利用蒙特卡罗方法研究了二氧化硅粉尘层对无限窄准直光束的反射和透射特性，根据Mie理论计算了单次散射相函数,并利用其对光子散射方向进行了抽样，分析了消光系数和粒子尺寸对粉尘层反射和透射特性的影响，对于浓度较大的粉尘层，激光在传输过程中，其光斑的大小和形状将对散射特性产生影响，将无限窄准直光束入射情况下的散射函数作为脉冲响应，与有形激光光束进行卷积，得到有形激光束入射情况下的多次散射特性，研究了高斯形和圆盘形两种激光光束入射时，光斑形状和大小对散射特性的影响。

衍射层析理论揭示了物体的散射场分布与物体的散射势之间存在傅里叶变换关系。基于衍射层析理论,提出一种反演未知折射率的浮游植物及其它弱散射颗粒粒径的方法。利用单波长、大角度范围内的散射光分布信息,通过傅里叶变换得到颗粒散射势的二次投影函数,进而获得颗粒粒径。进行数值仿真实验,并针对不同的测量角度范围、测量角度分辨率进行比较分析,结果表明:本文所开发的粒径反演算法可以通过测量大角度散射光分布,在适度噪声存在的情况下,准确反演与入射光波长相比拟的单个弱散射球形颗粒粒径。这一方法可用于测量未知折射率的浮游植物及其它微小颗粒粒径。

本文主要研究了Au-Si球型壳层纳米颗粒在电磁波作用下的散射行为,并将其与实心Au球、空心Au球、实心Si球和空心Si球的光散射行为进行了对比。利用Mie散射理论计算得出Au-Si球型壳层纳米颗粒在外加电磁波作用下的各阶电响应和磁响应,观察壳层结构的几何参数对电偶和磁偶共振峰位置的影响,并进一步研究Au材料中的电偶响应与Si材料中的电偶(磁偶)响应之间的耦合关系,找到其中的耦合规律。通过对单个球型壳层纳米颗粒散射行为的研究,为利用该颗粒周期性排列制备具有特殊电磁性质的人工特异材料提供理论指导。

邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯是三种最常用的塑化剂,由于结构以及形态较为相似,使得其检测和分析比较困难。本文首先利用Gaussian03软件使用DFT三参数混合方法基于基组3-21G优化出了三种常用塑化剂邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯以及邻苯二甲酸二乙酯的空间结构,得到了理论拉曼光谱并对其特征频移及其振动模式进行了指认。同时实验测量了这三种常用塑化剂的分析纯级样品拉曼光谱并与其理论拉曼光谱分别做了对比,显示出很好的一致性。最后对三种常用塑化剂的晶格结构进行了分析与讨论。

在恒温条件下(80℃)加热硝酸银和柠檬酸三钠混合液制得纳米银胶。将混合液66 mL分别加热60,90,120,150,180和210分钟制得六个不同时间的纳米银胶样本。用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计对上述6个样品进行检测,通过UV-Vis吸收光谱分析了纳米银胶中纳米银颗粒的粒径和粒径分布变化情况。同时使用激发光波长为785 nm的便携式拉曼光谱仪,以结晶紫(1×10^-6 mol/L)作为探针分子对加热不同时间的纳米银胶进行近红外表面增强拉曼散射(NIR-SERS)活性研究。最后分析了激光功率和银粒子浓度对结晶紫NIR-SERS光谱的影响。

表面增强拉曼光谱(SERSp)技术是一种新兴的分析检测技术,由于其对样品分析灵敏度高、检测时间短以及样品所需量小等优点,近年来该技术已在生物医学,化学等领域得到广泛的应用,同时表面增强拉曼散射(SERS)基底的制备已成为该领域的研究热点。本文主要对三种以银纳米粒子(AgNPs)的SERS效应为基质的拉曼活性基底:毛细管-AgNPs,二氧化钛-AgNPs和滤纸-AgNPs进行比较研究。首先分别用三种基底对罗丹明6G(R6G)分子进行拉曼光谱采集及分析,找出三种SERS基底相应的最佳制备条件。最后用这三种最佳条件下制备的SERS基底对同一个健康人血清进行拉曼光谱检测,并对结果进行分析比较。初步结果:三种SERS基底都是可靠的和实用的;二氧化钛-AgNPs基底灵敏度相对较高,但制备过程较复杂;滤纸-AgNPs基底灵敏度其次;毛细管-AgNPs基底及滤纸-AgNPs基底的制备均较为简单。因此,从实用角度考虑,滤纸-AgNPs基底比较适合血清的表面增强拉曼光谱检测与分析。

