极紫外波段的少电子原子精密光谱测量

基于少电子原子体系的精密光谱测量为“质子半径之谜”、量子电动力学高精度检验等重大科学问题的解决带来曙光,因此备受关注.然而,少电子体系许多重要的跃迁谱线位于真空/极紫外波段,缺少合适的窄线宽光源是阻碍其测量精度进一步提升的主要原因之一.近年来,基于稀有气体高次谐波过程产生的极紫外窄线宽相干光源为精密测量这些跃迁谱线带来了新的机遇.最新研究表明,极紫外光梳的最短波长可至12 nm,最高功率可至mW量级,线宽可至0.3 MHz;而极紫外波段的拉姆齐光梳亦可以实现kHz量级的光谱精度,且其工作波长有潜力覆盖整个极紫外波段.本文重点介绍少电子原子极紫外波段精密光谱测量相关技术方法与研究进展.首先简要介绍基于少电子原子体系精密光谱测量的科学意义;随后介绍极紫外波段少电子原子体系精密光谱测量方法,即基于极紫外光梳的直接频率梳光谱方法和极紫外波段的拉姆齐频率梳光谱方法;然后介绍利用这些方法开展少电子原子体系精密光谱实验测量以及相关精密谱理论计算方面的研究进展,以及这些方法在其他相关研究中面临的重要机遇;最后给出未来工作展望.

以AOTF为核心的在线光谱测量系统的研制

概述了声光可调谐滤光器(AOTF)的基本色散原理,详细介绍了以AOTF为色散元件的红外光谱测量系统的组成以及采用聚苯乙烯作样品的测量结果。文中对准直发射系统、聚焦接收系统的设计进行了详细分析并提出工作距离的概念和设计要求,与此同时对直接数字频率合成器(DDS)的使用以及DDS与数字信号处理器(DSP)之间的接口设计进行了介绍。理论和实验表明,以AOTF色散元件的红外光谱测量系统结构简单,测量速度快,可广泛应用于在线光谱分析场合,本系统光谱测量范围为2.5～5.0μm,光谱分辨率为10nm。

水体光谱测量与分析Ⅰ:水面以上测量法

水色遥感的基础之一是水体光谱特征测量与分析。水体光谱特性包括两个方面 :表观光学特性(AOPs)和固有光学特征 (IOPs)。该文主要讨论与水色遥感基本参数直接相关的表观光学量的测量与分析。现场表观光谱的测量从方法上可分为两类 :剖面测量法和水表面以上测量法。两种方法相对独立 ,适用范围上具有互补性。该文主要针对水面以上测量法进行讨论。水色遥感一般要求表观光谱特性的测量必须能够导出离水辐射率LW、归一化离水辐射率LWN、遥感反射率Rrs、和刚好处于水面以下 0 -深度的辐照度比R等。国际上有关水色的测量规范中 ,仅有针对大洋一类水体的。中国的近岸水体和湖水绝大部分是二类水体 ,因此该文也将对二类水体光谱测量的有关参数化问题进行讨论。同时 ,对数据分析处理中的一些关键参数的确定 。

海洋光谱测量与数据分析处理方法

海洋水色遥感的基础之一是海洋光谱特性的精确测量与分析。海洋光谱分析对改进反演算法、最佳波段选择、辅助大气修正、系统定标与校验等方面有很大作用,因此这方面的研究越来越受到重视。本文在海洋光谱机理的基础上,就光谱现场测量方法和分析处理方法进行了探讨,并给出了一个典型海域的光谱数据分析处理结果。由于我国尚缺乏满足水色应用要求的水下光学测量仪器,因此提出了一种利用瞬态光谱仪在水面以上进行离水辐射率测量与分析的方法。

万盛采矿区土壤As,Cd,Zn重金属含量光谱测量与分析

随着现代工业技术的飞速发展以及人类活动的影响，土壤中重金属污染问题愈发严重，土壤重金属污染已经成为当前全球面临的很严峻的环境问题，也逐渐成为了全球土壤和环境研究的重点。传统的通过点样测量的方法获取土壤重金属含量虽然精度较高，但是耗时耗力，成本较高，且不能大面积、快速得到所研究区域的重金属含量分布。遥感技术的发展为土壤重金属含量的研究提供了新的思路，为了使用遥感技术反演某地区土壤重金属含量，了解其光谱特征是快速、准确建立反演算法的基础。以重庆市万盛采矿区为研究区，分别在2012年3月和8月用ASD FieldSpec Pro Ⅲ地物光谱仪（350-2500nm）对该地区171组和123组土壤样进行了现场光谱测定，并在第二次光谱采集的时候对其中的40个土壤样进行了土壤化学分析以建立土壤中一种莺金属含量的反演模型，为遥感定量反演研究区土壤As，Cd，Zn三种重金属含量提供科学依据。结果表明：在万盛采矿区，土壤在近红外波段R2320与R1755波段、R2260与R2210、R1920与可见光波段R480波段的反射值比值分别和土壤中As，Cd和Zn含量存在较好的相关性，由此可根据采样点光谱及地理插值获得研究区土壤中As，Cd和Zn含量的分布图。

