具有尖锐吸收截面和显著增强电场的等离激元-光子混合谐振腔

研究了由二维光子晶体微腔和金纳米天线组成的等离激元-光子混合谐振腔中光学谐振腔对等离激元谐振腔的额外贡献。研究结果表明:与纯等离激元谐振腔相比,混合体系的吸收截面和电场强度均明显增强。特别地,混合谐振腔的吸收截面谱呈现出类Fano线形和尖峰,可以通过改变金纳米天线的数量或金纳米天线与光子晶体微腔之间的共振波长失谐进行调制。此外,混合谐振腔的电场增强因子比金纳米天线高出3个数量级。可为光热探测和光谱增强研究提供新的平台。

混响室加载效应的等效吸收截面分析

从理论上分析了等效吸收截面与混响室内场强的关系,得到了场强的极简表达式。与加载系数不同,等效吸收截面具备可加性,仅与加载件本身引入的损耗有关。通过研究混响室内的损耗机制,给出了混响室归一化场强的理论极限。理论分析与测试结果表明:当频率较低时,发射天线的吸收截面占主导因素,通过减小腔体自身损耗来提升场强已无必要;减小腔体自身损耗有助于腔体空载或低加载时场强的提升;当加载效应占主导时,减小腔体自身损耗不能显著提升场强。

污染气体SO_2和NO_2紫外和可见光谱吸收截面测量

本文用我们自己研制的光谱测量系统测量了常温下的ＳＯ２在２５０～３３０ｎｍ波段和ＮＯ２在 ２８０～６００ｎｍ波段的吸收截面，波长分辨率优于０．１ｎｍ．该测量结果可适用于传统低光谱分辨率仪器遥感大 气污染气体含量，也可为激光差分吸收测量或激光雷达测量污染气体含量提供参考．

差分光学吸收光谱系统中标准吸收截面数据处理方法研究

本文介绍了差分光学吸收光谱法（DOAS）测量大气污染气体浓度的基本原理,描述了在测量光谱分析中所做的一些必要处理。介绍了卷积在DOAS方法中对污染物浓度反演的应用,通过与其它处理方法的光谱数据对比,证明了卷积处理光谱数据可以提高污染物浓度反演的精度。

二苯乙烯衍生物和二噻吩并噻吩衍生物的双光子吸收截面的理论研究

用AM1和INDO/CI理论方法,系统研究了二苯乙烯衍生物和二噻吩并噻吩衍生物的结构和电子光谱.在正确的UV-vis光谱基础上,预测了双光子吸收峰的位置.用完全态求和(SOS)公式计算了三阶非线性光学系数及双光子吸收截面,并从微观上探讨了不同骨架以及不同取代基对双光子吸收截面的影响.

反式二苯乙烯系列衍生物双光子吸收截面的理论研究

采用 PM3和 INDO/ CI理论方法 ,系统研究了对称取代反式二苯乙烯衍生物的结构和电子光谱 .在正确的 UV-Vis光谱基础上 ,预测了双光子吸收峰的位置 .自编程序用 SOS公式计算了三阶非线性光学系数及双光子吸收截面 。

高温环境下NO气体紫外吸收截面的温变特性研究

为了研究NO气体在不同烟气排放温度下的紫外吸收特性变化规律,测量了温度在285~410 K范围内NO气体200~230 nm紫外吸收截面随温度变化规律。采用分辨率为0.2 nm三光栅单色仪、氘灯光源和特制闭式气样室。将NO气体吸收截面分解为离散吸收和连续吸收两部分。结果表明,离散吸收具有等波长间隔分布特征,间隔约为10.5 nm。随温度升高,离散吸收峰值呈现出先抑后扬的非单调变化趋势,最大相对变化率约为19.3%,峰值位置并未出现波长红移或蓝移,谱线半宽也未出现明显的变化;连续吸收截面整体上随温度升高单调增大,且这种增强趋势随波长红移逐渐减弱。利用吸收法在线测量NO浓度时不应假定NO气体吸收截面为常数,应根据对烟气温度对NO吸收截面进行实时补偿计算,能够有效提高NO气体浓度在线测量的精度。

具有大的双光子吸收截面的A-A-A型双苯乙烯基苯类化合物的合成

合成了A-A-A型双苯乙烯基苯类化合物FR[2,5-二氰基-1,4-二(4'-氟苯乙烯基)苯],并采用核磁共振、红外光谱和元素分析等手段对其进行了表征.用飞秒脉冲诱导荧光光谱法分别研究了2个A-A-A型双苯乙烯基苯类化合物FR与CY[2,5-二氰基-1,4-二(4'-氰基苯乙烯基)苯]以及2个D-A-D型双苯乙烯基苯类化合物MO[2,5-二氰基-1,4-二(4'-甲氧基苯乙烯基)苯]和MA[2,5-二氰基-1,4-二(4'-二甲胺基苯乙烯基)苯]的单、双光子吸收与发射特性.实验结果表明,最大单光子吸收与发射波长随末端取代基供电子能力的增强而增大,末端强吸电子基化合物FR和CY具有相当高的荧光量子产率(分别为0.92与0.89)、较长的荧光寿命(分别为5.8与6.1 ns)及较大的双光子吸收系数(分别为19.1与20.5).末端带强吸电子基的化合物FR与CY的双光子吸收截面(δ,分别为6350 GM和6870 GM)比末端带供电子基的化合物MO和MA的δ(分别为270 GM与1790 GM)要大得多,表明A-A-A型双苯乙烯基苯类化合物具有异常大的δ.

