不同实验条件对激光诱导等离子体的影响机理研究

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作者 王莉 周彧 +1 位作者 傅院霞 徐丽 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期15-20,共6页

常温常压下,采用波长532 nm的Nd:YAG纳秒激光器激发诱导空气中的铝合金,由高分辨率的光谱仪和ICCD对等离子体发射光谱采集和实现光电转换。研究激光能量、ICCD门延迟和聚焦透镜到样品表面的距离(lens-to-sample distance,LTSD)对谱线信... 常温常压下,采用波长532 nm的Nd:YAG纳秒激光器激发诱导空气中的铝合金,由高分辨率的光谱仪和ICCD对等离子体发射光谱采集和实现光电转换。研究激光能量、ICCD门延迟和聚焦透镜到样品表面的距离(lens-to-sample distance,LTSD)对谱线信号强度和等离子体电子温度的影响,并分析了产生影响的物理机制。结果表明,固定ICCD门延迟和LTSD,随着激光能量的增大,谱线强度和电子温度均增大;计算结果表明,当激光能量从20 mJ增加到160 mJ时,原子谱线Al I 396.15 nm,Mg I 518.36 nm,离子谱线Mg II 279.54 nm谱线强度相较于20 mJ分别提高了12.83,6.45,10.56倍。固定激光能量和LTSD,ICCD门延迟在100~4000 ns范围内变化时,随着延迟的增加,谱线强度和等离子体电子温度均呈指数形式衰减。固定ICCD门延迟和激光能量,采用焦距为75 mm的聚焦透镜,研究了LTSD对等离子体参数的影响机理。结果表明,聚焦透镜到样品的距离对等离子体的谱线强度和电子温度有较大的影响。等离子体的特征谱线强度和等离子体的电子温度的变化规律基本一致,分别在聚焦透镜到样品表面的距离为73 mm和79 mm处取得峰值,并在73 mm处对应最大值。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 激光能量 ICCD门延迟 聚焦透镜到样品表面距离 谱线强度 电子温度

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金属特性对激光诱导击穿光谱最佳实验参数的影响 被引量：5

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作者 贾韧 傅院霞 +4 位作者 徐鹏 杨新艳 姚关心 郑贤锋 崔执凤 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2020年第5期728-733,共6页

采用波长为532 nm的单脉冲激光诱导两种金属样品铜和锌,产生等离子光谱,固定激光能量40 mJ、门宽100 ns、光谱仪入射狭缝0.1 mm、ICCD增益100等参数,研究金属样品物理化学特性对会聚透镜焦点到样品表面距离、ICCD采集延迟等最优化实验... 采用波长为532 nm的单脉冲激光诱导两种金属样品铜和锌,产生等离子光谱,固定激光能量40 mJ、门宽100 ns、光谱仪入射狭缝0.1 mm、ICCD增益100等参数,研究金属样品物理化学特性对会聚透镜焦点到样品表面距离、ICCD采集延迟等最优化实验参数的影响.实验中分别选取铜样品Cu(I)521.82 nm和锌样品Zn(I)481.053 nm谱线作为LIBS信号,实验测定的透镜焦点在距样品表面不同距离处的LIBS信号强度,结果表明铜和锌样品的聚焦透镜焦点分别在样品表面内距表面的距离为5 mm和5.5 mm时得到光谱信号强度最大;铜和锌的ICCD探测延时分别为1300 ns和1100 ns时等离子体光谱信号的信噪比最大并具有可观测的强度,依据铜和锌样品物理化学特性的差异对实验结果进行了合理的分析与讨论,为后续研究金属样品LIBS技术的基底效应、纳米结构增强激光诱导击穿光谱机理提供数据参考. 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 实验参数优化 信噪比 金属样品物理化学特性

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纯介质光子晶体非线性效应研究进展 被引量：2

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作者 石建平 纪艳平 +6 位作者 李子旻 金涛 赵小童 黄万霞 孙逸哲 王玉杰 董可秀 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期297-312,共16页

如何在低阈值小尺度(毫瓦或皮焦量级、微米以下)情况下激发非线性光学效应是近年来光学领域研究的重要课题。该研究最直接的应用需求就是光子集成芯片,这是未来实现超高速、大容量信息网络体系的基础。光子晶体具有类似于半导体能带的... 如何在低阈值小尺度(毫瓦或皮焦量级、微米以下)情况下激发非线性光学效应是近年来光学领域研究的重要课题。该研究最直接的应用需求就是光子集成芯片,这是未来实现超高速、大容量信息网络体系的基础。光子晶体具有类似于半导体能带的光子禁带(PBG),被誉为"光子半导体",为人们提供了一种新颖而又实用的操纵光子的物理手段,使低阈值、可集成非线性效应产生成为可能。越来越多的非线性效应在光子晶体中已经被发现,例如光子晶体慢光、带隙孤子、电磁感应透明、二次谐波产生、光学双稳态等,本文将着重对可用于光子集成器件开发的光子晶体非线性效应研究领域的一些主要成果和进展进行总结,介绍其相关应用并对光子晶体非线性效应研究作出展望。 展开更多

