利用石英增强光声光谱技术在2.0μm处实现高灵敏CO_2检测的实验研究 被引量：6

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作者 刘小利 武红鹏 +5 位作者 邵杰 董磊 张雷 马维光 尹王保 贾锁堂 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期2078-2082,共5页

基于石英增强光声光谱技术,以中心波长为2.0μm的窄线宽分布反馈式半导体激光器(DFB)为激励光源,采用波长调制及二次谐波解调技术通过改变激光器工作电流实现波长扫描完成了痕量CO2气体检测系统,并通过优化实验参数确定了常压下激光最... 基于石英增强光声光谱技术,以中心波长为2.0μm的窄线宽分布反馈式半导体激光器(DFB)为激励光源,采用波长调制及二次谐波解调技术通过改变激光器工作电流实现波长扫描完成了痕量CO2气体检测系统,并通过优化实验参数确定了常压下激光最佳调制深度,实现了高灵敏CO2浓度的检测。通过改变待测气体中的水汽浓度,研究了水汽对CO2气体探测结果的影响,结果显示在水汽浓度低于0.2%范围内,CO2气体光声信号随H2O浓度的上升而明显增强,当浓度高于此值后,H2O浓度的增加对CO2光声信号的增强作用几乎维持不变。数据显示,常温常压下H2O分子通过提高分子弛豫率最多可将二氧化碳R16吸收线的光声信号幅值提高约2.1倍。优化后的装置可以很好的实现大气中CO2浓度的检测。该装置获得的最小探测灵敏度为19ppm(1σ,300ms积分时间),相应的归一化噪声等效吸收系数为4.71×10-9 cm-1·W·Hz-1/2。 展开更多

关键词 石英增强光声光谱 2.0μm分布反馈激光器 气体传感器 分子弛豫率

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阈值电路特性对腔衰荡光谱测量影响的实验研究 被引量：3

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作者 赵刚 李志新 +6 位作者 马维光 付小芳 谭巍 董磊 张雷 尹王保 贾锁堂 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2026-2030,共5页

腔衰荡光谱技术(cavity ring-down spectroscopy,CRDS)是一种高灵敏的激光吸收光谱技术,被广泛应用于镜片反射率测量、光谱分析以及痕量气体检测等研究领域。首先从理论上描述了CRDS技术的实验原理,然后基于555定时器自行设计了一种可... 腔衰荡光谱技术(cavity ring-down spectroscopy,CRDS)是一种高灵敏的激光吸收光谱技术,被广泛应用于镜片反射率测量、光谱分析以及痕量气体检测等研究领域。首先从理论上描述了CRDS技术的实验原理,然后基于555定时器自行设计了一种可应用于CRDS技术的阈值电路,并通过实验进行了验证。为了优化阈值电路的性能,研究了不同输入阻抗及容抗下阈值电路对衰荡事件测量的影响。通过直接接入不同值的电容与电阻,发现输入电容越大,输入阻抗越小,对衰荡事件的测量影响越大,尤其当阈值电路输入电阻小于50Ω时,衰荡事件的线型严重扭曲。对不同输入电阻与输入电容时C2H2气体在6 531.780 5cm-1处的吸收信号进行了采集与分析,发现输入电容与输入电阻的改变对测量结果有很大的影响,得到的吸收信号会失真,甚至无法进行拟合。最终给出了阈值电路的最佳设计方案,在阈值电路的设计中选取的输入阻抗越大越好,最小要在100Ω以上,选取的容抗越小越好,最好低于1nF,同时要保证阈值电路的时间常数远小于衰荡时间。该研究对于CRDS技术应用过程中阈值电路的设计具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 腔衰荡光谱 阈值电路 吸收光谱 定时器

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共轴双脉冲激光诱导击穿光谱等离子体辐射信号的增强机制 被引量：3

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作者 赵芸怡 宋震 +5 位作者 王俊霄 张雷 马维光 董磊 尹王保 贾锁堂 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期2029-2039,共11页

