蛇纹石混凝土具有优异的中子屏蔽性, 国外已将其广泛用于核工业及医疗行业屏蔽中子辐射。我国核事业发展迅速、蛇纹石矿产丰富, 本应对蛇纹石混凝土有大量研究及应用, 但事实上, 蛇纹石混凝土在我国不仅研究较少, 其应用更是远不及国外。基于此, 本文归纳了蛇纹石骨料特性, 对比了三种蛇纹石亚类骨料的物理性质、粒形特征和化学成分, 详细阐述了蛇纹石骨料对混凝土性能的影响, 并分析了当前蛇纹石混凝土研究存在的不足之处, 梳理了蛇纹石混凝土应用现状。最后, 为促进蛇纹石混凝土在我国的进一步研究与应用, 对该领域未来发展进行展望。

采用微下拉法生长了不同掺杂浓度(0.25%,0.50%,0.75%,1.00%，原子数分数)的Nd∶CaYAlO4单晶光纤。通过X射线衍射测试了单晶光纤晶体结构，结果表明晶体结构为四方晶系。测试了Nd∶CaYAlO4单晶光纤的室温偏振吸收和荧光光谱，测试样品在807 nm附近有很强的吸收。其中，1.00%Nd∶CaYAlO4的吸收最强，在σ偏振方向的吸收系数为4.20 cm-1，π偏振方向的吸收系数为4.06 cm-1。1.00%Nd∶CaYAlO4单晶光纤最强发射峰在σ和π偏振下都位于1 080 nm，σ偏振方向的发射带宽为17.7 nm，π偏振方向的发射带宽为17.8 nm。0.25%、0.50%、0.75%、1.00%掺杂浓度的Nd∶CaYAlO4单晶光纤4F3/2能级的荧光寿命分别为129、133、135和140 μs，未观察到浓度猝灭。结果表明Nd∶CaYAlO4单晶光纤是有潜力的超快激光增益介质。

选取湖北蕲春、江西弋阳、陕西汉中三个产地蛇纹石骨料(以下简称湖北、江西、陕西蛇纹石骨料), 通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TG)对蛇纹石骨料防中子辐射性能和在高温下的结构稳定性进行了研究。结果表明: 湖北、江西、陕西蛇纹石骨料结晶水含量分别为6.89%、12.55%、12.50%(质量分数), 其中江西和陕西蛇纹石骨料结晶水含量高, 对防中子辐射更有利; 粒径为(10, 16］和(16, 20］ mm的湖北蛇纹石骨料在500 ℃时出现热爆裂行为, 其热重损失值分别为12.62%、24.72%。由于陕西蛇纹石骨料含有水镁石, 在温度为300~500 ℃时水镁石热分解脱水, 使骨料在500 ℃热重损失值达到2.75%~4.04%; 江西蛇纹石骨料在500 ℃时热重损失值最大为2.26%, 且无热爆裂行为和无水镁石的影响, 其高温结构稳定性较好, 是三个产地中性能最佳的蛇纹石骨料。本文提出的不同粒径蛇纹石骨料高温下结构稳定性的测试方法, 对推进国产蛇纹石骨料在核电反应堆、散裂中子源、核聚变材料辐照设施中的可维护测试单元等防中子辐射混凝土工程应用中具有一定指导意义。

为了解决光学工厂低成本高精度检测光学元件厚度的实际问题, 采用像散法厚度测量技术搭建了测量系统, 并进行了理论分析和实验验证。该系统通过柱面镜引入像散形成长宽比与厚度相关的椭圆光斑, 基于实时图像处理获得元件厚度, 具有较高的测量效率, 最后使用商用玻璃平片及平凹透镜进行了测量实验。结果表明, 该系统测量不确定度在置信概率95%时小于2μm, 中心厚测量范围为25mm, 能够满足目前一般加工公差要求; 该装置操作简单、精度高、成本低, 可用于测量透明及不透明材料, 适用范围较广。该装置为企业提供了一种低成本、非接触、高精度的厚度测量方案, 适合中小型光学加工企业使用, 具有广阔的应用前景。

