由于重力和向上气流的作用, 高速摄影显示较大的雨滴在降落过程中表现为一底部扁平、顶部圆滑的非球形对称体, 已有的模型中BC模型(由Beard和Chuang提出)被认为能准确描述雨滴的形状。本文利用沿降落方向旋转对称的扁椭球体和均匀球体模拟降落中的雨滴, 扁椭球体的短轴(旋转轴)与BC模型的相等, 长轴通过与BC模型截面积等效法确定; 利用T矩阵方法研究了水平取向的旋转扁椭球体和BC雨滴模型的散射特性, 利用Mie理论计算了均匀球的散射特性, 比较了半径分别为2 mm和3 mm大小的三种雨滴模型对94 GHz电磁波斜入射时的单次散射相矩阵, 以及对频率为30 GHz~100 GHz电磁波的单次散射反照率, 最后讨论了半径为0.5 mm~3.5 mm雨滴对35 GHz和94 GHz的后向散射函数。计算结果表明, 利用均匀球模拟雨滴将带来较大误差, 而利用截面积等效的旋转扁椭球体模型可以较好地模拟雨滴的散射特性。

本文采用微波快速加热法, 利用柠檬酸钠还原氯金酸的原理, 成功还原出粒径从10nm到60nm的酒红色金溶胶。我们用此加热法对比不同加热时间以及不同还原剂的用量条件下制备出的多种粒径金溶胶, 并用吸收光谱、透射电镜和拉曼光谱对其SERS活性进行表征, 选择R6G、4-MBA和结晶紫作为探针分子对其进行SERS活性研究。结果表明, 随着加热时间或还原剂量的增加, 金纳米粒子的粒径会逐渐减小, 在适宜加热时间与还原剂用量的条件下所制备的纳米金溶胶稳定性较好, 将其浓缩后是一种非常有效的SERS活性基底。微波加热方法简单、价格低廉, 此种胶体可作为理想的SERS活性基底进行批量制备与应用。

首先将巯基DNA分子与金纳米粒子偶联, 并用琼脂糖凝胶电泳分离出含不同DNA分子数目的金纳米粒子, 最后将修饰有互补DNA链的Au纳米粒子进行组装, 得到组装体(五聚体)。透射电子显微镜(TEM)研究表明, DNA-Au纳米组装体被成功地获得; 表面增强拉曼光谱(SERS)研究表明, 与未组装的金纳米粒子相比, DNA-Au纳米组装体具有更强的SERS活性。

本文提出了一种快速简单制备的双共振基底用于SERS检测, 该多层结构的纳米粒子间的区域表面等离子体以及光栅与介质间激发的表面等离子体极化激元产生耦合, 导致了区域电磁场的提高, 实现了SERS的增强。实验表明双共振基底的SERS强度可达到Au纳米粒子单共振SERS基底的10倍, 说明了双共振SERS基底具有很高的灵敏性。RSD结果表明双共振基底也具有非常好的重现性。

本文利用离子交换技术结合后续处理过程在玻璃基质中引入Ag纳米粒子, 首先通过Ag+交换把Ag+引入到载玻片中, 再结合进一步的K+交换或后续热退火处理使Ag+还原成Ag纳米粒子。分别采用吸收光谱和扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)对所制备的Ag纳米粒子进行光学性质和表面形貌的表征。为了研究Ag纳米粒子的表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS)活性, 我们分别以含Ag纳米粒子的载玻片和不同浓度的罗丹明6G(R6G)溶液作为基底和探针分子进行了拉曼光谱测试, 基底呈现良好的增强效果。根据表面增强拉曼光谱的测试结果, 给予相应的分析和解释。

利用高压原位拉曼光谱技术研究了非静水条件对CeO2纳米八面体高压结构相变的重压影响。研究表明: 在非静水条件下(无传压介质), 当压力达到26 GPa时, CeO2纳米八面体发生由立方萤石型结构到正交α-PbCl2型结构的可逆结构相变, 相变压力低于相应的体材料(30 GPa)。相反, 在准静水压条件下, CeO2纳米八面体的相变压力为33 GPa, 高于其体材料。研究表明, 实验条件对CeO2纳米八面体结构稳定性具有重要影响。