双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)在痕量元素的高灵敏探测中发挥着重要作用,有关其信号增强机制已存在有诸多解释,但有必要进一步从等离子体辐射荧光特性、等离子体温度和数密度的空间分布等方面开展深入探讨。构建了基于激光热烧蚀和... 双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)在痕量元素的高灵敏探测中发挥着重要作用,有关其信号增强机制已存在有诸多解释,但有必要进一步从等离子体辐射荧光特性、等离子体温度和数密度的空间分布等方面开展深入探讨。构建了基于激光热烧蚀和二维轴对称流体动力学的理论模型,并用它模拟了单脉冲LIBS和共轴双脉冲DP-LIBS激发条件下激光烧蚀铝镁合金产生等离子体及其辐照度的时空演化过程,对比了不同脉冲间隔下谱线强度的增强效果,分析了等离子体温度、各类粒子数密度的空间分布结构以及等离子体的屏蔽效应,并由此阐释了DP-LIBS的光谱信号增强机制。结果表明,共轴DP-LIBS诱导等离子体辐射信号的增强主要源于第二束激光增加了粒子数密度和等离子体温度,而等离子体的屏蔽效应主要出现在靶材表面的羽流层。这一研究为DP-LIBS实验研究和信号增强溯源提供了重要的理论基础,也能够帮助科研人员快速准确地优化DP-LIBS实验装置参数。 展开更多

关键词 激光诱导等离子体 辐射流体动力学模型 双脉冲激光诱导击穿光谱 激光烧蚀 信号增强机制

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激光诱导击穿光谱脉冲激光功率锁定的研究

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作者 王鑫 黄丹 +5 位作者 樊娟娟 张雷 马维光 董磊 尹王保 贾锁堂 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期2342-2345,共4页

激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)在煤质在线监测方面展现了突出的应用前景和研究价值。针对该技术在实际应用中会由于脉冲激光功率起伏导致的长期测量稳定性差的问题,建立了闭环负反馈式脉冲激光功率锁定... 激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)在煤质在线监测方面展现了突出的应用前景和研究价值。针对该技术在实际应用中会由于脉冲激光功率起伏导致的长期测量稳定性差的问题,建立了闭环负反馈式脉冲激光功率锁定装置,采用激光功率负反馈信号控制和锁定Nd∶YAG激光器输出功率。实验研究了不同分光比例脉冲激光器锁定在设定输出功率,同一分光比例激光器锁定在不同输出功率以及长时间运行时的功率锁定。结果表明,不同的分光比例对激光输出功率的锁定效果影响不大,分光比例越小,稳定速度越快;同一分光比例实现激光脉冲功率不同预设值的锁定以及在长时间运行时,采用此装置进行功率锁定后,激光输出功率处于预设区间内,RSD值由自由运行时的2.4%降低至1.1%。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 分光比例 PID控制 激光功率锁定 设定区间

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超低频调制光缔合光谱的实验研究

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作者 汪丽蓉 马杰 +2 位作者 赵延霆 肖连团 贾锁堂 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3201-3204,共4页

通过激光冷却技术在磁光阱中俘获原子数约107,温度约200μK,直径约400μm的超冷铯原子,利用超冷铯原子光缔合方法制备了激发态的超冷铯分子。实验研究了光缔合光不同扫描速率对铯分子振转光谱分辨率的影响,发现光缔合光扫描速率较慢时,... 通过激光冷却技术在磁光阱中俘获原子数约107,温度约200μK,直径约400μm的超冷铯原子,利用超冷铯原子光缔合方法制备了激发态的超冷铯分子。实验研究了光缔合光不同扫描速率对铯分子振转光谱分辨率的影响,发现光缔合光扫描速率较慢时,铯分子振转光谱分辨率较高。通过高灵敏的雪崩光电探测器探测冷原子荧光,获得了超冷铯分子第一激发态6S1/2+6P3/2离解限0-g长程态高分辨振转光谱。为了实现受控拉曼光缔合制备超冷基态分子,光缔合激光频率需要锁定在原子-分子共振跃迁线,对超冷原子光缔合光谱进行了超低频波长调制,通过改变调制幅度和调制频率获得最优化的一阶微分信号,将该信号反馈回激光器,实现闭合环路稳频,满足了受控拉曼光缔合制备振转能级可控的基态分子的实验要求,该工作对研究受限空间中的超冷原子分子具有很重要的意义。 展开更多

关键词 超冷原子 光缔合 超低频调制 振转光谱

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基于自制超稳定F-P腔压窄632.8 nm外腔半导体激光线宽的实验研究 被引量：3

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作者 郭松杰 周月婷 +9 位作者 吴永前 周晓彬 田建飞 赵刚 马维光 董磊 张雷 尹王保 肖连团 贾锁堂 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期339-344,共6页