关键词 光子晶体 非线性光学效应 低阈值集成光学非线性 光子集成器件

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基于多圈环绕结构的超流体陀螺噪声抑制方法 被引量：1

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作者 郑睿 赵伟 +1 位作者 方明星 杜友武 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1330-1335,共6页

超流体陀螺是新一代惯性传感器,其面临的关键问题是:输出存在较大的噪声,引起其高测量精度的潜力不能发挥。为此,基于对管路多圈环绕时的流体感抗分析,构建了多圈环绕时超流体陀螺噪声的数学模型;并综合考虑多圈环绕对超流体陀螺的影响... 超流体陀螺是新一代惯性传感器,其面临的关键问题是:输出存在较大的噪声,引起其高测量精度的潜力不能发挥。为此,基于对管路多圈环绕时的流体感抗分析,构建了多圈环绕时超流体陀螺噪声的数学模型;并综合考虑多圈环绕对超流体陀螺的影响,研究最优环绕圈数,提出基于多圈环绕结构的噪声抑制方法。研究结果表明,随着环绕圈数的增加,超流体陀螺的噪声呈现逐渐下降的趋势。根据通用参数,采用最优圈数进行多圈环绕时,超流体陀螺的噪声值被抑制为无多圈环绕时的1/4.因此基于该方法,超流体陀螺的测量精度得到了显著提高。 展开更多

关键词 控制科学与技术 超流体 陀螺仪 多圈环绕 噪声 抑制

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工作参数对激光诱导玻璃等离子体特性的影响

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作者 王莉 周彧 +2 位作者 傅院霞 宫昊 徐吴琪 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2020年第4期566-571,共6页

采用波长532 nm的Nd:YAG纳秒激光器激发诱导空气中的玻璃,由高分辨率的光谱仪和ICCD对等离子体发射光谱采集和实现光电转换.以Si I 288.20 nm、Ca II 393.37 nm两条谱线作为分析线,研究ICCD门延迟,ICCD门宽、聚焦透镜到样品表面的距离(L... 采用波长532 nm的Nd:YAG纳秒激光器激发诱导空气中的玻璃,由高分辨率的光谱仪和ICCD对等离子体发射光谱采集和实现光电转换.以Si I 288.20 nm、Ca II 393.37 nm两条谱线作为分析线,研究ICCD门延迟,ICCD门宽、聚焦透镜到样品表面的距离(LTSD)对等离子体信号强度和信噪比的影响,确定最优化的实验参数:ICCD门宽1400 ns,ICCD门延迟500 ns,LTSD为84.5 mm.在最优化的实验条件下以Ca元素的六条离子谱线(315.89 nm,317.93 nm,370.60 nm,373.69 nm,393.37 nm,396.85 nm)为分析线,计算得到玻璃等离子体的电子温度和电子密度分别20060 K,8.256×10^16 cm^-3. 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 玻璃 谱线强度 信噪比 电子温度 电子密度

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水果中微量元素的LIBS检测

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作者 傅院霞 王莉 +2 位作者 徐丽 周彧 宫昊 《蚌埠学院学报》 2020年第5期71-75,93,共6页

以香蕉、菠萝、猕猴桃三种水果为样品,使用波长为532 nm的激光聚焦到样品表面产生等离子体,然后检测等离子体中原子和离子的发射光谱,分析水果中的微量元素和激光诱导等离子体特性。通过优化实验参数,分析谱线强度和信噪比,得到香蕉、... 以香蕉、菠萝、猕猴桃三种水果为样品,使用波长为532 nm的激光聚焦到样品表面产生等离子体,然后检测等离子体中原子和离子的发射光谱,分析水果中的微量元素和激光诱导等离子体特性。通过优化实验参数,分析谱线强度和信噪比,得到香蕉、菠萝和猕猴桃的较佳ICCD门延时为500 ns、400 ns和400 ns,较佳门宽为800 ns、600 ns和400 ns;检测到香蕉、菠萝、猕猴桃中含有Mg、Ca、Fe等微量元素,其中菠萝、猕猴桃还检测到微量元素Na;通过Boltzmann斜线法计算电子温度,得到香蕉、菠萝、猕猴桃等离子体的电子温度分别为11606 K、10811 K和10685 K;通过H谱线Stark展宽法,非H谱线Stark展宽法和Saha-Boltzmann方程法计算电子密度,得到的电子密度不相同;分析等离子体的电子温度、电子密度及其数据处理过程中遇到的问题,以期对水果中微量元素的定量分析做参考。 展开更多