NO_2吸收截面在410～440nm波段内的温度特性

在利用吸收光谱进行大气污染物NO2浓度检测过程中,检测结果会受到很多测量因素的影响,如温度、压力等.针对温度对NO2吸收截面的影响,提出在高温下对NO2吸收截面的温度特性进行研究.该方法采用浓度为1,971.43,mg/m3的NO2标准气体,在20、40、60、80、100℃等温度点研究了高温温度与NO2吸收截面之间的定量关系,选用波长范围为吸收光谱检测NO2常用的波段410～440,nm.通过对实验结果的定性和定量分析,得到不同波长处的NO2吸收截面与温度之间的定量关系式,并提出本文研究所得的定量关系可减小温度对检测结果的影响.

双光子吸收截面的测量方法

综述了非线性透过率法、Z -扫描技术、双光子诱导荧光法、双光子瞬态吸收光谱法等各种测量双光子吸收截面的方法 ,分析了各种测量方法的特点。

295～315nm范围内温度对SO_2吸收截面的定量影响

针对温度对SO2吸收截面的影响，本文提出在高温温度下对SO2吸收截面的温度特性进行研究。该方法采用浓度为10428．57mg／m^3的SO2标准气体，在20℃、40℃、60℃、80℃、100℃等温度点处研究了高温温度与SO2吸收截面之间的定量关系，选用波长范围为吸收光谱检测S02常用的紫外波段295-315nm。通过对实验结果的定性和定量分析，得到了在不同波长处的SO2吸收截面与温度之间的定量关系式，并提出减小温度影响检测结果的方法。

不同类型二苯乙烯衍生物双光子吸收截面的理论研究

用AM1和INDO/CI理论方法,系统研究了不同类型二苯乙烯衍生物(D-π-D,A-π-A,D-π-A)的结构和电子光谱.在正确的UV-vis光谱基础上,预测了双光子吸收峰的位置.用SOS公式计算了三阶非线性光学系数及双光子吸收截面,并从微观上探讨了不同取代基对双光子吸收截面的影响.

SO_2紫外吸收截面温变规律实验研究

采用高分辨率光栅单色仪测量SO2气体在200-230和275～315nm波长范围内紫外吸收截面随温度的变化．离散吸收截面峰值与从基态迁移到激发态的量子数目直接相关．随着温度的升高，基态剩余量子旋转、振动迁移到激发态的几率减小，导致离散吸收截面峰值降低．随着温度由298K升高至415K，上述2个波段的离散吸收截面峰值的最大降低幅度分别为74．0％和75．8％，且整体上呈现线性减小的趋势．SO2在这2个波段的吸收截面均存在明显的等波长间隔分布特征，波长间隔分别为1．53和1．95nm．随着温度升高，峰值位置未见红移或蓝移．

有机染料双光子吸收截面与激发光强度的关系

根据激光物理半经典理论,利用量子力学二级含时微扰方法,推导出双光子吸收几率与激发光的强度平方成正比的计算结果,在推导过程中假设入射光是非偏振的,并且简化激发光场为单频电场,这与实验中实际激发光不一致,但对所要计算的结果来说是足够精确的。给出了大分子有机染料双光子吸收截面的表达形式并进行了估算,得出双光子吸收截面的量级约为10-50cm4.s/photon。

吡啶基团的对称性和离子化对分子双光子吸收截面的影响

采用超快速激光光谱方法研究了含吡啶基团的四个联苯乙烯衍生物及两个杂环分子(A:4,4′-二(2-(4-吡啶基)乙烯)联苯;B:4,4′-二(2-(2-吡啶基)乙烯)联苯;C:1-甲基-4-(2-(4′-(2-(4-吡啶基)乙烯基)-4-联苯)乙烯基)吡啶碘盐;D:1-甲基-2-(2-(4′-(2-(2-吡啶基)乙烯基)-4-联苯)乙烯基)吡啶碘盐;E:4-(2-(9-丁基-9氢-3-咔唑)乙烯基)-1-甲基吡啶碘盐;F:4-(2-(9-丁基-9氢-3-咔唑)乙烯基)-1-甲基喹啉碘盐)的结构-性能关系.实验结果显示双光子吸收截面最大的是分子E,高达617.3GM;最小的是分子B,为19.3GM(1GM=10-50cm4·s·photon-1).实验研究结果表明,分子中吡啶基团的对称性及其离子化对分子双光子吸收截面起很重要的作用;进一步用理论计算证实了以上实验结论并对其机制进行了分析讨论.

