2002~2022年北京大气气溶胶光学特性的地基遥感连续观测

长时间序列的气溶胶光学特性观测资料是定量研究气溶胶辐射和气候效应的重要基础,也是空气质量和环境健康研究的重要数据来源。本文系统评述了全球AERONET(Aerosol Robotic Network)观测网,并介绍了我国最长观测时间的AEROENT北京站发展状况和一些研究成果;使用北京站长达20余年的观测数据,针对AERONET观测网的光学辐射产品的多时间尺度变化特征进行系统分析,讨论了长期观测的重要性和迫切性。

塔克拉玛干沙漠与撒哈拉沙漠沙尘气溶胶光学特性对比研究

基于2007—2021年CALIPSO和MODIS主、被动卫星遥感探测数据,对塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠的气溶胶光学特性时空分布特征进行探究及对比分析。结果表明:(1)两大沙漠的沙尘气溶胶对总气溶胶的贡献率最大,气溶胶类型季节变化的相对单一性反映了塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠地区存在沙漠沙尘排放对总气溶胶成分的显著影响;(2)塔克拉玛干沙漠气溶胶光学厚度AOD的峰值出现在春季(春季>夏季>秋季>冬季),而撒哈拉沙漠AOD的峰值出现在夏季(夏季>春季>秋季>冬季);(3)撒哈拉沙漠总气溶胶抬升高度与塔克拉玛干沙漠相近,但近地面层消光系数明显小于塔克拉玛干沙漠;塔克拉玛干沙漠的消光系数平均值在所有季节中均大于撒哈拉沙漠,故塔克拉玛干沙漠的沙尘气溶胶AOD比撒哈拉沙漠的大;相比沙漠沙尘气溶胶,塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠都无明显的污染沙尘和抬升烟活动。上述研究结果揭示了两大沙漠源区沙尘气溶胶光学特性的观测事实与利用大气气溶胶时空变化特征反映区域气候变化的可能性。

六边形micro-LED台面制备及光学特性研究

在蓝宝石为衬底的标准绿光GaN-LED外延片上,成功制备了边长分别为6μm、8μm、10μm且具有不同侧壁晶面(m面,a面)的六边形micro-LED台面。通过光致发光谱研究了各个侧壁晶面的六边形micro-LED台面的发光特性。结果显示,在10.5 kW/cm^(2)的注入功率密度下,边长6μm的m面侧壁的micro-LED台面比a面侧壁的micro-LED台面的发光峰强提高了24.4%。在9.05 kW/cm^(2)的注入功率密度下,随着台面尺寸从10μm缩小到6μm,m面侧壁台面单位面积的发光峰强提升了52.8%。结果表明,micro-LED台面侧壁对发光效率具有重要影响,设计制备符合GaN晶格特性的低密度界面态侧壁六边形micro-LED台面,可大幅提高micro-LED发光效率,是实现高量子效率micro-LED的特定解决方案。

茶油鉴伪光学特性参数的对比分析

[目的]对比光学特性参数[吸收系数(μa)和约化散射系数(μ′s)]鉴别掺伪茶油的能力,并探索组合提取方式对模型的提升效果。[方法]以植物油为试验材料,制备不同质量分数的掺伪茶油;采用不同的预处理方式对光学特性参数数据进行预处理,提取特征波段后建立随机森林(RF)定性鉴别模型。[结果]经过竞争性自适应重加权算法(CARS)和无信息变量剔除算法(UVE)进行特征提取后,利用μa和μ′s数据建立的模型鉴别准确率分别为95.65%,95.65%和98.55%,97.10%,与CARS特征提取方式相比,组合提取方式(UVE-CARS)使模型的鉴别结果至少可提升1.45%。[结论]利用μa可更快速、准确地实现对不同掺伪种类茶油的鉴别,采用组合提取方式可有效提升模型鉴别能力。

基于非线性光学特性的还原氧化石墨烯复合材料的制备研究进展

还原氧化石墨烯(rGO)具有较强的非线性光学特性(NLO),是光学材料的研究热点.从无机物和有机物原料对rGO复合材料的制备进行综述.今后应在多种原料混合制备、多种复合材料间的对比等方面加强研究.