基于硅量子点(Si-QDs) 的全硅叠层太阳电池被认为是最有潜质的高效太阳电池之一。 目前所报道的硅量子点薄膜存在硅量子点数密度低、 缺陷多等问题, 限制了硅量子点太阳电池的光电转换效率。 微波退火(microwave annealing, MWA)被认为是一种有益于制备纳米结构材料的方法。 微波退火的非热效应可以降低形核能, 改善薄膜的微结构和光电性能。 因此, 采用磁控共溅射技术并结合微波退火工艺, 在不同的脉冲功率下制备了含硅量子点SiCx薄膜; 采用掠入射X射线衍射(GIXRD)、 拉曼(Raman)光谱、 紫外-可见-近红外分光光度计和光致发光(PL)光谱表征薄膜的物相结构及光谱特性; 研究不同脉冲功率对硅量子点数密度和性能的影响, 进而改进磁控共溅射工艺, 制备硅量子点数密度较高和性能良好的薄膜。 样品的GIXRD谱和Raman谱均显示其中存在硅量子点, 其强度先增大后减小; 通过谢乐(Scherrer)公式估算出硅量子点尺寸呈现先增大后减小的规律, 脉冲功率为80 W时尺寸达到最大(8.0 nm) 。 在Raman光谱中还观察到中心位于511 cm-1处出现硅量子点Si-Si横向光学振动模式的拉曼峰, 其强度也呈现先增大后减小的趋势; 对拉曼光谱做最佳高斯(Gauss)分峰拟合, 得出薄膜的晶化率均高于62.58%, 脉冲功率为80 W时制备的薄膜具有最高的晶化率(79.29%)。 上述分析表明薄膜中均有硅量子点的形成, 且数量先增加后减小, 脉冲功率为80 W时硅量子点数量最多。 通过测量样品的透射率T、 反射率R等光学参数, 利用Tauc公式估算出薄膜的光学带隙, 发现带隙值随溅射功率的增加先减小后增大, 在脉冲功率为80 W时最小(1.72 eV)。 硅量子点尺寸与光学带隙成反比, 说明薄膜中的硅量子点具有良好的量子尺寸效应。 通过PL光谱分析样品的发光特性, 对其做最佳高斯拟合, 发现样品中均有6个发光峰。 结合Raman光谱的分析结果, 可以得出波长位于463~624 nm的发光峰源于硅量子点的作用; 而波长位于408和430 nm的发光峰则源于薄膜内部的缺陷态, 峰位没有偏移, 但强度有变化。 根据发光峰对应的波长可计算其能带分布, 从而确定缺陷态类型: 408 nm的发光峰归因于≡Si°→Ev电子辐射跃迁, 430 nm的发光峰则归因于≡Si°→≡Si－Si≡的缺陷态发光。 还研究了硅量子点的尺寸对发光峰移动的影响。 结果表明, 随硅量子点尺寸变小(大) , 发光峰蓝移(红移) 。 综上, 溅射功率为80 W时制备的含硅量子点SiCx薄膜性能最佳。 研究结果为硅量子点太阳电池的后续研究奠定了基础。

基于多靶射频磁控溅射技术, 结合快速光热退火后处理制备了Sb掺杂Si3N4基Si量子点(Si-QDs)薄膜。采用透射电镜、掠入射X射线衍射、拉曼光谱和光致发光光谱等手段对薄膜的微结构和发光特性进行了研究, 分析了Sb掺杂对Si-QDs薄膜的微结构和发光特性的影响规律.结果表明, Sb掺杂表现出明显的诱导晶化作用.掺杂的Sb有助于Si原子在Si3N4基质中的扩散并形成Si-QDs.随着Sb掺杂量的增加, Si-QDs的尺寸逐渐增大, 薄膜的结晶率Xc有效提高, 其PL谱峰随之增强, 谱峰的半高峰宽逐渐变窄; 由于Si-QDs尺寸的增加还导致PL发光谱峰位产生红移.