窄线宽激光由于其具有单色性好、稳定度高、相干长度长等优点,广泛应用于光电检测领域,包括相干通信、精密测量、光学频率标准、吸收光谱计量以及光与物质相互作用研究等。目前频率稳定的氦氖激光器线宽可以达到MHz量级,分布反馈式(DFB... 窄线宽激光由于其具有单色性好、稳定度高、相干长度长等优点,广泛应用于光电检测领域,包括相干通信、精密测量、光学频率标准、吸收光谱计量以及光与物质相互作用研究等。目前频率稳定的氦氖激光器线宽可以达到MHz量级,分布反馈式(DFB)光纤激光器线宽可达kHz量级,DFB半导体激光器线宽可以达到MHz量级,然而光栅反馈半导体激光器可以实现百kHz量级线宽的输出。为了进一步压窄各类激光器线宽,需要通过反馈控制技术来锁定激光到某一频率参考。该研究将自行设计的超稳腔作为频率参考,实现了632.8 nm外腔半导体激光器(ECDL)线宽的有效压窄。本窄线宽激光产生系统的研制包括超稳腔设计、光路设计、ECDL频率控制以及系统集成。超稳腔采用两镜法布里-珀罗腔(F-P腔)结构,腔体是膨胀系数约为10^-6K^-1的微晶玻璃,腔镜为一对反射率达99.9885%(±0.0035%)的平面镜和凹面镜。为进一步减小外界环境对F-P腔腔长的影响,需要对腔体进行温度控制,本系统采用四片总功率为96 W的半导体制冷片以及水冷散热设计。同时为了降低声音和空气流动对腔模频率的影响,将F-P腔置于真空度为10-5 torr的真空室中;另外为了有效隔振,腔体与真空室用硅橡胶材料隔离。该系统采用的ECDL为德国Toptica公司的DL pro系列激光器,其具有压电陶瓷(PZT)和电流调制两个频率控制端,响应带宽分别为1 kHz和100 MHz。激光器的频率控制采用了Pound-Drever-Hall(PDH)锁频技术,18 MHz的调制频率加载到激光器的电流调制端,通过对F-P腔的反射信号进行解调获得误差信号,通过两路反馈控制,实现了近1 MHz的锁定带宽。通过对系统的不断优化,最后将自由运转状态下约300 kHz的激光线宽压窄到了10 kHz量级,并且系统运行稳定,连续12小时锁定的频率漂移量约为30 MHz。该研究研制的632.8 nm窄线宽激光源不仅可以应用到吸收光谱计量领域,同时也可以在光学面型精密测量领域发挥重要作用。 展开更多

关键词 窄线宽激光 半导体激光器 超稳腔 频率锁定

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激光诱导等离子体LTE态判定方法研究 被引量：7

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作者 樊娟娟 黄丹 +5 位作者 王鑫 张雷 马维光 董磊 尹王保 贾锁堂 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3183-3187,共5页

针对目前等离子体温度测量中常用的Boltzmann平面法和双线法的测量精度较差的问题,提出结合Boltzmann-Maxwell分布和Saha-Eggert公式来提高等离子温度的测量精度;根据高斯公式的面积与峰值关系建立了发射谱线线宽的简便算法,并通过谱线... 针对目前等离子体温度测量中常用的Boltzmann平面法和双线法的测量精度较差的问题,提出结合Boltzmann-Maxwell分布和Saha-Eggert公式来提高等离子温度的测量精度;根据高斯公式的面积与峰值关系建立了发射谱线线宽的简便算法,并通过谱线的Stark展宽计算等离子体的电子密度;建立了以McWhirter准则的等离子局部热平衡（LTE）态判据。以铝为被测样品的实验结果表明,随着激光能量的增加,等离子体温度和电子密度随之呈线性上升趋势;激光能量在127~510mJ范围内的等离子体电子密度变化范围为1.305 32×10^17~1.873 22×10^17 cm^-3,等离子体温度的变化范围为12 586~12 957K,根据McWhirter准则本实验中所有等离子体均满足LTE态阈值条件;针对在光谱仪波段内可观测到的处于同一电离态谱线相对较少的铝元素,在不适合用Boltzmann平面法计算温度时,利用Saha-Boltzmann方法对100组铝等离子体光谱进行温度测量的相对标准偏差（RSD）为0.4%,相比于双线法的1.3%,大幅提高了测量精度。该计算方法可用于快速计算等离子体温度、电子密度及判断等离子体LTE态,在自由定标、光谱有效性分析、谱线的温度校正、确定最佳采光位置以及等离子体LTE分布状态等研究中都有较高的应用价值。 展开更多