利用滴涂法制备聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜, 分别以载玻片、铜片、聚四氟乙烯(PTEF)为衬底研究衬底、退火时间和退火温度对PVDF薄膜结晶行为的影响。实验表明PVDF在PTEF基体上更容易结晶, 这是因为PTEF是非极性基体, PVDF分子链运动在界面不受限制, 能够充分地重排, 利于晶体的生长; 延长退火时间, PVDF分子链能够充分进行重排, 形成规整的结构, 提高结晶性; 同时提高退火温度也有利于PVDF薄膜的结晶。另外, 基体作用、退火时间和退火温度不会改变PVDF晶体结构, 但会不同程度地影响α和β相的含量。

我们将四片布拉格体光栅技术集成到单光栅拉曼光谱仪中, 并且成功地探测到2至19层二硫化钼(MoS2)的层间剪切模和层间呼吸模。我们根据对称性分析和偏振拉曼的结果对所有观察到的模式进行了指认。同时, 我们利用简单的“单原子线性链”模型得到了适用于任何二维层状晶体材料层间振动模的频率随层数变化关系的解析形式。根据此模型, 我们发现层间弱范德瓦耳斯力作用决定了剪切模和呼吸模的频率随层数的变化。我们将此结果推广到ABC堆垛的多层石墨烯材料, 发现光学衬度方法无法鉴别的AB和ABC型石墨烯可以利用能否观察到剪切模来加以鉴别。此研究结果也提供了准确地确定二维层状材料的厚度的一种新方法, 为一般二维层状材料基本性质和器件应用方面的研究奠定了基础。

在室温条件下, 利用金刚石对顶砧高压技术, 对叠氮化钡进行了原位高压拉曼光谱研究, 采用红宝石荧光压标测压, 实验的最高压力为10 GPa。实验压力范围内拉曼光谱随压力增加发生了丰富的变化。由于多处拉曼峰的出现和消失并伴随频移有拐点, 我们判断叠氮化钡在3 GPa左右时发生了第一次结构相变; 随着压力继续增加, 在3.5 ~ 6.5 GPa范围内拉曼光谱仍不断变化, 我们判断可能是相变或者是N = N = N键角和两个键长的非对称压缩导致的; 压力继续增加, 在8 GPa左右, 多处新峰出现和峰的劈裂表明又发生了一次结构相变, 并且判断叠氮化钡向着更复杂的结构转变。通过实验可以确定, 实验压力范围内N = N = N离子并未被破坏。其实验结果有待高压同步辐射实验的进一步确认。

采用种子生长法制备了不同长径比的金纳米棒, 并通过金硫键的结合在其表面包覆半胱氨酸分子。利用紫外-可见吸收光谱仪, 扫描电子显微镜以及拉曼光谱仪等对样品进行分析和表征。实验结果表明金纳米棒产率较高, 且一致性较好。表面修饰后的金纳米棒的纵向吸收峰发生蓝移, 表明半胱氨酸分子与金纳米棒的结合有助于溶液分散性的提升。以结晶紫为探针分子, 随着金纳米棒长径比的增加其拉曼增强效果变强。进一步分析发现, 修饰后的金纳米棒的表面增强拉曼光谱的增强效果并未受到影响。通过金纳米棒与半胱氨酸分子牢固的结合, 一方面可以提高金纳米棒溶液的分散性与稳定性; 另一方面半胱氨酸分子可为金纳米棒修饰其它有机官能团提供了一个牢固的桥梁, 有效地拓展了金纳米棒的应用方向。

本文利用表面增强拉曼光谱技术对18个健康人和59个肺癌患者的唾液样本进行检测, 发现肺癌患者唾液比正常人唾液谱线相对强度整体变弱, 集中反映在蛋白质分子和核酸分子结构的变化。用主元分析(PCA)和线性判别(LDA)方法, 对两组数据进行降维和分类, 其灵敏度为83.1%, 特异性为83.3%, 准确度为83.1%。研究结果表明, 表面增强拉曼光谱技术有可能成为一种新型的肺癌诊断工具。

本文利用阴离子型界面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和阳离子型界面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)形成DTAB/SDS离子对双亲分子, 通过制膜、超声振荡与挤压等程序制备出阴阳离子液胞, 并利用动态光散射技术探讨不同比例的胆固醇添加对液胞稳定性的影响。研究结果表明, 添加胆固醇可以明显增强DTAB/SDS阴阳离子液胞的物理稳定性; 但胆固醇添加量小于35mol%时并不足以使系统内的阴阳离子界面活性剂全部转换为稳定的液胞而有结晶物产生; 当胆固醇添加量更少(10mol%)时能稳定存在的液胞数量更少, 所以计数率明显下降。由这些结果可以推论胆固醇与阴阳离子界面活性剂在液胞的双层膜中是以固定比例排列存在, 从而可以维持液胞的稳定性, 因此胆固醇添加量较高时液胞稳定性较佳。