东中国海海域气溶胶光学特性研究

气溶胶光学特性影响着气溶胶对太阳辐射的吸收和散射能力,因此不同类型气溶胶的环境和气候效应也存在着显著差异。通过CALIPSO(cloud-aerosol lidar and infrared pathfinder satellite observations)卫星的气溶胶数据分析了2008年3月—2021年2月东中国海海域气溶胶光学特性及类型的分布情况。结果表明:渤海和黄海气溶胶光学厚度较大且季节变化不明显,东海气溶胶光学厚度相对偏小,季节差异较大;3个海域气溶胶的退偏比和色比均表现为春季最大。渤海和黄海春季以沙尘型气溶胶为主,其他季节以沙尘海洋型气溶胶为主,东海春季受沙尘海洋型气溶胶影响最大,其他季节以清洁海洋型气溶胶为主。沙尘型和沙尘海洋型气溶胶的光学厚度较大,颗粒较大且粒子以非球形为主,清洁海洋型气溶胶的光学厚度较小,粒子偏球形,由此可见不同类型的气溶胶具有不同的光学特性,这对理解大气中的能量平衡和预测气候变化具有重要意义。

无色聚酰亚胺薄膜二次表面镜的光学特性研究

采用磁控溅射镀膜工艺,以无色透明聚酰亚胺(CPI)膜为基底,Ag和Al作为反射层,制备了CPI薄膜二次表面镜。使用Lambda 950分光光度计对二次表面镜的反射曲线进行分析,研究了在红外波段和可见光波段,CPI薄膜二次表面镜与聚全氟乙丙烯(F46)薄膜镀银二次表面镜、聚酰亚胺(PI)薄膜镀铝二次表面镜反射性能的差异。结果表明:在可见光波段,CPI薄膜镀银二次表面镜与F46镀银薄膜相当,反射率达95%以上;较传统PI镀铝薄膜,CPI镀铝薄膜反射率明显提升;在红外光波段,CPI薄膜反射性能不及F46薄膜,与传统PI薄膜相当;CPI薄膜镀银二次表面镜吸收发射比(α_(s)/ε)达0.19,与F46薄膜镀银二次表面镜的相近,而耐温性能优于F46薄膜镀银二次表面镜。

气溶胶光学特性测量研究进展

气溶胶会对全球气候变化、能见度、环境质量、人类健康等产生重要影响。分析常用的气溶胶光学特性测量方法及其局限性,探讨未来的气溶胶变化趋势以及光学特性测量方法,将原位测量和遥感测量相结合,以期更好地测量气溶胶的单次散射反射率、吸收特性和尺寸分布等参数。

气溶胶吸湿性的影响因素及其对光学特性的影响

吸湿性是气溶胶重要的理化性质之一,气溶胶吸湿增长不仅会通过大气辐射效应影响气候,还对大气能见度有重要影响。介绍了气溶胶粒径吸湿增长与散射吸湿增长的概念,总结了测量气溶胶吸湿增长的方法,分析了粒径、化学组分、污染条件和混合状态对吸湿性的影响。结果表明:气溶胶的吸湿增长会使颗粒物含水量增多,改变气溶胶消光能力,从而对大气能见度以及气溶胶辐射强迫造成影响。未来,建议着重关注高相对湿度(相对湿度大于95%)下的气溶胶吸湿增长,加强气溶胶吸湿增长的垂直观测研究,并广泛开展吸湿和脱水2种环境下的气溶胶散射吸湿增长的测量和研究。

枪口焰烟光学特性测试研究

针对狙击作战中对狙击手的探测、定位及告警的需求,开展了枪口焰烟光学特性测试研究。根据枪口焰烟文献资料与光学测量设备的性能参数,设计了枪口焰烟光学特性外场测试详细方案。对某5.8 mm与7.62 mm口径弹道步枪的枪口焰烟光学特性进行了外场测试。测试结果表明,枪口焰烟辐射主要集中在2μm~5μm,持续时间约为6 ms,辐射能量最大值出现在2 ms附近,5.8 mm弹道步枪枪口焰烟在中波和长波的辐射强度均高于7.62 mm。枪口焰烟光学特性的测试结果为枪口焰烟的探测及武器发射药的改进提供了重要依据。

非公度结构二硫化钼的光学特性研究

非公度结构的二维纳米材料是当前材料科学领域的一个重要研究方向,通过定向组装可以有效地调控其物理性能。本文利用机械剥离单晶二硫化钼和干法定向转移的方法制备了多种不同堆垛形式的非公度结构二硫化钼纳米薄膜,利用拉曼光谱仪和透射光谱信号采集系统对非公度结构二硫化钼进行了光学特性分析。研究表明,非公度结构少层二硫化钼纳米薄膜的层间耦合作用、残余应力的释放等因素对其光学特性有显著影响,非公度结构二硫化钼纳米薄膜之间的晶向夹角对层间耦合作用的强弱有重要影响,还能显著影响其电子结构带隙。通过研究非公度少层二硫化钼的光学特性,可以为二硫化钼二维纳米材料在电子器件、光电器件、传感器等领域的进一步应用提供有效的指导。

