高斯过程回归辅助下的GPS干涉反射积雪深度估测

本文对全球定位系统干涉反射技术进行了研究。以美国板块边界天文台计划提供的P101测站的GPS监测数据为基础,利用GPS卫星高度角低于某一角度时多路径效应明显的特点,构建高斯过程回归(GPR)辅助的GPS干涉反射积雪深度估测模型,并监测了测站周围的积雪深度。结果表明,GPR辅助的GPS干涉反射积雪深度估测模型输出的雪深估测值的精度,相比传统单星反演结果有不同程度的提高,并且更贴近实测雪深的变化,为地表雪深反演提供了新思路。

卢瑟福背散射谱和红外干涉反射谱研究冷注入锗离子对单晶硅的损伤

主要研究锗离子在77 K温度下的冷注入对单晶硅片表面的预非晶化效果,并与室温注入情形予以对比。卢瑟福背散射谱(RBS)和红外干涉反射谱被用于对非晶层的研究。实验表明,冷注入要比室温注入的退沟道效应更为显著,反射率降低更为明显,意味着引入的损伤更为严重,更容易使硅单晶非晶化。而且,冷注入产生的最大损伤峰比室温注入的位于更深的位置,相应的非晶层/硅单晶衬底界面有更深的推入。结果还表明,同样的注入温度下,剂量越大,损伤越严重。

利用多系统GNSS干涉反射测量估计长江巴东水位变化

水位信息是研究水循环、气候和生态环境变化的重要参数,近实时、高精度地监测其变化具有重要的意义.传统水位计测量成本高、范围小,且是相对水位测量.全球导航卫星系统干涉反射测量(GNSS-IR)利用岸边架设的GNSS接收机所获取的信噪比(SNR)数据估计水位变化,为水位测量提供了一种新的监测方法,具有全天候、高精度和近实时等优点.本文利用长江上游巴东多系统GNSS观测站采集30 d的GPS、BDS以及GLONASS系统SNR数据,反演了水位变化,并和水位站进行比对,结果表明GNSS-IR获得厘米级的水位反演精度,RMSE最低为6.43 cm.GPS和GLONASS系统L1频段以及BDS系统B1频段估计结果较好,GLONASS系统L2频段的反演精度低于其他频段.联合不同GNSS系统估计水位变化,提高了GNSS-IR反演水位的时间分辨率.

用于检测痕量铅离子的功能化反射结构光纤干涉传感器

铅离子(Pb^(2+))是日常生活中常接触的有毒重金属污染物之一。本研究开发了一种新型反射式光纤干涉传感器,用于检测痕量铅离子。该传感器结构由单模光纤、无芯光纤和细芯光纤(TCF)依次拼接而成。TCF的包层被氢氟酸部分腐蚀并涂覆功能化的水凝胶传感膜。该传感膜选用甲基丙烯酸2-羟基乙酯(2-HEMA)作为识别单体。2-HEMA中的氧原子能与Pb^(2+)发生配体-受体相互作用,形成“-O-Pb-O-”交联结构,从而改变TCF的新包层有效折射率。因此,可以通过观察反射光谱中光信号的变化来检测水溶液中Pb^(2+)的浓度。所提出的传感器具有很高的检测灵敏度(1.926×10^(9)nm·mol^(-1)·L),其检测极限为4.14 ppt(1 ng·L^(-1)=1 ppt),比世界卫生组织(WHO)规定的饮用水中Pb^(2+)(10 ppb,1μg·L^(-1)=1 ppb)浓度低1000倍。此外,利用一个方程组实现了该传感器的温度自校准功能,成功地消除了环境温度的干扰。由于该传感器良好的特异性、稳定性以及反射式结构,非常便于实时远程检测,为环境和人类健康监测提供了广阔的前景。