本工作为鉴别黑色签字笔添改字迹变造文件提供一种无损、便捷、有效的检验方法。拉曼光谱检测变造字迹实验, 并根据黑色签字笔书写色料类型的不同, 分别说明不同情况的字迹添改。拉曼光谱技术能够有效检验出使用不同签字笔添改的笔画, 但用炭黑型签字笔添改炭黑型签字笔书写字迹除外。拉曼光谱技术应用于添改字迹的鉴别有方法简单, 易操作的特点。

在pH=7.0及不同温度下, 利用荧光法、同步荧光法和紫外-可见吸收光谱研究了吖啶橙和明胶蛋白质的相互作用。荧光猝灭可分为静态猝灭和动态猝灭两种方式。通过实验可知吖啶橙与明胶属于静态荧光猝灭; 得不同温度下的反应猝灭常数KSV(288 K:7.831×103 L/mol; 303 K:6.908×103 L/mol; 318 K:5.777×103 L/mol), 且用同步荧光技术考察了吖啶橙对明胶蛋白质构象的影响。

本文采用傅里叶红外光谱法分别对几种西药阿莫西林胶囊、利君沙片、吗丁啉片、 康必得片样品进行了检测鉴别分析。由于西药的有效成份明确, 分子结构确定, 各分子基团的振动红外光谱谱峰具有明显的对应特征, 故而快速检测鉴别出各组西药样品中均有假药存在, 而且检测出这些假药均是由一种制药的辅料——糊精所制成。

基于广义米理论(GLMT), 利用偏心球粒子模型模拟了单核生物细胞, 研究了单核细胞对圆高斯激光光束的散射特性。数值计算了圆高斯光束沿任意方向入射时, 不同入射角度、不同束腰半径、不同内核与细胞粒径大小比值等因素对粒子散射强度角分布的影响, 并与平面波入射情况进行了比较。

本文采用傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)对广西不同来源马鞭石斛药材进行红外光谱指纹图谱鉴别, 获得了12批广西不同来源马鞭石斛药材的红外指纹图谱, 建立了广西马鞭石斛药材红外指纹图谱。实验结果表明, 在12批马鞭石斛药材粉末的红外光谱图中, 有7个共有峰, 分别位于3384 cm-1, 2932 cm-1, 1628 cm-1, 1420 cm-1, 1244 cm-1, 1020 cm-1, 861 cm-1。本实验方法专属性强, 方便可行, 可用于广西不同来源马鞭石斛药材的鉴定和识别。

高光谱成像技术作为一种高效无损的检测方法, 根据不同的物质成分在光谱上表现出不同的光谱信息, 可以从图像上方便的鉴定出物质成分组成。本文分别利用可见光高光谱与红外高光谱成像技术对一幅古画进行颜料光谱成像, 通过最小噪声分离(MNF)、纯净像元提取(PPI)、光谱特征拟合方法(SFF), 与标准波谱库匹配, 识别出该幅古画所用颜料成分主要由: 朱砂、石青、白云母和金云母等组成, 匹配度分别为: 0.76, 0.57, 0.62, 0.89。实验表明: 利用高光谱成像技术不但可保存图像信息, 物质成分波谱信息, 还可还原受污染区域, 为以后深层次研究提供详实资料。

以肝素钠为碳源, 采用水热法一步制备了表面功能化的荧光碳纳米点。利用透射电镜、红外光谱、光电子能谱及荧光发射光谱对其形貌、结构和光致发光性质进行了测试分析。研究结果表明, 碳纳米点具有较为均一的尺寸和较强的荧光, 并且保留了碳源中大量的官能团。制备得到的碳纳米点可应用于Cu2+的检测, 显示了其作为离子传感器材料的潜在应用价值。

(非弹性) 光散射现象的发现、研究和应用已有八十余年的历史, 所涉及的过程, 特征量, 及由此关系到的物理概念、各种图像特别的繁多; 想要统一、规范它们似乎难以达到。但对已成熟的, 如: 光散射(包括非弹性、弹性); 选择定则; 虚态; 散射截面; 相干性; ‘和’、‘差’频; 波数、波矢、偏振和模式等概念还是可以给出完好的解说和认识的。该文给出了上述概念的物理内容, 尽可能的给出相应的图像, 以便获得明白的结论。