冬枣黑斑病的光学特性检测方法建立

本研究旨在探究冬枣果实黑斑病过程中光学特性的变化,并筛选出病害检测的特征波长。采用单积分球检测系统结合反向倍加(IAD)算法测定冬枣果实在黑斑病过程中短-中波近红外区域(900~1650 nm)内光学吸收和散射特性,通过光学特性与品质指标间的相关性分析获得特征波长,最后通过近红外光谱对特征波长的有效性进行了验证。研究结果表明,随着黑斑病的发展,冬枣果实的失重率和a^(*)呈现明显的上升趋势,L^(*)、可溶性固形物及叶绿素含量则随贮藏时间下降。冬枣果实的吸收系数(μa)和约化散射系数(μs')均表现出明显的下降趋势。μa和μs'分别在1400~1650和900~1360 nm与病害程度(病斑面积)和部分品质指标(失重率、L^(*)、a^(*)、可溶性固形物和叶绿素)呈现高度相关。与全波长和基于算法获得的特征波长模型相比,基于光学特性优选的10个特征变量建立的冬枣黑斑病判别模型效果最佳,建模集和预测集总体正确率分别达到92.53%和92.35%,证明了短-中波近红外光学信号识别不同病害程度冬枣果实的潜力及基于光学特性优选的特征波长的有效性。

不同Yb掺杂浓度的ZnO的电子结构与光学特性

本文基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理计算方法,研究了不同Yb浓度掺杂ZnO体系的电子结构和光学性质.计算得到的结果证明,Yb掺杂ZnO后会造成电子结构和光学性质的明显改变.增加掺杂浓度使能带带隙逐渐变窄,其费米能级向上移动到导带,表现出n型半导体的特性;在Yb-4f态导带附近的带隙中产生了新的缺陷,同时观察到更好的吸收系数和折射率.因此,Yb掺杂ZnO对其电子性质和光学结构有很大的影响,为进一步深入了解掺杂ZnO性质的影响提供理论基础.

Micro-LED的侧壁损伤以及光学特性

GaN基微型发光二极管(Micro-LED)作为新型显示技术有着广泛的应用前景,在近些年得到了快速的发展。但随着尺寸的降低,Micro-LED的发光效率急剧降低,主要是由于侧壁损伤的影响。本文通过光刻工艺和电感耦合等离子体(ICP)刻蚀制作了5、10、20μm等不同尺寸的Micro-LED结构,分析了刻蚀对Micro-LED带来的台面物理损伤及杂质元素富集的影响,并采用20%浓度四甲基氢氧化铵(TMAH)修复侧壁损伤,采用阴极荧光(CL)分析钝化处理前后Micro-LED的光学特性。结果表明,随着尺寸的降低,侧壁损伤的影响越加严重,采取TMAH钝化工艺能够对侧壁进行有效的修复,提升Micro-LED的发光强度与发光均匀性。

基于光学特性参数反演的苹果水心病检测

[目的]针对传统的果蔬品质检测方法费时且破坏检测样本的问题,提出了一种新的苹果水心病检测方法。[方法]采用具有水心病的新疆阿克苏苹果作为样本,首先利用反向倍增法计算得出苹果每层组织的光学特性参数,然后利用苹果果皮、果肉、果核层的光学参数据构建3层迁移反演模型,使用蒙特卡罗法对苹果内部的光子轨迹进行仿真并获取苹果表面的仿真光亮度图。由于水心病通常发生在苹果果核层,通过仿真光亮度图学习苹果果核层的特征,然后迁移到实测苹果样本数据中进行学习和预测。基于光学特性参数反演的检测方法是利用蒙特卡罗法和卷积神经网络提取与水心病相关的苹果果核层光学特征,使用迁移学习将这些特征与实际苹果样本水心病病情建立联系,成功利用模拟数据提取实测数据中由于存在噪声而无法提取的有效特征,提高了水心病预测的速度和准确度。[结果]基于光学特性参数反演的水心病检测方法在二分类条件下的预测准确率达到94.3%,优于直接使用高光谱数据的卷积神经网络模型和SVM模型;在四分类条件下预测准确率能达到93.5%,相较于卷积神经网络模型提高约4%。[结论]试验结果说明所提出的基于光学特性参数反演的水心病检测方法能有效提取更多与水心病相关的苹果果核层高光谱特征,为苹果水心病的检测提供了一种新的思路。

FeS量子点的制备及其光学特性研究

采用液相超声剥离法制备了尺寸可控的FeS量子点(QDs),通过改变离心转速得到不同粒径的FeS QDs.利用TEM对FeS QDs的形貌和结构进行了表征;通过UV-Vis和PL光谱研究了FeS QDs的光学特性.结果表明:当离心转速分别为4500、3000 r/min和1500 r/min时,对应的FeS QDs平均尺寸为2.6、3.0 nm和3.5 nm;三组样品在紫外到红外波段(200~2000 nm)均有吸收,随着波长的增加吸收强度缓慢下降;此外,研究发现FeS QDs具有光致发光特性,随着激发光波长增加PL峰红移,表明其发光具有波长依赖性.