采用射频和脉冲磁控共溅射法并结合快速光热退火法制备了含硅量子点的SiCx薄膜.采用掠入射X射线衍射、喇曼光谱、紫外-可见-近红外分光光度计和透射电子显微镜对薄膜进行表征.研究了脉冲溅射功率对薄膜中硅量子点数量、尺寸、晶化率和薄膜光学带隙的影响.结果表明: 当溅射功率从70 W增至100 W时, 硅量子点数量增多, 尺寸增至5.33 nm, 晶化率增至68.67%, 而光学带隙则减至1.62 eV; 随着溅射功率进一步增至110 W时, 硅量子点数量减少, 尺寸减至5.12 nm, 晶化率降至55.13%, 而光学带隙却增至2.23 eV.在本实验条件下, 最佳溅射功率为100 W.

设计了一种二极管型非制冷红外探测器的前端电路，该电路采用Gm-C-OP积分放大器的结构，将探测器输出的微弱电压信号经跨导放大器(OTA)转化为电流信号，再经电容反馈跨阻放大器(CTIA)积分转化为电压信号输出。该OTA采用电流反馈型结构，可以获得比传统OTA更高的线性度和跨导值。输入采用差分结构，可以有效地消除环境温度及制造工艺对探测器输出信号的影响。电路采用0.35 μm CMOS工艺进行设计并流片，5 V电源电压供电。Gm-C-OP积分放大器总面积0.012 6 mm2，当输入差分电压为0~5 mV时，测试结果表明：OTA跨导值与仿真结果保持一致，Gm-C-OP积分放大器可实现对动态输入差分信号到输出电压的线性转化，线性度达97%,输出范围大于2 V。

采用荧光猝灭光谱、 同步荧光光谱和紫外-可见吸收光谱， 研究了大豆苷元与人血清白蛋白（HSA）之间的结合反应。 大豆苷元对人血清白蛋白有较强的荧光猝灭作用， 猝灭机制属于静态猝灭， 并发生了分子内非辐射能量转移。 利用Stern-Volmer方程处理实验数据， 得到大豆苷元与HSA之间的结合常数KA为0.34×104(23 ℃)， 1.10×104(30 ℃)和4.36×104 L·mol-1(40 ℃)。 根据Frster非辐射能量转移理论， 求出了大豆苷元与HSA之间的结合距离为1.50 nm(23 ℃)， 1.46 nm(30 ℃)和1.42 nm(40 ℃)。 通过计算相应的热力学参数， 可知大豆苷元与人血清白蛋白的相互作用是一个吉布斯自由能降低的自发过程， 且二者之间的主要作用力类型为疏水作用力， 同时用同步荧光光谱考察了大豆苷元对HSA构象的影响。

用荧光猝灭光谱、 同步荧光光谱和紫外-可见吸收光谱研究了染料木素与人血清白蛋白(HSA)的相互作用。 结果表明染料木素对HSA的荧光猝灭作用属于二者形成复合物所引起的静态猝灭； 利用Stern-Volmer方程处理实验数据, 得到染料木素与HSA之间的结合常数KA为1.00 106(27 ℃), 1.66 106(37 ℃)和5.25 106(47 ℃)。 根据Frster非辐射能量转移理论, 求出了染料木素与HSA之间的结合距离为2.59 nm(27 ℃), 2.65 nm(37 ℃)和2.90 nm(47 ℃)。 通过计算热力学参数, 可知该药物与人血清白蛋白的相互作用是一个吉布斯自由能降低的自发过程, 且二者之间的主要作用力类型为静电引力, 同时用同步荧光光谱探讨了染料木素对HSA构象的影响。