利用离散偶极近似(Discrete Dipole Approximation,DDA)方法系统研究ITO/Ag、CdS/Ag、和ZnS/Ag纳米核壳结构的消光特性。研究结果表明,银纳米核壳的表面等离子体共振吸收峰位置随周围介质折射率和颗粒核壳比的增大逐渐红移;且当核壳比相同时,较大球径纳米核壳的消光峰位置处在长波长处。研究亦发现,银壳与化合物之间存在显著的电子迁移现象,相同球径的银表面电子密度降低程度由高到低为CdS/Ag、ZnS/Ag、ITO/Ag。

基于表面波散射原理,本文研制了表面光散射法表面张力实验系统。利用标准参考物质纯水和乙醇对实验系统的可靠性进行了检验,并标定了散射角度。结果表明:新系统测量的两种物质的表面张力实验结果与标准数据的偏差为0.1 mN·m^-1,散射角度约为0.2 °。利用新的表面光散射法表面张力实验系统,对质量分数为4%~16%的PEG1000、PEG2000、PEG4000、PEG6000、PEG8000水溶液的表面张力进行了实验研究,结果表明:PEG水溶液的表面张力随着PEG质量分数的增大有减小趋势,且PEG水溶液的表面张力与PEG本身的聚合度无关;PEG4000和PEG6000水溶液具有较大的表面张力,可以作为潜在的诱导蛋白质结晶的沉淀剂。

吡啶硫酮锌(ZPT)是一种低毒生物抑菌剂,被用于去屑洗发水和船舶油漆的原料,但近年来的研究表明它也是一种潜在的有害物质,容易诱发人体过敏性接触性皮炎和鱼的畸变。本文首次采用拉曼光谱法和红外光谱法对ZPT进行表征,确定ZPT在 361~366 cm^-1,422~427 cm^-1,587~591 cm^-1,825~828 cm^-1,1035~1037 cm^-1,1219~1220 cm^-1,1543~1547 cm^-1 和1599~1601 cm^-1具有拉曼特征光谱,并基于此建立快速定性检测洗发水样品中ZPT的方法。我们同时采用电感耦合等离子体光谱法和高效液相色谱法进行锌含量和ZPT含量的测定,检测结果证明了拉曼光谱鉴定法的可行性。本研究为ZPT的快速检测提供了新的技术方法。

实验测量了柠檬酸分子的拉曼与红外光谱,利用密度泛函B3LYP方法和6-311G(d,p)基函数组,计算了柠檬酸分子的平衡构型、振动频率、拉曼和红外强度,并利用GAR2PED程序得到了各振动模的势能分布,从而对其振动频率归属做出了全面指认。同时分析了分子间的氢键对光谱的影响。

本文利用显微共焦拉曼光谱仪和傅里叶变换拉曼光谱仪,结合微聚焦X射线荧光光谱仪,对广州发掘出土的清代中期的彩绘瓷片进行了测试,分析了彩绘瓷上红色、蓝色、黄色、绿色、粉红色和黑色颜料以及彩绘上的腐蚀物。研究表明,红色颜料的着色剂为赤铁矿(α-Fe₂O₃),其颜色亮度的变化与其晶体晶格结构的变化有关,黄色颜料并不属于锑黄,而是铅锡黄Ⅱ型,样品5蓝色颜料是钴蓝(CoO·Al₂O₃),黑色颜料是氧化锰(MnO),彩绘的腐蚀物主要为碳酸铅、磷酸铅、炭黑等。其结果,对彩绘瓷器的保存与保护提供了一定的依据。

本文利用CS与TPP的交联作用包覆QT制备CS-QT-TPP纳米颗粒,并以动态光散射研究QT浓度、CS分子量及CS/TPP重量比对所得纳米颗粒粒径与Zeta电位的影响。结果表明,QT浓度由0.15 mg/mL升至0.45 mg/mL时粒径增大,而继续升至0.75 mg/mL时粒径稍微减小;CS分子量越高,粒径越小;而CS/TPP重量比对粒径则无明显影响。CS-QT-TPP纳米颗粒粒径介于711~759 nm之间。CS分子量较低时表面电位较小,而QT浓度与CS/TPP重量比则对Zeta电位无明显影响,CS-QT-TPP纳米颗粒表面均带正电,介于25.7~39.8 mV之间。因此,QT浓度为0.75 mg/mL、CS高分子量为380 kDa及CS/TPP重量比为3/1时制备CS-QT-TPP纳米颗粒最佳。