反射干涉光谱法测量固体薄膜的光学常数和厚度

本文报道一种简单的方法 ,从平面介质薄膜的反射干涉光谱来计算薄膜的光学常数和厚度。当一束光照射在基板上的介质膜上时 ,由于膜上下界面反射光的相干 ,会使反射光谱的曲线有一定的波动。我们对反射相干光谱进行理论分析 ,给出计算公式 ,从测量曲线中的实验值得出薄膜的光学常数 n、k以及厚度等参数。此种方法简单可行 ,而且易于编程处理。

光反射干涉生物传感器对生物医用材料蛋白质吸附研究

应用东南大学生物医学工程系吴健雄实验室研制的RIfS生物传感器 ,对人工合成羟基磷灰石和H50 50型聚氨酯两种材料对小牛血清白蛋白BSA、人血浆纤维蛋白原FIB和人免疫球蛋白IgG的吸附性能进行了实时原位动态研究 .根据RIfS表征原理和蛋白质结构大小 ,引入了吸附层数计算公式 ,求出了 2种实验材料对不同蛋白质的吸附层数 .得出羟基磷灰石和H50 50型聚氨酯材料对 3种蛋白质实际吸附层数分别为 :IgG 1 0 751 ,BSA 0 9684,FIB 0 7464和IgG 0 81 99,BSA 0 7964,FIB 0 61 2 0 .证实了用RIfS生物传感器进行生物材料生物相容性研究的可行性 .

光反射干涉谱新方法测试薄膜厚度和光学常数

依据测量薄膜和光之间相互作用可确定薄膜特性的原理,并基于光反射干涉谱与德国最新研发薄膜分析软件SCOUT的新方法可测量已知或未知材料的多层薄膜厚度及其折射率n、消光系数k。通过实际测试证明:该方法可测试单晶硅、玻璃、ITO玻璃基底上沉积薄膜的厚度,样品基本不需要特别准备,对样品无破坏性,测试精准。理论上可以测量所有透光或半透光薄膜的厚度和光学常数,操作非常简便,适合于镀膜行业的在线检测和实时监控,且SCOUT软件在多层膜及多种材料的研发、制备等方面具有应用潜力。

神光-Ⅲ激光装置时标激光和任意反射面速度干涉仪探针光源产生技术

在惯性约束聚变研究中,时标激光是对物理诊断数据进行分析的重要时间标尺,而任意反射面速度干涉仪(VISAR)光源则是冲击波精密诊断必不可少的探针光源.通过对物理需求的分析,提出对时标激光与VISAR光源共用脉冲产生单元,采用时分复用技术实现二者在同一台幅度调制器上的精密整形,经1×2分束后再通过声光开关进行选择输出,从而降低了系统造价,便于集中控制.采用了脉冲稳偏、高稳定空间放大、高精度温控谐波转换技术及可快速插拔精密复位的光纤耦合和传能技术,实现了时标和VISAR光源脉冲的高稳定输出.研制的时标激光系统可产生与主激光高精度同步的12路二倍频、4路三倍频时标信号,为神光-III激光装置物理实验提供了重要的时间基准.产生的VISAR光源脉冲在经过光纤系统和Nd:YAG棒状放大器后,通过温控LBO晶体倍频,然后经1 mm芯径的多模传能光纤传输至成像型VISAR系统,为物理实验提供了单纵模、高亮度、可精密整形的脉冲激光.系统已用于VISAR诊断物理实验,获得了完整的冲击加载、减速的图像,从而为冲击波调速及相关高压物理实验提供了可靠的技术手段.

光反射干涉生物传感器及其应用研究进展

综述了光反射干涉生物传感器的工作基本原理,仪器结构的组成及各部件,并给出了光反射干涉生物传感器检测免疫学反应的图例。介绍了光反射干涉生物传感器历史发展过程,在环境、食品安全检测及生物材料吸附性能等多方面的研究进展,分析了该传感器的优点及存在的问题,以后应用和发展前景。为引进先进的食品安全自动化检测技术方法提供了理论依据。

