基于光偏转原理的AFM光电检测系统设计

利用光偏转原理设计并实现了原子力显微镜(AFM)的光电检测系统,研究了影响光偏转噪声的影响因素。设计了新型螺旋式嵌套结构调节准直光斑,使激光发散角降低到0.053°,利用压电陶瓷特性设计了高精度三维调节结构,可以在α,β,γ方向精准调节偏转角度,36mm的聚焦焦距满足了小型化、集成化的设计目标。基于该高灵敏度光电检测系统的设计,AFM系统得到了清晰的硅材料表面台阶结构,系统分辨率达到了0.1nm,为今后的亚原子测量奠定了实验基础。

同步辐射在原子分子物理研究中的应用

同步辐射是电子以接近光速做圆周运动或蛇行运动时,沿着运动轨道的切线方向发出的电磁辐射,或称为光。这种辐射覆盖了从红外线到硬X射线的宽幅波段,并且具有亮度高、相干性好等优点。特别是在软X射线和硬X射线波段,同步辐射光源是唯一兼具高亮度和波长可调谐的光源,为研究原子分子与光子的相互作用过程提供了高度精细的实验利器,并由此打开解析微观世界新的大门。文章从同步辐射的产生过程剖析其关键要素,并综述了同步辐射在原子分子物理研究中的最新进展。

光抽运小铯钟光频移评估与抑制方法研究

光频移是光抽运小铯钟的主要频移之一。以国产光抽运小铯钟为例,讨论了光频移的主要来源,并提出了几种减小光频移的措施,包括:提高激光束准直度,减小镜面反射杂散光;综合利用原子饱和吸收谱和原子束荧光谱,校准探测光束和原子束的垂直度;特殊设计光回收结构和工艺,有效抑制漫反射杂散光;设计温度补偿电流方案,提高光频校正速率;设计基于液晶相位延迟器的光功率稳定环路,实现光功率稳定度Allan方差1 s进入10^(-5)量级,远端在10^(-4)量级;在确保原子高效抽运的情况下,结合整钟频率准确度变化趋势,选择合理的探测光功率。将前述减小光频移的措施实际应用于12台光抽运小铯钟产品,实测结果显示:将拟合误差值纳入评估,光频移系数bmax区间在2.04×10^(-13)/mW到4.96×10^(-13)/mW之间,按典型光功率值1.3 mW估算,长期稳定度受光频移的实际影响远小于6.45×10^(-16),对于目前批产的小铯钟而言,这部分频移量的影响是可以忽略的。

光电关联显微镜技术快速定位样品台的设计及应用

光电关联显微镜技术结合了光学显微镜与电子显微分析技术,可获得样品同一位置的光学图像和高分辨电子图像,以实现更全面准确的样品表征,因而被广泛应用于材料科学、光学工程等学科.相较于传统非联用技术,光电关联显微镜技术可快速获取同一区域样品对应的光学图像、电子图像以及光谱信息等样品特征.为此,通过微纳加工技术制备了带有快速定位功能的光电关联显微镜样品台,结合能谱定位系统实现特定区域样品快速定位、跨尺度多维度表征,对相关科研工作具有重要意义.

原子吸收光谱法检测铅项目的应用分析

最新版《GB 2762—2022食品安全国家标准食品中污染物限量》对乳制品铅项目的限量指标加严了管控。为适配限量值标准,国家卫生健康委员会、国家市场监督管理总局重新修订发布了《GB5009.12—2023食品安全国家标准食品中铅的测定》方法,主要下调了液态食品的检出限及定量限。国家标准的变更对石墨炉原子吸收光谱法检测铅项目仪器条件及参数设置提出了更高要求。本研究通过对比分析石墨炉原子吸收分光光度计检测液态乳制品中铅项目时,升温程序各步骤不同温度及光斑通过石墨管不同位置对加标回收结果的影响,确定最佳升温程序条件,同时确定不同铅含量样品检测时元素灯光斑位置调节的方法及位置。

里德伯原子辅助光力系统的完美光力诱导透明及慢光效应

光力诱导透明是典型的量子相消干涉效应,在量子光学和量子信息处理当中具有广泛的应用.本文在里德伯原子系综镶嵌的复合光力学系统中考察了光力诱导透明现象以及由此产生的慢光效应.当考虑非旋转波近似的情况下,可以获得完美的光力诱导透明,即非常狭窄的理想透明窗口.在可分辨边带条件下,微腔品质越高,完美透明窗口中的慢光效应越明显.特别地,与其他原子相比,在实现超慢光方面里德伯原子的长寿命体现了其优越性.

芯片表面形貌检测方法及系统研制

传统检测方法由于测量范围小、测量时间长,不能满足在线、在机和大幅面的检测需求,本文提出了一种白光扫描干涉和原子力显微测量相结合的芯片表面形貌测量方法。在分析了白光扫描干涉测量技术和原子力显微测量技术特点的基础上,构建了两种方法互补的测量方案:首先采用白光扫描干涉测量技术对芯片进行大范围快速扫描,再通过原子力显微测量技术对关键区域进行精细扫描检测。基于此进行了测量系统的硬件设计与集成,测试结果表明,该系统能够在毫米级检测范围内实现纳米级表面形貌的精确测量。