关键词 激光诱导 水果 微量元素 等离子体特性

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混合水溶液中金属元素的偏最小二乘法激光诱导击穿光谱 被引量：4

7

作者 徐鹏 贾韧 +4 位作者 姚关心 秦正波 郑贤锋 杨新艳 崔执凤 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期485-493,共9页

为提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)对水中重金属元素含量的检测精确度,将LIBS技术分别与单变量定标(SVCC)和偏最小二乘法(PLS)分析方法相结合,对Cr、Mn、Ca混合水溶液中的金属元素进行了定量分析。利用PLS-LIBS技术研究了样品中共存元... 为提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)对水中重金属元素含量的检测精确度,将LIBS技术分别与单变量定标(SVCC)和偏最小二乘法(PLS)分析方法相结合,对Cr、Mn、Ca混合水溶液中的金属元素进行了定量分析。利用PLS-LIBS技术研究了样品中共存元素对分析元素的影响,研究结果表明分析元素的检测精确度受共存元素的影响较大,将共存元素与分析元素的分析线强度同时作为PLS模型的输入变量,得到的分析元素浓度总预测相对误差明显减小。利用SVCC-LIBS方法检测Cr、Mn、Ca元素的浓度总预测相对误差分别为14.3%、8.46%、6.35%,而利用PLS-LIBS方法各相对误差分别改善至2.30%、0.74%、0.03%,其中Mn元素的浓度预测相关曲线线性度R 2由SVCC-LIBS方法的0.985改善至0.999,表明PLS-LIBS技术能有效提高混合水溶液中微量金属元素的检测精确度。 展开更多

关键词 光谱学 激光诱导击穿光谱 混合水溶液 金属元素 偏最小二乘法 共存元素 检测精确度

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Sr2MgSi2O7中本征缺陷和镧系离子的热力学稳定性和转变能级 被引量：2

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作者 闻军 汪燕 +2 位作者 江贵生 郭海 宁利新 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期655-663,共9页

利用基于标准PBE0泛函的杂化密度泛函理论计算了Sr2MgSi2O7中本征缺陷、缺陷复合对及镧系离子的缺陷形成能、热力学转变能级以及光跃迁能级,以研究它们在Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+的热致发光和长余辉发光过程中所起的作用。PBE0计算的形成... 利用基于标准PBE0泛函的杂化密度泛函理论计算了Sr2MgSi2O7中本征缺陷、缺陷复合对及镧系离子的缺陷形成能、热力学转变能级以及光跃迁能级,以研究它们在Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+的热致发光和长余辉发光过程中所起的作用。PBE0计算的形成能结果表明,缺陷VO、SrMg、MgSr和SrMg-MgSr较容易在还原气氛下制备的Sr2MgSi2O7材料中生成。基于PBE0计算的基质带隙(7.18 eV)和缺陷形成能,获得了上述较易形成的缺陷与复合对以及镧系离子的热力学转变能级和光跃迁能级。根据理论计算结果与实验所确定的陷阱深度的直接对比,电中性及带一个负电荷的氧空位与Dy3+离子可以作为该材料中的电子陷阱,从而有助于其热致发光和长余辉发光。本研究的目的是利用第一性原理研究方法深入理解Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+的热致发光和长余辉发光机理,从而作为实验研究手段的一种有效补充。 展开更多

关键词 本征缺陷 镧系离子 热力学转变能级 长余辉发光 第一性原理

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基于准连续域束缚态介质超表面的光微流折射率传感研究 被引量：2

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作者 胡维东 杜响 +4 位作者 刘思玉 黄万霞 石风华 石建平 李光元 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期70-78,共9页

准连续域束缚态(Quasi-BIC)是超表面中一种特殊共振模,具有极高的品质因子,可以极大地提高光与物质的相互作用,在荧光增强、纳米激光、光传感以及非线性光学等领域均有重要应用。本文基于我们前期对quasi-BIC产生的理论,研究quasi-BIC... 准连续域束缚态(Quasi-BIC)是超表面中一种特殊共振模,具有极高的品质因子,可以极大地提高光与物质的相互作用,在荧光增强、纳米激光、光传感以及非线性光学等领域均有重要应用。本文基于我们前期对quasi-BIC产生的理论,研究quasi-BIC介质超表面在折射率传感方面的应用。本文给出了传感系统的基本结构,利用电子束光刻技术结合注塑工艺完成了样品光流控结构的制备,并初步测试性能。研究结果表明,得益于产生quasi-BIC的新方法,该超表面具有两个高Q值quasi-BIC共振峰(1.523μm和1.570μm,品质因子分别为3069和4071)。以四种折射率溶液(n分别为1.450/1.462/1.470/1.480)为样品的测试实验表明,两个共振峰均能完成折射率检测,灵敏度S分别为452 nm/RIU、428 nm/RIU,性能评价指标FOM分别为376.7、372,优于现有文献;共振波长和折射率之间线性度良好,展现了quasi-BIC超表面在折射率传感中的应用潜力。 展开更多

