学院, 河北 石家庄 050031
3 南京电气(集团)有限责任公司, 江苏 南京 210046
高温硫化(HTV)硅橡胶复合绝缘子广泛应用于特高压输电线路, 其抗紫外老化性能越来越受到人们的关注。 采用自行设计的可调式紫外老化试验箱对两个厂家的高温硫化硅橡胶样品进行了紫外辐照(0, 500和1 000 h)加速老化实验, 辐照光波长范围为320～750 nm。 对辐照前后试样进行傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)测试, 分析谱峰的变化与试样(表面)官能团的关系, 辅以扫描电子显微镜(SEM)和憎水性、 体积电阻率的测试来研究HTV硅橡胶的老化机理。 结果表明: 高温硫化硅橡胶FTIR全谱图中1 260 cm-1处Si—CH3反射峰和800 cm-1附近Si—(CH3)2反射峰强度随辐照时间的增加而逐渐减弱, 1 000～1 100 cm-1处的Si—O—Si反射峰强度随辐照时间的增加先减弱后增强; 扫描电镜观察到辐照后的样品表面出现大颗粒和坑洞、 粗糙度变大, 其主要元素O, Si和Al重量百分比略增加; 喷水分级法在表面形成的水珠随着样品辐照时间的延长由均匀分布变得不均匀且出现合并, 憎水性有明确下降; 体积电阻率略微降低。 分析认为: 辐照后紫外线切断了HTV硅橡胶部分Si—C, C—C和C—H键, 对称排列的非极性甲基基团—CH3从硅氧主链上脱落, 减弱了对主链强极性的屏蔽作用, 使Si—O—Si峰强度减弱, 且少量侧链被氧化, 形成C—O和—OH(COOH); 而主链之间因裸露出来的自由基—Si·发生进一步的交联反应, 使得Si—O键相对含量增加, 使Si—O—Si峰强度再增强。 二方面结果均导致高温硫化硅橡胶表面极性增强, 憎水性下降。 水本身具有微弱的电离, 憎水性下降的高温硫化硅橡胶易吸收空气中的水使其表面载流子浓度增加体积电阻率略有下降。 通过红外光谱分析, 紫外线是通过切断高温硫化硅橡胶表面的部分Si—C, C—C, C—H键, 使其生成新的自由基并发生交联和氧化而使其老化的。 红外光谱的应用对于高温硫化硅橡胶复合绝缘子老化研究及其在特高压输电线路上的挂网应用均具有重要意义。
高温硫化硅橡胶 紫外辐射加速老化 傅里叶变换红外光谱 扫描电子显微镜 憎水性 体积电阻率 High temperature vulcanization silicone rubber Ultraviolet radiation accelerated aging Fourier transform infrared spectroscopy Scanning electron microscope Hydrophobicity Volume resistivity 光谱学与光谱分析
2020, 40(4): 1063
1 西安理工大学 自动化与信息工程学院, 西安 710048
2 西安理工大学 机械与精密仪器工程学院, 西安 710048
3 西安高斯激光科技有限公司, 西安 710032
精准定位激光束焦点位置是提高激光雕刻、切割、焊接等加工精度的重要基础，而传统测量方法不适用于自动寻找强激光焦点。基于激光烧蚀金属后等离子发光含大量紫外谱线的原理，以日盲的氮化镓肖特基光电二极管为传感器，设计了以304不锈钢靶材为耗材的红外强激光束自动寻焦方法及其装置。该方法与共聚焦显微镜检测平均烧蚀坑深的方法相比，当以脉冲宽度100 ns、重复工作频率20 kHz、平均功率10 W的1064 nm光纤激光雕刻机为实验对象时，二者定焦位置相差24 μm。
强激光 焦点 紫外辐射 等离子体 氮化镓 high-power laser focus ultraviolet radiation plasma GaN 强激光与粒子束