关键词 激光诱导等离子光谱 局部热平衡态 Saha-Boltzmann方法

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光纤频率调制光谱技术中残余幅度调制特性的研究 被引量：4

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作者 付小芳 赵刚 +6 位作者 马维光 谭巍 李志新 董磊 张雷 尹王保 贾锁堂 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1456-1459,共4页

频率调制光谱(FMS)技术不仅可以用来同时测量原子和分子的吸收和色散,还是噪声免疫腔增强光外差分子光谱(NICE-OHMS)的关键技术,由于光纤器件的引入或光源输出光的偏振态不稳定等因素会诱发残余幅度调制(RAM),RAM的产生使得FMS技术在痕... 频率调制光谱(FMS)技术不仅可以用来同时测量原子和分子的吸收和色散,还是噪声免疫腔增强光外差分子光谱(NICE-OHMS)的关键技术,由于光纤器件的引入或光源输出光的偏振态不稳定等因素会诱发残余幅度调制(RAM),RAM的产生使得FMS技术在痕量气体检测中的应用受到极大的限制,因此研究光纤FMS中RAM的特性具有非常重要的意义。研究首先通过理论分析了无吸收时的FMS信号的线型及RAM的影响因素,实验测量无吸收时输入偏振方向和输出偏振方向及电光调制器(EOM)温度对光纤FMS中RAM的影响,均与RAM存在线型关系,验证了理论分析结果,并为RAM的抑制工作以及基于RAM的其他应用提供了依据。 展开更多

关键词 频率调制光谱 残余幅度调制 光纤 电光调制器

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噪声免疫腔增强光外差分子饱和光谱线型的理论分析 被引量：1

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作者 马维光 谭巍 +6 位作者 赵刚 李志新 付小芳 董磊 张雷 尹王保 贾锁堂 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2180-2184,共5页

噪声免疫腔增强光外差分子光谱(NICE-OHMS)作为世界上最灵敏的光谱技术可以被应用到痕量气体检测、频率标准、原子分子光谱以及超灵敏引力波测量等领域中,高精细度谐振腔吸收池的使用在增长激光与腔内物质相互作用路径的同时,极大的提... 噪声免疫腔增强光外差分子光谱(NICE-OHMS)作为世界上最灵敏的光谱技术可以被应用到痕量气体检测、频率标准、原子分子光谱以及超灵敏引力波测量等领域中,高精细度谐振腔吸收池的使用在增长激光与腔内物质相互作用路径的同时,极大的提高了腔内激光功率,这就会饱和低气压下的气态样品吸收线从而获得亚多普勒光谱结构,因此NICE-OHMS技术不仅具有高灵敏、还具有超高分辨的优点。该研究基于光与二能级分子相互作用的密度矩阵理论对NICE-OHMS技术中包含亚多普勒的多普勒展宽光谱线型进行了理论推导,获得了光谱线型的表达式,同时以该表达式对光谱线型进行了数值模拟,其中调制频率、饱和参量、频率调制系数分别设置为384MHz,10和0.2。由模拟结果可见吸收光谱由两个边带的吸收信号构成,在包络上存在四个亚多普勒饱和结构;色散光谱由载频以及边带的色散三者决定,并在包络上存在五个亚多普勒饱和结构,获得了与已有实验一致的结果。最后重点分析了不同探测相位、不同饱和参量下的NICE-OHMS光谱线型尤其是亚多普勒结构的变化,由于饱和参量按照调制系数分配给载频和边带,因此虽然载频饱和参量很大,但NICE-OHMS吸收光谱幅度变化不大,主要是由于该光谱信号只与边带饱和参量有关,可以看出NICE-OHMS多普勒展宽信号具有饱和效应免疫的特性,与已有实验结果也符合较好。为更进一步的实验研究提供了必要的理论基础。 展开更多

关键词 NICE-OHMS 频率调制 光谱线型 密度矩阵理论

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间乙氧基苯酚的激发态和离子态振动光谱

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作者 李娜 段春泱 李昌勇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期321-322,共2页