关键词 超表面 准连续域束缚态 光微流折射率传感 表面晶格共振

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基于悬链线纳米粒子超构表面的线偏振光SPPs定向激发 被引量：1

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作者 韩莹莹 陈盼盼 +3 位作者 王曼 黄万霞 石风华 石建平 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期81-88,共8页

表面等离激元(Surface plasmon polaritons,SPPs)定向激发是片上集成光子系统研发的基础,利用悬链线超构表面来实现SPPs的定向激发调控是近年来的热点和前沿领域,但现有研究多针对圆偏振光,线偏振光SPPs的定向激发相对较少。本文设计了... 表面等离激元(Surface plasmon polaritons,SPPs)定向激发是片上集成光子系统研发的基础,利用悬链线超构表面来实现SPPs的定向激发调控是近年来的热点和前沿领域,但现有研究多针对圆偏振光,线偏振光SPPs的定向激发相对较少。本文设计了一个基于悬链线纳米粒子的超构表面来实现线偏振光SPPs定向激发。采用时域有限差分法计算了x偏振光入射下的光谱消光比曲线和电场分布,根据多级散射理论和惠更斯-菲涅尔原理解释了定向激发的物理机制。仿真结果显示,悬链线纳米粒子超构表面对线偏振SPPs的定向调控是有效的,峰值消光比可达27 dB(对应入射波长820 nm),10 dB以上带宽约为47 nm(798 nm~845 nm),该结果有助于悬链线多功能器件的研究与开发。 展开更多

关键词 悬链线纳米粒子 超构表面 SPPs定向激发 线偏振光

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稀土Ce^(3+)/Eu^(2+)离子和点缺陷发光性质的第一性原理研究 被引量：1

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作者 闻军 黄晓晓 +1 位作者 宁利新 段昌奎 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1495-1508,共14页

近年来,国内外研究者们开展了一系列关于无机荧光粉中稀土离子和点缺陷发光性质的第一性原理研究。本文简要介绍作者与合作者们在该研究领域开展的工作与取得的结果。首先,简要介绍稀土发光材料第一性原理研究常用方法,主要包括:基于密... 近年来,国内外研究者们开展了一系列关于无机荧光粉中稀土离子和点缺陷发光性质的第一性原理研究。本文简要介绍作者与合作者们在该研究领域开展的工作与取得的结果。首先,简要介绍稀土发光材料第一性原理研究常用方法,主要包括:基于密度泛函理论和超单胞模型的点缺陷计算以及基于波函数多组态相互作用的激发态计算。然后,从点缺陷的热力学稳定性与发光机理研究以及稀土离子4f→5d跃迁模拟与激发光谱指认两个方面,详细阐述了第一性原理计算在Ce^(3+)和Eu^(2+)离子掺杂荧光粉中的具体应用。最后,对稀土发光材料的第一性原理计算研究领域的机遇和挑战进行了简要总结。 展开更多

关键词 稀土离子 点缺陷 发光机理 密度泛函理论 多组态相互作用

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基于内标CF-LIBS的混合水溶液中多金属元素的定量分析

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作者 薛玲 李乘 +5 位作者 袁紫灵 姚关心 秦正波 郑贤锋 杨新艳 崔执凤 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2023年第2期91-97,共7页

提出一种简化内标自由定标激光诱导击穿光谱(CF-LIBS)分析方法,并应用于混合水溶液中Cr、Mn、Pb、Cd、Ca、Al、Co等金属元素绝对浓度的定量分析.实验结果表明,在最优化实验参数下产生的激光等离子体满足局部热平衡和光学薄条件,由该分... 提出一种简化内标自由定标激光诱导击穿光谱(CF-LIBS)分析方法,并应用于混合水溶液中Cr、Mn、Pb、Cd、Ca、Al、Co等金属元素绝对浓度的定量分析.实验结果表明,在最优化实验参数下产生的激光等离子体满足局部热平衡和光学薄条件,由该分析方法得到的LIBS检测精确度明显优于采用液固转换后的传统CF-LIBS方法,测定的浓度值与配置值的相对误差小于1%,说明应用该内标CF-LIBS方法能够同时精确测定液相基质中的多种微量金属元素的含量. 展开更多

关键词 水溶液 微量金属元素 定量分析 CF-LIBS 检测精确度

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