基于偏振探测的CARS非共振背景抑制与分离

为消除非共振背景干扰,提高相干反斯托克斯拉曼散射测量精度,研究了基于偏振探测的相干反斯托克斯拉曼散射非共振背景抑制与分离.首先,从理论上证明了相干反斯托克斯拉曼散射信号强度只取决于三阶非线性极化率共振部分,而与非共振部分无关,并且三阶极化率共振部分与非共振部分偏振方向不一致,为偏振相干反斯托克斯拉曼散射提供了理论支撑;然后,以平面火焰炉温度场为研究对象,设计了偏振相干反斯托克斯拉曼散射探测系统实施方案,并与热电偶、常规相干反斯托克斯拉曼散射两种方法在相同条件下开展了温度测量对比实验.实验结果表明:常规相干反斯托克斯拉曼散射方法的测量相对误差优于7%,测量相对不确定度优于7%;偏振相干反斯托克斯拉曼散射方法的测量相对误差优于4%,测量相对不确定度优于5%;相同工况条件下与常规相干反斯托克斯拉曼散射相比,偏振相干反斯托克斯拉曼散射最接近均值的拟合光谱更加平滑.偏振相干反斯托克斯拉曼散射具有更小的拟合误差,是一种更为有效的相干反斯托克斯拉曼散射诊断方法.

用于CARS成像的波长可调谐光纤激光器

相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)显微成像在快速病理学分析、药代动力学等领域展现了极大的应用潜力,然而在成像时产生的非共振背景噪声信号会影响CARS信号的探测。通过调谐波长,可实现在拉曼共振、非共振噪声共存处产生信号,也可实现在仅有非共振噪声处产生信号,两信号相消可以在一定程度上消除非共振背景噪声的影响。文章搭建了基于分离脉冲放大及晶体倍频的波长可调谐掺铒光纤激光系统,通过控制两级放大器的泵浦功率实现了779.1~784.5 nm,777.5~786.1 nm,784.5~790.5 nm的波长调谐,获得了110.8 mW,136 fs的脉冲输出。通过与掺镱激光系统被动同步,可用于CARS成像。

邻近非共振线校正背景-火焰原子吸收光谱法测定高盐食品中的铅

介绍了高盐食品中铅的火焰原子吸收光谱测定方法;用铅283.3nm共振线测定样品溶液中铅的原子吸收信号与背景吸收信号之和,另选一条铅280nm非共振线测定样品溶液的背景吸收信号,然后减掉背景吸收信号。方法相对标准偏差为0.8%—4.1%,回收率为91%—102.5.%。该方法简便、快速、准确,用于高盐食品中铅的测定,结果令人满意。

时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术中光的干涉

时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术中的泵浦光和探测光采用同一波长,可以很大程度上降低成像系统对光源的要求。采用振幅矢量叠加法理论上计算了波长相同的两束光经由物镜产生的双光束干涉,分析了产生的CARS信号强度波动的原因,并提出通过调整泵浦光与探测光的偏振方向相互垂直的方案消除干涉项,这样可以实现时间分辨CARS消除非共振背景的同时,保证产生的信号稳定。

利用时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射技术研究光催化产氢反应动力学

基于飞秒再生放大器及飞秒光学参量放大器输出的激光脉冲,搭建了宽带时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)测试装置,并利用该装置研究了氢气与空气混合气体中氢气的相对含量,探测相对延时与CARS光谱之间的关系.通过调整延时,获得了无非共振背景干扰的氢气CARS信号.实验中测得的CARS信号强度与氢气浓度(分压)的平方呈良好的线性关系,符合CARS理论预测.同时测得的实验数据的信噪比表明:在当前的实验条件下,在氢气与空气混合气的总压为0.1MPa时,该装置可以对氢气的浓度进行测量,且其检测极限可低至0.2%.本文还利用该装置对三联吡啶苯乙炔Pt配合物-Co配合物-三乙醇胺(TEOA)的三元化学催化体系的产氢动力学行为进行了研究,通过改变pH值讨论了该催化体系的产氢动力学机制.结果表明过高的质子浓度会降低体系的产氢效率,这可能是因为在酸性条件下,作为质子和电子供体的三乙醇胺分解被抑制,电子供应中断,导致产氢反应的停止.

相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术

回顾了相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)显微成像技术的理论和技术的发展,介绍和比较了CARS显微成像技术对抽运光源的要求,以及典型的CARS显微成像系统。对CARS显微成像技术中无法避免的最重要的非共振背景噪声问题做了详细的分析,对不同的抑制非共振背景噪声的方法进行了比较和讨论,对CARS显微成像技术目前存在的问题和可能解决途径进行了简要的分析。

获取生物分子完整拉曼谱的时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射方法的理论研究

利用半经典理论分析了三束中心频率不同的窄线宽激光光场在样品中的相互耦合过程,得到一组描述相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)过程的耦合波方程。结合时间分辨方法的原理,得到了描述使用窄线宽激光脉冲的时间分辨CARS(T-CARS)方法的耦合波方程。采用数值模拟方法研究了T-CARS方法中CARS信号和非共振背景噪声与入射光场之间的关系以及分子振动的弛豫过程。说明分子振动的退相时间可以作为区分成份和结构相近的分子以及监测样品所处微环境变化的依据。基于使用窄线宽激光光源的T-CARS方法的理论分析说明了使用宽谱激光具有同时获取生物分子完整拉曼光谱的能力。

三聚氰胺晶体的相干反斯托克斯拉曼散射显微成像研究

利用单个飞秒激光振荡器作为激发源,搭建了光谱聚焦相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)显微成像系统,采用SF10材质的玻璃棒对飞秒脉冲引入啁啾,以提高光谱分辨率,实现单一拉曼位移探测。实验以三聚氰胺为样品,开展了光谱聚焦CARS显微成像研究。同时,在光谱聚焦CARS显微成像系统的泵浦和斯托克斯光路中插入半波片,通过旋转半波片角度,进而改变线偏振激发脉冲的偏振方向。并研究了样品特定区域的共振信号/非共振背景的比值随半波片偏转角度的变化趋势,得到了样品特定区域的共振信号/非共振背景的比值最大时半波片的偏转角度。