不同表面基团的纤维素纳米晶体薄膜在不同磁场下的光学特性响应

本文探究了磁场对不同表面基团的纤维素纳米晶体(Cellulose Nanocrystal,CNC)薄膜光学特性的影响。以硫酸化纤维素纳米晶体(S-CNC)为原料,通过2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基自由基(TEMPO)氧化制备表面带有羧基的纳米纤维素(T-CNC),并采用傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜和Zeta电位对其基本结构进行表征。并在无磁场、垂直磁场、倾斜磁场、水平磁场四种模式下观察磁场对不同表面电荷CNC薄膜的影响。结果表明,T-CNC表面带有羧基,S-CNC表面带有硫酸酯基。由于表面电荷不同,使得T-CNC电位绝对值低于S-CNC。两种CNC由于表面电荷差异表现出不同的自组装模式,其中T-CNC为同心自组装,S-CNC为手性向列自组装,且自组装模式的差异不因磁场而改变。但T-CNC与S-CNC在自组装过程中的排列均受到磁场影响。随着磁场取向的不同,两种薄膜的颜色因CNC的排列发生变化而受到影响,其中垂直磁场对两种CNC薄膜的影响最为显著,能使薄膜中CNC的排列更加均匀紧密,从而提升薄膜颜色的均匀性。不同表面基团CNC的自组装薄膜在不同磁场下的颜色响应研究为后续对CNC虹彩薄膜的调控及其在包装领域的应用奠定基础。

高透过率金属网栅光学窗口的准周期结构设计与光学特性研究

通过优化金属网栅结构,可提高电磁屏蔽效果和成像质量。基于此,文章提出了一种基于斐波那契序列的准周期金属网栅(QMMFS)。与周期性结构相比,QMMFS有更多的衍射点,可以实现衍射能量的整体分散,并使衍射点分布更加均匀,避免衍射能量过度集中在某一方向。角二阶矩和像素点的数量可以用来表征QMMFS的改进性能,证明这种准周期结构有利于金属网栅的设计优化。

基于观测的沈阳市气溶胶光学特性对J[NO_(2)]、J[O^(1)D]的影响

文章基于2018年11月—2021年10月沈阳市大气复合污染立体监测超级站颗粒物光学特征观测数据、光解光谱仪观测数据及11个国控点位PM_(2.5)及O_(3)浓度数据,分析了沈阳市气溶胶光学特性及其对光化学反应的影响。结果表明,沈阳市PM_(2.5)的散射系数、吸收系数均呈冬季>秋季>春季>夏季的特征。秋季以散射型气溶胶为主,而夏季吸收型气溶胶的占比有所增加。夏、秋、冬季气溶胶粒子以细模态粒子为主;春季污染由粗模态和细模态的粒子共同导致。当PM_(2.5)>150时,J[NO_(2)]、J[O^(1)D]的最大值分别为0.005 s^(-1)、1.45e-5s^(-1),较PM_(2.5)≤35时,分别减少了16.3%和35.3%。当SSA一定时,J[NO_(2)]、J[O^(1)D]随AOD的增加而减小,二者间存在负相关关系。其中SSA≈1.0时(气溶胶为强散射型气溶胶),二者的相关性最显著。当AOD一定时,J[NO_(2)]、J[O^(1)D]随SSA的增加而增加,但二者无显著相关性。

CdSe薄膜的制备及其光学特性的研究进展

本文主要介绍了CdSe薄膜的制备及其光学特性的国内外研究现状及进展。作为一种II-VI族化合物半导体薄膜,CdSe一直是国内外研究发展的热点。在CdSe薄膜的制备过程中,不同的制备方法都会对其性能有较大影响,因此有必要选择合适的制备方法来进行性能的优化和取舍选择。近年来,人们发展了各种技术制备CdSe薄膜,但现有的研究主要集中在使用电化学方法制备CdSe薄膜以及在使用电化学方法时如何避免生成不稳定的立方相,即闪锌矿,直接生成稳定的六边形相,即纤锌矿,而关于物理方法尤其是真空热蒸发技术的CdSe镀膜技术及该制备方法下其成膜效果和光学特性等方面的报道较少。随着真空热蒸发技术的不断成熟,其真空度要求高的技术缺点和成本高的缺点正在不断被弥补,而其制膜纯度高、生产效率高的优点越发明显。同时研究发现在真空热蒸发技术下制备的CdSe膜具有更优良的光学特性,这将为CdSe薄膜将来的广泛制备和推广使用创造显著的有利条件。