基于神光Ⅲ原型装置的成像型任意反射面速度干涉仪

介绍了基于神光Ⅲ原型装置的成像型任意反射面速度干涉仪(VISAR)的系统结构和实验结果,详细阐述了为解决VISAR系统的光路对接调试、干涉仪零程差状态保持、探针激光方式、条纹相机触发时间等问题而采取的特殊手段。对系统性能进行了测试,结果表明:时间分辨力优于30 ps,空间分辨力优于10μm,测速范围为10～50 km.s-1。通过神光Ⅲ原型装置进行打靶实验,结果表明:该系统能获得透明材料中冲击波作用形成的清晰干涉条纹,能依据条纹分布情况来判断冲击波在空间不同位置的作用情况。对双灵敏度结构获得的两幅条纹图像进行处理,计算得到了冲击波在透明材料中的传播速度为36.5 km.s-1。

成像型任意反射面速度干涉仪的散斑抑制

成像型任意反射面速度干涉仪(VISAR)是激光驱动聚变实验中诊断冲击波速度的重要设备。由于采用了激光照明靶面的方式,所获得的速度条纹图中不可避免有激光散斑的干扰,严重影响动态条纹的质量。介绍了该系统的激光散斑形成原因和散斑对速度分析的影响,提出了一种频谱面滤波的方式去除高频散斑噪声的方法,并通过搭建散斑光路、合理设置滤波孔位置和大小,对该方法进行了验证。结果表明,该方法对影响条纹图的高频散斑噪声具有抑制作用,适合应用于成像型VISAR系统。

内壁反射式远红外激光干涉仪的设计和应用

介绍用于HL-2A偏滤器托卡马克装置的远红外(FIR)激光干涉仪及其在等离子体电子密度测量中的应用.一种新的软件比较相位技术被用来计算相移.自恰式光路设计方法用于内壁挂镜光路的设计.防污染装置延长了真空室中反射镜的使用寿命.电子密度测量结果表明偏滤器位形的等离子体放电减小了等离子体与第一壁的相互作用,等离子体密度比孔栏放电位形的略为偏低.

非标记光反射干涉生物传感器及其检测模型的构建

构建了基于反射光干涉生物传感器检测系统,用原子力学显微镜对传感单元的表面进行了表征,对检测系统传感单元进行优化,以人IgG和抗人IgG为模型建立了反射光干涉生物传感器的应用模型。结果表明:应用甩膜法构建的传感单元具有较平整的表面,以二氧化钛为干涉增强层的传感单元具有低背景信号,检测光学厚度信号与检测浓度之间具有很好的线性相关性。建立的非标记检测系统在环境、食品安全检测、药物筛选及生物材料等多方面具有广阔的应用前景。

基于白光透射反射干涉的形貌重构方法验证

利用扫描白光干涉的测量方法,通过透射反射干涉的方式,对覆盖不同层数透明薄膜GaAs台阶结构进行透射测试,实现了对覆盖透明薄膜的GaAs台阶结构三维形貌还原方法的验证.该测量方法是在Pizeo的驱动下,通过改变测量臂和参考臂之间的光程差,使其不同高度的表面到达零光程差位置,并由CCD记录整个扫描过程中干涉条纹的变化状况,进而提取被测件的三维形貌信息.该测试技术具有非接触、无破损、高灵敏度和快速测量的特点.可为膜后形貌的三维重构提供借鉴方法.

反射干涉光谱法测定分子印迹敏感膜表面吸附的分子浓度

采用旋转涂膜法在镀有五氧化二钽增强层的载玻片上制备氯霉素分子印迹敏感膜,将印迹敏感膜玻片置入不同浓度氯霉素溶液中进行吸附试验,采用反射干涉光谱检测印迹膜吸附前后的光学厚度变化值(Δnd),溶液浓度与Δnd之间呈线性关系,线性回归方程为Δnd=-0.37+0.20c,检出限(3s/k)为0.15 mmol.L-1。该法用于加标蜂蜜样品中氯霉素的测定,所得结果与高效液相色谱法测定结果相符,回收率为96.5%,相对标准偏差(n=5)为0.8%。

利用平面平晶反射干涉制作低频全息光栅

基于对光栅制作方法优缺点的分析,提出了利用平面平晶双光束干涉原理制作低频全息光栅的方案.在保证光栅质量的前提下,简化了原有全息光栅制作的光路,实验证明简化后的光路是可行的,所制得的全息光栅可用于光学教学实验.