2019, 31(9): 091006
西藏大学太阳紫外线实验室, 西藏 拉萨 850000
地面太阳光谱记录了太阳光经历大气层的烙印与信息, 为大气环境、 生态保护等研究提供实地依据。 西藏高原空气稀薄, 地面太阳辐射超强, 观测西藏地面太阳光谱为太阳能利用提供实地数据。 文章较系统地报道了西藏地面太阳光谱的实地观测结果, 为相关高原科学研究提供高精度数据。 利用RAMSES光谱仪、 CMP6太阳总辐射仪和NILU-UV太阳紫外辐射仪对西藏不同地区、 不同季节太阳光谱、 太阳总辐射和太阳紫外线进行了全方位的实地观测研究。 观测研究了高海拔的西藏拉萨和那曲以及低海拔的北京和成都的光谱特征; 研究了拉萨二分二至当地正午（北京时间13:55时）太阳光谱观测结果; 对西藏地面光谱与AM1.5和AM0标准光谱进行了对比研究。 观测研究了西藏拉萨和那曲太阳总辐射、 太阳紫外线强度特征。 研究发现拉萨夏季可见和红外区光谱光强度甚至超过AM0光谱相应波长的强度, 即: 拉萨地面可见光和红外光强度偶尔超过大气层顶部的相应波长光强, 是由部分云的反射增量所致; 拉萨光谱谱峰出现在波长476.6 nm左右, 在2017年的夏至观测到的最大值为2.331 W·m-2·nm-1。 然而, 对太阳紫外线（280～400 nm）光谱的观测发现地面太阳紫外区的光谱强度总是明显低于AM0光谱相应区光强, 表明短波的紫外光被大气臭氧有效吸收。 虽然拉萨海拔3 680 m, 但通过对拉萨当地正午太阳紫外光谱分析发现拉萨地面波长小于300 nm的太阳紫外光谱强度几乎为零, 表明波长小于300 nm的太阳紫外线被大气层吸收, 没有到达地面。 同时, 研究了西藏高海拔太阳光谱与北京、 成都低海拔太阳光谱特征, 揭示了各地大气成分、 含量等诸多信息。 报道了2010年7月—2013年12月期间西藏太阳总辐射的观测结果; 结果显示拉萨当日太阳总辐射最大值中约18%超过了太阳常数（1 367 W·m-2）。 观测发现拉萨太阳总辐射瞬时最大值达到了1 756.09 W·m-2（2011年6月24日）。 报道了2008年7月—2013年12月期间西藏太阳紫外线的观测结果; 结果显示拉萨和那曲UVA日最大值平均值约为67 W·m-2, UVB日最大值平均值约为5.1 W·m-2; 拉萨和那曲当日太阳紫外线A和紫外线B最大值变化趋势保持了很好的一致性, 在5年多的观测期间紫外线强度没有出现明显的增强或减弱趋势。
西藏 太阳光谱 太阳总辐射 太阳紫外辐射 Tibet Solar spectrum Global irradiance Solar UV irradiance 光谱学与光谱分析
2019, 39(6): 1683
西藏大学太阳紫外线实验室,西藏 拉萨 850000
利用NILU-UV紫外辐射探测仪,在2015年1月至2016年12月期间,对西藏拉萨太阳紫外辐射及其影响因子(云、臭氧等)进行观测。结果显示,观测期间紫外辐射 平均日剂量为1.24 MJ·m-2·d-1,其中夏季最高,为1.57 MJ·m-2·d-1,冬季最低,为0.87 MJ·m-2·d-1。 拉萨当地正午时分(05:25～06:25 UTC)平均紫外线指数为8.34,夏季平均值达到11.53,冬季为5.02。紫外线指数瞬时最大值为20.78,紫外辐射日剂量 最大值为2.58 MJ·m-2,两者均出现在2016年8月。夏季拉萨云况变化复杂,出现云增强地面紫外辐射的现象。观测期间拉萨当地正午小时平均 臭氧柱总量为264.2 DU,臭氧含量变化幅度不大。
太阳紫外辐射 拉萨 紫外线指数 臭氧 solar UV radiation Lhasa UV index ozone