实验研究了间乙氧基苯酚的共振增强多光子电离光谱、烧孔光谱和质量分辨阈值电离光谱。确定了在超声分子束中间乙氧基苯酚只存在一个稳定的分子构型。报道分子的激发态和离子基态光谱,结合密度泛函理论计算分析和指认了观察到的激发态... 实验研究了间乙氧基苯酚的共振增强多光子电离光谱、烧孔光谱和质量分辨阈值电离光谱。确定了在超声分子束中间乙氧基苯酚只存在一个稳定的分子构型。报道分子的激发态和离子基态光谱,结合密度泛函理论计算分析和指认了观察到的激发态和离子基态的振动频率,确定了基态到第一电子激发态的S1←S0跃迁的激发能和精确的绝热电离能分别为(35892±2)和(63317±5)cm-1。 展开更多

关键词 间乙氧基苯酚 激发态 离子态 烧孔光谱 质量分辨阈值电离

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双光程光声光谱甲烷传感器 被引量：7

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作者 杨艳芳 裴凯龙 +8 位作者 尹旭坤 武红鹏 李尚志 崔茹悦 马维光 张雷 尹王保 董磊 贾锁堂 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期616-620,共5页

利用甲烷(CH_4)气体分子在1.6μm的吸收特性,使用中心波数为6 046.96cm^(-1)的蝶形分布反馈式(DFB)激光器和自制的大内径光声池,设计了一款紧凑高灵敏的CH_4气体传感器。为了进一步增强输出光声信号强度,一个具有高反射率的平面镜放置... 利用甲烷(CH_4)气体分子在1.6μm的吸收特性,使用中心波数为6 046.96cm^(-1)的蝶形分布反馈式(DFB)激光器和自制的大内径光声池,设计了一款紧凑高灵敏的CH_4气体传感器。为了进一步增强输出光声信号强度,一个具有高反射率的平面镜放置在光声池后,使透射光束被反射后,二次通过光声池,增强了光与被测气体的作用距离,使光声信号提高了1.9倍。传感器各项参数,包括调制频率、调制深度及气体流速被优化。在标准大气压和1s的积分时间下,该传感器最终获得的探测灵敏度为0.21ppm,1σ归一化等效噪声系数(NNEA)为2.1×10^(-8 )cm^(-1)·W·Hz^(-1/2)。该甲烷传感器使用性价比高的DFB近红外激光二极管作为激发光源,装置简单,成本低廉可以满足大气环境检测、矿井瓦斯监测、工业过程控制及无创伤医疗诊断等领域的需求。 展开更多

关键词 甲烷检测 光声光谱 分布反馈式激光器 气体传感器 波长调制

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水泥生料品质激光在线检测设备研制 被引量：7

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作者 李郁芳 张雷 +8 位作者 弓瑶 赵书霞 赵洋 尹王保 马维光 董磊 张向杰 李逸 贾锁堂 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1494-1499,共6页

水泥质量的优劣直接影响到建筑工程的安全,使用品质合格的水泥材料是保证工程结构质量的必要前提,因此快速检测水泥生料成份对于及时指导调整原料配比和保障水泥产品品质具有重要意义。传统的生料检测需要经过取样、制样、化验等环节,... 水泥质量的优劣直接影响到建筑工程的安全,使用品质合格的水泥材料是保证工程结构质量的必要前提,因此快速检测水泥生料成份对于及时指导调整原料配比和保障水泥产品品质具有重要意义。传统的生料检测需要经过取样、制样、化验等环节,检测结果严重滞后于生产。我们通过产学研协同攻关,研制了一套基于激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术的水泥生料品质在线检测设备,该设备由LIBS光学检测系统和气动取送样系统两部分组成,实现了对水泥生产线上水泥生料品质的实时连续测量,避免了传统的取制样环节,从而大大缩短了化验时间,所测水泥生料成分的实时数据能够及时指导调整水泥原料的配比,保证水泥质量的合格。我们利用该LIBS水泥品质在线检测设备对水泥生产线上生料中的主成分Al_2O_3,CaO,Fe_2O_3,MgO和SiO2进行了定量分析,利用全谱归一化和支持向量机(support vector machine,SVM)对水泥生料建立定标模型,对水泥生料中Al_2O_3,CaO,Fe_2O_3,MgO和SiO_2测量的最大误差分别是0.34%,0.35%,0.07%,0.14%和0.55%。现场实验结果表明,本水泥生料品质激光在线检测设备的测量结果与传统化验法的结果相吻合,测量精度与X射线荧光光谱法(XRF)相接近,从而证实了LIBS可以作为水泥在线检测的一种有前景的方法。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 水泥生料品质 自动取样 在线检测 支持向量机