应用近红外光谱进行玉米单籽粒品种真实性鉴定的光谱测量方法研究

从玉米籽粒胚的朝向,中长波漫反射分析和短波透射分析,进样方式三个方面进行了研究,通过比较不同的测量方法对品种识别模型性能的影响来选择最佳的玉米单籽粒光谱测量方式,进而鉴定玉米单籽粒品种真实性。原始光谱经过预处理后,使用判别式偏最小二乘法(PLS-DA)对数据进行特征提取和降维,选取前9个因子建立8个玉米品种的仿生模式识别模型。结果表明,玉米籽粒胚正对光源优于胚背对光源,中长波漫反射分析优于短波透射分析,小样品池效果好于小光阑。采用最优测量方法(籽粒胚正对光源,使用小样品池和中长波漫反射分析)获取玉米单籽粒的近红外光谱,建立的品种识别模型对本品种样品的平均正确识别率达到94.6%,对其他品种样品的平均正确拒识率达到96.5%。

太阳光和天空光的光谱测量分析

采用一种便携式小型光谱仪对天津市区太阳光和天空光在200～850nm波段进行光谱测量.分析了一天中不同时刻的太阳光谱的变化,比较了太阳光谱与相应天空光谱间的关系,同时还给出了不同天气情况下的天空光谱测量结果及相关理论分析,并对太阳光和天空光的颜色进行了色度计算.

炸药爆轰温度的光纤光谱测量方法

本文介绍了炸药爆轰温度的光纤光谱测量方法、原理及测量系统的构成 ,用该装置测量了TNT炸药的爆轰光谱 ,用黑体辐射普朗克公式拟合 ,得到了爆轰温度。

基于双光路原理的海水IOPs高光谱测量仪方案

设计了基于双光路原理的海水固有光学参数测量仪。该仪器可同步测量水体光谱吸收系数a、光束衰减系数c和体散射系数b。其中吸收系数a采用反射式吸收管测量,光束衰减系数c采用全吸收式样品池测量,体散射系数b根据c=a+b计算。光信号由光纤收集、光谱仪分光后用CCD探测器测量。光谱分辨率为4nm,灵敏度为0 001m-1。该仪器直接在水下工作,由水泵抽取被测海水,水下最大工作深度为200m。测量数据可以自动记录,同时也可以通过水下电缆实时传输到调查船实验室。

野外地物光谱测量技术及方法

野外地物光谱测量在航天航空传感器定标、遥感数据解译、遥感应用潜力研究以及地质填图等方面得到广泛应用。野外采集准确的地物波谱需要熟知各种不同的光照条件、大气特性和稳定性(云、风)、仪器视场角、观测和光线照射的结合角度、仪器扫描速度以及目标特征的时空变化等,这些因素对目标波谱具有很大的影响。进行野外光谱测量的第一步是整个试验的总体设计,在设计中必须结合研究目标和研究对象的具体特性综合考虑数据采集的时间、野外测量的空间尺度、光线照射和观测的几何角度以及记录的野外描述数据等问题。此文详细讨论这些因素对地物光谱测量的影响。

川西北米亚罗地区雪积/雪融光谱测量及光谱分析

山地冰盖和积雪在全球很多地区的水分平衡中发挥着重要的作用,目前大面积山地冰盖和积雪的测量方法主要依靠遥感测量方法。为使用遥感反演某地区山地冰盖和积雪的储存量,了解其光谱特征是快速、准确建立反演算法的基础。以川西北米亚罗地区为研究区,布设了24个测控点,在2007年1月利用ASD便携式地物光谱仪对该地区积雪进行了积雪反射光谱的测定并对其进行了分析。分析结果表明:在米亚罗地区,1 026,1 256,1 493和1 990 nm是积雪的特征吸收谷,积雪表面光谱反射率与积雪厚度有关,同时,积雪在不同深度所表现的反射光谱特性也有所差异。

单重态氧发生器出口气流中水汽含量的光谱测量法

水汽的含量是化学法单重态氧发生器（ＳＯＧ）的重要性能参数之一，因为它不仅对Ｏ＿２（￣１△）有猝灭作用，而且在氧碘化学激光器（ＣＯＩＬ）光腔中对Ｉ￣＊也有严重猝灭作用。因此测控ＳＯＧ出口处的水汽含量有重要意义。本实验采用光谱强度比较法测量ＳＯＧ中的水汽含量，利用ＯＭＡ－３的二维扫描积累功能，可对不同测点的光谱进行同时扫描积累，从而可以对ＳＯＧ的数个测点同时进行水汽含量测定。测试精度可达±１０％。