广角任意反射面速度干涉仪的光学性质研究

研究了广角任意反射面速度干涉仪(VISAR)的光学性质。阐述了广角VISAR的原理,指出广角诊断靶中椭球镜的作用是将靶丸内表面成虚像在靶丸中心附近。使用Zemax模拟了成像弯曲对动态干涉条纹形成的影响,提出使用异形光纤面板进行像面矫正。研究了工程误差对干涉仪成像的影响,若要取得良好的成像效果,椭球镜的位置偏差不得多于30μm,倾角不得超过4°,长轴方向加工误差需小于0.1μm,短轴方向误差需小于4μm,镜面反射率应高于70%。讨论了广角VISAR光学研究的进一步发展方向如影响动态条纹的更多可能因素、像面矫正的其他方法、物与像面的光学对应等。

广角任意反射面速度干涉仪虚像性质

通过分析虚像连续性和位置分辨,指出点集散判据相比相位差判据更适合用于广角任意反射面速度干涉仪(VISAR)靶虚像模型构建。基于点集散判据计算了椭球镜形状参数、像面记录方式、冲击波面倾斜对广角VISAR靶虚像的影响,发现虚像外内径之比总保持在8左右,且10^(-5)(k-400)<m<10^(-5)k(k与m为广角VISAR靶形状参数)时,椭球镜加工误差对像面影响较小;对像面进行平面检测难以得到动态干涉条纹;广角VISAR诊断区域允许波面平均倾斜不超过2°。讨论了广角VISAR靶虚像相干性、异形光纤面板的加工、椭球镜参数的选取、物像重构等问题,对诊断实验提出了参考建议。虚像性质研究为广角VISAR诊断能力提升奠定了基础,对惯性约束聚变内爆对称性诊断具有重要意义。

广角任意反射面速度干涉仪条纹内爆对称性分析

提出在条纹相机前加载异形光纤面板或环转线光纤传像束实现广角任意反射面速度干涉仪(VISAR)条纹采样的诊断设计,发现采样位置坐标处于靶面某圆上。综合运用坐标变换、傅里叶变换、勒让德展开等方法提取广角VISAR条纹相位实现内爆对称性分析,并通过示例验证了其可行性。针对诊断方法的特点、光路设计、装置研发、数据处理等展开讨论,指出广角VISAR诊断内爆对称性的发展方向。运用该方法记录并分析广角VISAR条纹数据,可使靶丸内爆对称性诊断准确、直观、形象,能为惯性约束聚变中激光等离子体不稳定性、流体不稳定性等研究提供支撑。

光程补偿近红外光透射反射干涉重构微结构内部形貌

高深宽比微结构的底部及侧壁形貌重构是微机电系统领域亟待解决的一个问题。本文提出光程补偿近红外光透射反射干涉技术重构微结构内部形貌的方法,所采用的近红外光干涉技术将白光干涉系统中的光源扩展至近红外光源,将反射干涉技术扩展至透射反射干涉技术,近红外光干涉测量系统由近红外光光源、干涉显微镜、红外光CCD、高精度压电陶瓷和数据采集系统组成。设计了具有两个台阶的GaAs半导体微结构待测样品,采用近红外光垂直扫描干涉法并通过光程补偿,重构了微结构的内部三维形貌,并与扫描电镜结果进行对比。光程补偿近红外光透射反射干涉技术测量的台阶相对高度分别为2. 132μm和0. 766μm,与扫描电镜和近红外光反射干涉测量结果基本一致,分别对应2. 16%和2. 68%的相对误差。测量结果表明,该测量系统能够测量高深宽比微结构底部及侧壁形貌。