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采用烧孔光谱和MATI光谱确认间异丙基苯酚的四个旋转异构体 被引量：1

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作者 段春泱 李娜 +1 位作者 赵岩 李昌勇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期325-326,共2页

间异丙基苯酚是一种重要苯酚衍生物,常用作增塑剂或药剂中间体。许多酚类有机分子的激发态和离子态的信息已经被广泛和深入研究,间异丙基苯酚的相关信息还未见文献报道。间异丙基苯酚包含异丙基和羟基两个基团,每个基团可以有两个相对... 间异丙基苯酚是一种重要苯酚衍生物,常用作增塑剂或药剂中间体。许多酚类有机分子的激发态和离子态的信息已经被广泛和深入研究,间异丙基苯酚的相关信息还未见文献报道。间异丙基苯酚包含异丙基和羟基两个基团,每个基团可以有两个相对不同取向导致可能具有四个不同的旋转异构体。密度泛函理论计算表明基态的四个构型都是稳定的。为了确认和分辨四个异构体,实验测量了间异丙基苯酚的共振双光子电离光谱和烧孔光谱,确定了每个异构物的带源(band origin),分辨了共振多光子电离谱中各个异构物的振动谱,结合理论计算确定了各异构物的分子构型。进行了质量分辨阈值电离光谱测量,精确确定了各个异构物的电离能,支持了烧孔光谱四个异构物的确定。 展开更多

关键词 烧孔光谱 质量分辨阈值电离 间异丙基苯酚 旋转异构体

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1,3-二乙氧基苯的烧孔光谱和质量分辨阈值电离光谱

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作者 段春泱 李娜 +1 位作者 赵岩 李昌勇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期323-324,共2页

1,3-二乙氧基苯是最重要的酚类衍生物之一,其激发态和离子态的信息还未见文献报道。1,3-二乙氧基苯分子包含两个乙氧基,每个基团可以有两个相对不同取向(up或down)导致可能具有三个不同的旋转异构体。密度泛函理论计算表明基态的三个构... 1,3-二乙氧基苯是最重要的酚类衍生物之一,其激发态和离子态的信息还未见文献报道。1,3-二乙氧基苯分子包含两个乙氧基,每个基团可以有两个相对不同取向(up或down)导致可能具有三个不同的旋转异构体。密度泛函理论计算表明基态的三个构型都是稳定的。为了确认和分辨超声分子束中存在的异构体,我们实验测量了间异丙基苯酚的共振双光子电离光谱和烧孔光谱,确定了分子束中只存在Ⅰ(up(down)和Ⅲ(down-down)两种异构物,它们的第一激发能分别为(36091±2)和(36165±2)cm-1,结合理论计算确定了各异构物的分子结构,分辨了共振多光子电离谱中各个异构物的振动谱。进行了质量分辨阈值电离光谱实验,精确确定了两个异构物的电离能分别为(62419±5)和(63378±5)cm-1。 展开更多

关键词 共振双光子电离 质量分辨阈值电离 烧孔光谱 1 3-二乙氧基苯 旋转异构体

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2-乙氧基苯腈的激发态和离子态光谱

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作者 李淑贤 王林 +2 位作者 胡富强 赵建明 李昌勇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期321-322,共2页

首次报道了2-乙氧基苯腈的双色共振双光子电离(2-color REMPI)光谱和质量分辨阈值电离(MATI)光谱,确定了2-乙氧基苯腈分子基态到第一电子激发态的激发能和精确的绝热电离能分别为(34092±2)和(69796±5)cm^(-1)。结合密度泛函... 首次报道了2-乙氧基苯腈的双色共振双光子电离(2-color REMPI)光谱和质量分辨阈值电离(MATI)光谱,确定了2-乙氧基苯腈分子基态到第一电子激发态的激发能和精确的绝热电离能分别为(34092±2)和(69796±5)cm^(-1)。结合密度泛函理论计算和Franck-Condon光谱模拟对实验结果进行了分析并对振动谱带进行了归属。与苯腈相比,乙氧基取代使得光谱谱带变得丰富且复杂,许多乙氧基的振动模被观察到。这些实验和理论结果为相关的科学研究和应用开发提供重要参考资料。 展开更多