快速光谱测量分析系统

从光度学和色度学中有关光谱测量、颜色测量的理论出发 ,针对国内光谱测量应用的需要 ,在对可见光和近红外波段 ( 4 0 0 - 90 0 nm)的光谱信号同时探测进行探讨和实验的基础上 ,研制开发成功用平面衍射光栅作为分光器件 ,线阵 CCD作为多通道光电转换器件 ,图形液晶显示屏显示测量数据和光谱图的快速光谱测量分析系统。它可以直接获得辐照度、光照度、色品和色温 。

新型光谱测量技术发展综述

光谱测量技术在无损检测、地质勘探、农业普查等诸多方面均有广泛应用,且随着技术的发展,相关工艺器件近几年得到了长足的进步。在结合实际应用需求的前提下,比较全面地介绍了光谱测量技术的发展历史,以及近年来相关技术的研究现状和发展动态。并且从传统型、计算型、多路复用型三个角度较详细地总结了目前光谱测量的主要形式。着重介绍了包括计算层析、压缩感知、傅里叶变换、哈达码变换等多种光谱测量技术的原理及实现方法,并分别总结了优缺点。对目前光谱测量技术中亟待解决的问题进行了分析总结,对未来光谱测量手段的发展进行了展望。

中、远红外双波段激光器发射光谱测量与评估

在分析中远红外双波段(氟化氘与一氧化碳)激光器发射光谱的基本特征和分光型谱仪存在高级次光谱混叠等问题的基础上,选定Tensor37干涉型遥测光谱仪并利用黑体标定出仪器响应函数;对中、远红外双波段激光器光谱进行了模拟测量和实际测量,分析评估了双波段激光器的谱线成分、峰值变化、测量精度和相对强度等,为双波段激光器的介质参数计算、运转参数优化以及红外应用提供有效数据。

1.517μm附近水汽分子谱线加宽系数的腔衰荡光谱测量

以超低膨胀系数微晶玻璃为腔体,以分布反馈式激光器为光源,建立了一套等噪声测量灵敏度为3.2×10^-9cm^-1的调腔式连续波腔衰荡光谱系统。应用该系统对1.517μm附近（6 586.5-6 596.5 cm^-1范围内）的7条水汽吸收谱线进行了实验研究,测得了这些谱线在氮气、空气环境下的谱线加宽系数。根据测得的结果,得到了此波段水汽的空气加宽系数与氮气加宽系数之比为0.896 9±0.068 7（3倍标准误差范围内）,并就测得水汽的谱线加宽系数与HITRAN2004数据库数据进行了比较。

成像光谱测量研究

详细论述成像光谱仪的工作原理和各系统的研究方案 ,提出控制线性偏振光的光学设计方法 ,分析成像光谱仪的像光谱谱间相关性 。

皮秒分辨荧光光谱测量的延时分幅扫描单光子计数技术

介绍并分析了我们创建的一套以雪崩光电二极 (APD)为探测手段的皮秒分辨延时分幅扫描单光子计数荧光光谱测量装置 ,该装置具有高信噪比和高灵敏度 ,可对 5 pw的荧光信号快速响应。创新性地采用了延时分幅扫描技术 ,最大限度地发挥光电探测器优越性 ,将系统的时间分辨率提高了 16 7倍。

连续波DF化学激光器光斑上下游光谱测量

通过分析非稳腔DF化学激光器光腔内激光路径特性,指出非稳腔DF化学激光器输出光斑上下游光谱振荡路径不同导致输出光谱存在一定差异。试验测量了一台连续波DF化学激光器光斑上下游光谱,结果表明:非稳腔DF化学激光器光斑上下游光谱主要谱线成分未见显著差异;光斑上下游谱线相对强度存在一定差异;光斑上游各谱带相对强度最大值谱线转动量子数趋向于各谱带低转动量子数方向。根据实测光谱,对光斑上下游光谱所表征光腔温度和相对粒子数范围进行了估算,得到光腔上游平均温度要低于光腔下游平均温度。

北京麦蚜虫害的光谱测量与分析

通过测定小麦生育期内叶绿素含量变化及分析叶绿素含量与麦蚜量间的动态关系 ,提出小麦蚜虫灾害遥感监测的植物生理学依据。通过 1 995、1 996和 1 998年的地面光谱测量 ,绘制出蚜量同小麦光谱的相关性曲线 ,证明利用小麦的反射光谱植被指数 RVI值监测麦蚜的可行性 ,并给出了确定小麦蚜虫防治点即百株蚜量 5 0 0头左右的 RVI值方法。为确定麦蚜虫害最佳防治时间提供依据。