本文采用傅里叶变换红外光谱和二阶导数谱分析方法,首次对不同产地的壁虎药材进行了测定分析,得到壁虎药材红外光谱指纹图谱的共有模式。结果表明,不同产地壁虎药材的红外光谱相似程度较高,差异主要表现在峰位的细微变化和峰的相对强度方面,1800～400 cm^-1为该药材的红外光谱指纹区。壁虎药材的红外光谱指纹图谱鉴别特征明显,稳定性、重现性较好,可作为该药材快速鉴别和质量整体性评价的一种新方法。

在303~393 K 的温度范围内,分别测定聚四氟乙烯 F-C-F 弯曲振动模式(δ_CF2(PTFE))的一维红外光谱、二阶导数红外光谱、四阶导数红外光谱和去卷积红外光谱。研究发现:640 和 620 cm^-1 附近的吸收峰归属于 F-C-F 面外摇摆振动模式(ω_CF2-A 和 ω_CF2-B),550 cm^-1 附近的吸收峰归属于 F-C-F 剪式振动模式(δ_CF2),而 500 cm^-1 附近的吸收峰则归属于 F-C-F 面内摇摆振动模式(ρ_CF2)。最后研究了聚四氟乙烯二维红外光谱。研究发现:随着测定温度的升高,δ_CF2(PTFE)吸收强度变化快慢的顺序为:550 cm^-1(δ_CF2)> 500 cm^-1(ρ_CF2)> 620 cm^-1(ω_CF2-B)> 640 cm^-1(ω_CF2-A)。本项研究拓展了二维红外光谱技术在聚四氟乙烯材料热变性的方面的研究范围。

利用傅里叶变换红外光谱技术结合主成分分析(PCA)及系统聚类分析(HCA)对不同葡萄品种苗的叶片进行鉴别研究。结果表明五个不同葡萄品种苗红外光谱整体相似,但在1800~750 cm^-1范围内吸收峰的位置、峰形及吸收强度有一定差异。选取该范围内的二阶导数光谱数据做主成分分析和聚类分析,前三个主成分累计贡献率达到94.9%,其分类正确率达100%;而聚类分析,其正确率达到96%。结果表明傅里叶变换红外光谱结合统计方法能够很好地鉴别五个不同品种的葡萄苗,有望发展成为鉴别农作物品种的有力手段。

滤波器是通信中一种重要的器件，相移光纤光栅因其显著的滤波特性,可作为带阻滤波器应用于密集波分复用系统，实现光信号的解调。影响相移光纤光栅滤波特性的因素有很多，通过相移光纤光栅的耦合模理论分析，并利用MATLAB语言编程计算出相移光纤光栅的单波长、双波长和多波长滤波反射谱。结果发现：光栅参数的变化会使相移光纤光栅滤波特性发生改变；当进行双波长滤波时，反射谱将随着相移点位置由内向外的改变而向内塌缩；多波长滤波时，相移点位置不同可分别出现多透射窗口和超宽矩形透射窗口。

应用回流浸渍法对非晶的纳米多孔Al₂O₃薄膜进行掺杂,制备了非晶的Al₂O₃:Ce薄膜。用场发射扫描电子显微镜观察了样品掺杂前后的形貌,且从EDS结果可以看出薄膜中铈的含量是随着掺杂液浓度的增加而增加的。X射线光电子能谱(XPS)表明Al₂O₃:Ce薄膜中有三价的铈离子形成。Al₂O₃:Ce薄膜的光致发光谱和激发谱与掺杂前相比明显发生了变化,且发射谱中出现了双峰结构,峰位分别位于380 nm和400 nm,本文分析讨论了掺杂前后光谱发生变化的原因和发光机制。另外,比较了不同浓度下掺杂的Al₂O₃:Ce薄膜的光致发光谱,得出随掺杂液浓度的增加光致发光强度呈先增加后减小的趋势,且最佳掺杂浓度为0.2 mol。

采用二维荧光相关光谱技术有效地对严重重叠的蒽、芘混合溶液的荧光峰进行解析。为了实现上述研究目标,设计并配置了9个蒽、芘混合溶液。采集了蒽、芘单组份以及两种物质混合溶液的常规一维荧光谱,研究了其荧光特性,并进行对比、分析。在此基础上,以混合溶液中蒽和芘的浓度为外扰,构建二维荧光相关同步谱和异步谱。结果表明:在同步谱上出现6个较强的自相关峰,位置分别在373 nm、379 nm、391 nm、401 nm、413 nm和425 nm处;依据未被覆盖的蒽在425 nm的处荧光与各波长处荧光交叉峰的正负,指出379 nm、401 nm和452 nm处的荧光峰来自蒽,而373 nm、391 nm和413 nm处的荧光峰来自芘。同时,又根据相关异步谱交叉峰的有无,进一步确认和验证了混合溶液中各荧光峰的来源。该方法为解析农业环境中多种污染物的光谱特征提供理论和实验基础。