关键词 双色共振双光子电离光谱 质量分辨阈值电离光谱

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对甲氧基苯乙腈的REMPI和MATI光谱模拟

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作者 胡富强 李军伟 +2 位作者 李淑贤 王林 李昌勇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期95-96,共2页

采用密度泛函理论(B3LYP/aug-cc-pVDZ)计算了对甲氧基苯乙腈的基态S_(0)、第一电子激发态S_(1)和离子基态D_(0)的稳定构型,结果表明对甲氧基苯乙腈存在cis和trans两种稳定旋转异构体,cis构型基态的能量比trans低约89 cm^(-1)。如此相近... 采用密度泛函理论(B3LYP/aug-cc-pVDZ)计算了对甲氧基苯乙腈的基态S_(0)、第一电子激发态S_(1)和离子基态D_(0)的稳定构型,结果表明对甲氧基苯乙腈存在cis和trans两种稳定旋转异构体,cis构型基态的能量比trans低约89 cm^(-1)。如此相近的能量预示了在超声分子束中两种异构物可能共存。对两种异构体从基态到激发态的共振多光子电离(REMPI)光谱和激发态到离子基态的电子振动光谱或质量分辨阈值电离(MATI)光谱进行了理论模拟,分析了各振动带的振动模式,为实验测量和分析提供了重要参考数据。 展开更多

关键词 对甲氧基苯乙腈 光谱模拟

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NIRS-XRF联用的煤炭发热量高稳定检测 被引量：9

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作者 宋健超 张雷 +2 位作者 马维光 尹王保 贾锁堂 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第13期1880-1889,共10页

实时获知煤炭发热量对于及时调整电站锅炉风粉配比和提高煤炭燃烧效率具有重要意义,为了实现电力生产中发热量的稳定快速检测,提出了一种近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy, NIRS)与X射线荧光光谱(X-ray Fluorescence, XRF)联用的... 实时获知煤炭发热量对于及时调整电站锅炉风粉配比和提高煤炭燃烧效率具有重要意义,为了实现电力生产中发热量的稳定快速检测,提出了一种近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy, NIRS)与X射线荧光光谱(X-ray Fluorescence, XRF)联用的煤炭发热量高稳定检测方法,它结合了NIRS能高稳定检测煤中与发热量正相关的有机基团的优势与XRF能高稳定检测与发热量负相关的成灰元素的特点,大大提高了对煤炭发热量的测量重复性。在光谱预处理中,先将两套光谱融合作为偏最小二乘回归的输入变量进行全谱初步建模,依据回归系数选择NIRS光谱中的有效波段,再将它与XRF光谱中的成灰元素谱线一并融合进行归一化处理。建模时将预处理后的融合光谱数据作为输入变量,利用偏最小二乘回归对煤炭发热量进行建模。实验结果表明,NIRS-XRF联用方法对定标集煤样发热量预测的线性相关度系数(R^(2))为0.995,对验证集煤样发热量预测的最小均方根误差、平均相对误差和标准偏差分别为0.24 MJ/kg,0.61%和0.05 MJ/kg,测量重复性满足小于0.12 MJ/kg的国家标准。NIRS-XRF联用的煤炭发热量高稳定检测方法有望推广应用于火力发电、煤化工、冶金、水泥和焦化等“高碳”行业,助力我国按期实现碳中和目标。 展开更多

关键词 近红外光谱 X射线荧光光谱 光谱融合 煤炭发热量 高稳定检测

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基于NICE-OHMS技术进行大气压气样直接检测的理论分析 被引量：1

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作者 周月婷 赵刚 +8 位作者 刘建鑫 郭松杰 马维光 薛书杭 董磊 张雷 尹王保 肖连团 贾锁堂 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期706-711,共6页

噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术(NICE-OHMS)是目前世界上最灵敏的激光吸收光谱技术,其在低压环境中具有极高的探测灵敏度。然而当测量样品处于大气压时,NICE-OHMS系统的探测灵敏度会大幅下降。主要原因之一是大气压下获取最大NICE-O... 噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术(NICE-OHMS)是目前世界上最灵敏的激光吸收光谱技术,其在低压环境中具有极高的探测灵敏度。然而当测量样品处于大气压时,NICE-OHMS系统的探测灵敏度会大幅下降。主要原因之一是大气压下获取最大NICE-OHMS信号幅度的条件与低气压下不同。通过对大气压NICE-OHMS理论进行分析,分析了影响信号幅度的参数,并通过数值模拟来寻找最佳的实验条件。本文着重讨论影响信号的主要参数包括光学腔腔长L,调制系数β,探测相位θ。其中,由于在NICE-OHMS中使用DeVoe-Brewer技术将调制频率ν_m锁定到Fabry-Parot(FP)腔的自由光谱区(FSR)。因此FP腔的腔长决定了ν_m,同时还作用于信号幅度S■。模拟结果显示,当腔长增大时,由于ν_m随之减小,载波和边带的光谱成分相互重叠部分增大,因此线型函数的幅度逐渐减小。而吸收信号幅度随着腔长的增加而逐渐增加,色散信号幅度先增大后减小,并且在腔长等于8 cm时达到最大值。调制系数β会影响频率调制后激光载波和边带的幅度大小,并且影响信号线型。随着腔长的增加,最大信号幅度对应的β值也随之增加。在相同腔长下,色散信号的最佳β值小于吸收信号,更容易使用电光调制器实现。最后分析了参数的可实现性,分析了不同种类激光器的频率调谐能力,压电陶瓷的扫描宽度等。以乙炔气体为例,大气压下NICE-OHMS的谱线半宽达到~3 GHz,而光谱覆盖范围大于10 GHz。分布反馈式半导体激光器(DFB)与外腔二极管激光器(ECDL)的频率调谐范围可以达到30 GHz以上,但是由于激光线宽宽,得到的PDH锁定性能欠佳。回音壁模式激光器(WGM)和掺饵光纤激光器(EDFL)线宽为百Hz量级,是目前高灵敏NICE-OHMS系统中常用的光源。但是WGM目前可以实现了5 GHz的激光频率调谐范围,而EDFL的外部电压可控制的调谐范围仅为3 GHz。使用精细度为55000的腔进行模拟,调制系数β=1,腔长大于8 cm时,可使用WGM激光器实现,腔长大于25 cm时,可以使用EDFL激光器实现。而对于在设计光学腔中常用的伸缩长度为25μm的PZT,随着腔长的增加,对应的腔模频移范围逐渐减小,在腔长为典型的40 cm时,扫描范围大于12 GHz。 展开更多

关键词 NICE-OHMS 大气压样品 理论模拟 数值分析 Fabry-Perot腔

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基于密度泛涵理论计算确定邻乙氧基苯酚的旋转异构物 被引量：1

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作者 王林 李军伟 +2 位作者 李淑贤 胡富强 李昌勇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期93-94,共2页

密度泛函理论计算了邻乙氧基苯酚的势能面(PES),在PES上发现了6个能量极小值。对每一极小值进行大基组的密度泛函理论计算,确认了邻乙氧基苯酚存在5个旋转异构物,其中1个异构物能量较低,可能在超声分子束实验中观察到,其它异构物,能量太... 密度泛函理论计算了邻乙氧基苯酚的势能面(PES),在PES上发现了6个能量极小值。对每一极小值进行大基组的密度泛函理论计算,确认了邻乙氧基苯酚存在5个旋转异构物,其中1个异构物能量较低,可能在超声分子束实验中观察到,其它异构物,能量太高,分子数密度太低,通常在超声分子束实验中不易观察到。 展开更多

关键词 邻乙氧基苯酚 密度泛函理论 势能曲面 旋转异构物

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甲基取代对分子电离能的影响

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作者 冯铎 李昌勇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期99-100,共2页

当甲基与苯环的不饱和碳原子相连时,甲基的成键电子受到不饱和碳原子的吸引而具备一定的给电子能力。甲基的给电性导致甲基取代后分子的电离能降低。利用高精度能量计算方法CBS-QB3,计算了多个甲基取代苯分子上氢原子形成的分子的电离... 当甲基与苯环的不饱和碳原子相连时,甲基的成键电子受到不饱和碳原子的吸引而具备一定的给电子能力。甲基的给电性导致甲基取代后分子的电离能降低。利用高精度能量计算方法CBS-QB3,计算了多个甲基取代苯分子上氢原子形成的分子的电离能。结果表明,随着取代的甲基数增加分子的电离能会逐渐降低。甲基在邻、间、对不同位置取代的分子电离能满足关系:邻>间>对。与实验值相比,CBS-QB3高估了电离能,其相对误差在0.64%~1.14%范围。 展开更多

关键词 甲基 取代 给电性 电离能

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