温度对NH_3气体紫外吸收截面影响研究

为了研究NH3气体在紫外203～220nm内吸收截面随温度的变化规律,采用高分辨率光栅单色仪、氘灯光源、闭式气样室和配气装置,测量NH3气体温度由308K升高至397K的吸收截面。NH3气体吸收截面由离散吸收和连续吸收两部分组成。结果表明,随着温度的升高,基态剩余量子旋转、振动迁移到激发态的概率减少,最终导致离散吸收截面峰值的降低。随着温度由308K升高至397K,在特征波长212.5nm处,离散吸收截面峰值的最大相对减幅为46%。NH3气体在这个波段的吸收截面存在明显的等波长间隔分布特征,约为4nm。随着温度升高,峰值位置未见变化。连续吸收截面整体上随温度升高而减小,且这种减小趋势随波长红移逐渐减弱。由于NH3气体吸收截面随温度的变化呈现较大的变化,实测时应对气体浓度在线测量结果进行温度补偿计算。

200-240nm区域下压力对SO2吸收截面影响研究

为了考察SO2气体在不同排放条件下的吸收特性，研究SO2气体在紫外200-240nm内吸收截面随气压的变化规律．采用分辨率为0．05nm的光栅单色仪、氘灯光源、闭式气样室和配气装置，测量SO2气体在绝对压力由63．7kPa增大至162．1kPa过程中的透射率，并依据Beer—Lambert定律，计算出SO2单色吸收截面．结果表明，SO2单色透射率随气压增强而逐渐增大，最大变化率约40％，单色吸收截面随气压增大逐渐减小，最大变化率约35％，而吸收截面差值在200-240nm波段内逐渐变小．SO2紫外吸收谱线存在压力碰撞展宽现象．在SO2浓度测量时有必要对吸收截面进行压力补偿计算。

高温NO气体紫外吸收截面压力碰撞增宽效应的实验研究

采用高分辨率(0.05nm)光栅单色仪研究了NO气体在烟气排放温度(100～120℃)下200～230nm紫外吸收截面谱线受压力变化而产生的碰撞增宽效应.压力变化分为气样室总压和NO分压改变2种情况,分别通过充入纯N2伴随气体和配置不同浓度的NO标气来实现.测量结果表明,NO气体在此波段内存在的3条近似等间隔分布的吸收带,峰值位置并没有随压力的改变而移动.相比之下,由气样室总压增大所导致的NO吸收截面的Lorentz碰撞增宽效应并不明显;而由NO气体分压增大所导致的Holtzmark碰撞增宽效应则相对显著.当NO分压从67.3Pa增大到200Pa时,吸收截面峰值逐渐减小,3条吸收带中峰值最大减幅约为17.7%;谱线半宽逐渐增大,最大增幅约为11.8%.针对高分压下NO吸收截面逐渐偏离BeerLambert线性吸收定律的特性,提出了基于整个吸收带吸收截面积分的浓度反演修正公式,减小了NO分压对其浓度反演结果的影响,从而提高烟气中NO气体含量在线测量的精度.

加载物吸收截面和材料介电常数对混响室品质因子的影响

为实现混响室(RC)品质因子Q的科学评估、研究混响室腔体加载物对Q的影响,分析了腔室内能量的耗散途径。将加载物等效为一系列能够吸收反射电磁能量的球形介质,通过计算介质球吸收截面,给出了Q的表达式,并建立混响室模型对Q进行数值计算。研究了Q与加载物材料、尺寸的关系。结果表明,当频率>1.2 GHz时,Q的计算结果与实际测量结果相符;Q与加载物吸收截面成反比,与加载物介电常数及入射电磁波频率成正比。

臭氧253.65 nm吸收截面系数变化对中国环境空气质量达标的影响

臭氧253.65 nm波长处的吸收截面系数通过朗伯-比尔定律被普遍用于紫外吸收原理臭氧测量,是直接影响臭氧监测数据的基础参数.国际计量局重新测定并于2019年修订了臭氧253.65 nm处的吸收截面系数,拟从1.147×10^(-17) cm^(2)/mol降至1.1329×10^(-17) cm^(2)/mol,将导致臭氧监测浓度系统性升高1.24%.为研究臭氧吸收截面系数变化对中国环境空气质量达标的影响,使用2018年中国国家环境空气监测网臭氧监测数据模拟了特征吸收截面变化后中国337个地级及以上城市的臭氧监测数据,并统计了特征吸收截面变化对全国以及重点城市群臭氧超标城市数量、臭氧污染天数和优良天数比例的影响.结果表明:臭氧吸收截面系数的变化将导致全国臭氧超标城市增加7个;全国以及“2+26”城市群、长三角城市群、珠三角城市群、汾渭平原城市群中各城市臭氧超标天数分别增加1.4、3.5、2.4、1.7和2.1 d,优良天数比例分别降低0.3%、0.9%、0.6%、0.4%和0.6%.研究显示,臭氧吸收截面系数变化将系统性影响全国以及重点地区环境空气质量达标工作,应予以重点关注.