连续光源原子吸收光谱法测土壤中镍、铍和镉

建立了连续光源原子吸收光谱法测定土壤中的镍、铍和镉的方法。优化了试验条件,精密度、准确度均符合要求。应用该方法,对土壤进行一次分解,即可完成铍、镉、镍等多项检测,分析速度加快,结果令人满意。

基于无金属可见光诱导原子转移自由基聚合方法制备人血清白蛋白超微印迹传感器及其性能

将荧光标记的人血清白蛋白(HSA)既作模板分子又作催化剂,利用无金属可见光诱导的原子转移自由基聚合方法,在纳米金(nAu)修饰的铂超微电极(Pt UME)表面制备分子印迹聚合物(MIPs),构建超微印迹传感器(MIPs/nAu/Pt UME),利用电化学循环伏安法、交流阻抗法、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱等方法对所得传感器进行表征。进一步,以MIPs/nAu/Pt UME为工作电极,自制铂微电极为参比电极,铂丝为对电极,构建只需5μL待测液的微体积检测体系,通过差分脉冲伏安法方法对HSA进行检测。在最优条件下,超微印迹传感器检测HSA的线性范围为1.0×10^(-9)~1.0×10^(-2)mg/L,检出限为3.4×10^(-10)mg/L,相关系数为R2=0.9980。考察了血红蛋白、肌红蛋白、小鼠IgG和牛血清白蛋白对检测HSA的干扰,并探究了传感器的一致性和重现性。最后,利用MIPs/nAu/Pt UME对实际样品进行检测,得到加标回收率为96.0%~104.5%,表明制备的传感器具有一定的实际应用性。

碱溶液提取——连续光源原子吸收分光光度法测定土壤中六价铬方法的研究与改进

目的:对国标方法碱溶液提取-连续光源原子吸收分光光度法测定土壤中六价铬进行改进。方法:称取2.5g土壤样品加入50mL碳酸钠-氢氧化钠碱性提取液,1mL氯化镁溶液和0.5mL磷酸氢二钾-磷酸二氢钾缓冲溶液,磁力搅拌加热至90~95℃保持60分钟,消解完成后用离心机取上清液,用连续光源原子吸收光谱仪测定消解液中六价铬含量。结果:此方法操作简单,省时省药,精密度、正确度及方法检出限均满足标准HJ1082-2019的质控要求。结论:适用于实际土壤中六价铬含量的测定。

连续光源-GFAAS法测定固体物中的铍和钼的含量

为了准确、快速、高效的测定固体物中的铍和钼,建立了连续光源-GFAAS法测定土壤和沉积物中铍和钼。采用改进的微波消解法和全自动样品消解仪消解法处理标准土壤样品,从灰化温度、原子化温度、基体改进剂的选择及用量优化出连续光源-GFAAS法测定土壤和沉积物中铍和钼的最佳条件,以实际样品检验消解及分析测定方法的应用性。结果表明,改进的微波消解法和全自动样品消解仪消解法简化了消解步骤,缩短了消解时间,提高了消解处理的安全性和准确性,固体废物样品也可以消解完全。两种消解方法均实现了使用同一底液满足多元素测定需求。建立的连续光源-GFAAS法测定固体物中的铍和钼,操作简单,测定结果准确度和精密度高,适用于批量样品的检测,具有很好的应用前景和可推广性。

前沿科研成果与有机化学实验教学的融合——以可见光诱导亚胺的自由基加成反应为例

前沿科研成果融入基础实验教学是教育改革的重要体现,在激发学生学习积极性、扩展学生科研视野、提高学生科学素养等方面具有十分重要的作用。传统有机化学实验教学主要集中在简单的有机合成操作,在提升学生基本实验操作方面成效显著,但是无法紧跟科技发展的脚步。本文以“可见光诱导亚胺的自由基加成反应”为例,研究了可见光驱动1,3-二氧五环与亚胺的氢原子转移自由基加成反应,探索了前沿可见光驱动的有机化学反应在有机实验教学中的融合,力求利用前沿科研成果加快创新型、技术型以及应用型人才的培养。

高性能被动型CPT原子钟发展趋势

运用单一圆偏光构型达成CPT态会产生极化暗态使得CPT信号对比度较低。因此,传统的CPT原子钟频率稳定度指标不高。为提高CPT信号对比度从而提高CPT原子钟性能,各种消除极化暗态的方案不断被提出并获得研究,这些方案可以根据所使用的激光偏振状态及其产生方式分为平行线偏振光构型、相位延迟的σ^(+)-σ^(-)构型、推挽光泵浦构型、垂直线偏振光构型、偏振调制构型。基于这些方案的原理和发展水平,对比分析各个方案的优缺点和改进方案,可探索不同需求条件下高性能原子钟新的发展方向。

基于原子层沉积的量子点色彩转换膜封装

量子点色转换是实现新型显示器件全彩化和提升显示色域的一种有效策略,但量子点环境稳定性差限制了其应用和发展。本文基于具有自限制表面反应特性的原子层沉积工艺,探索了在量子点色彩转换膜上原位生长致密的氧化铝封装膜,该封装方法将具有高光透过率、高致密的材料与贴合紧密的工艺有效结合。仿真结果表明,氧化铝封装的量子点色彩转换膜的出光强度达到了未封装的94.9%。并且,实验结果也表明,氧化铝封装基板的光透过率是空白基板的96.4%,而且封装后的量子点色彩转换膜在高温高湿(85℃,85%RH)环境中工作240 h后,光转换效率仍然保持初始的60.8%,比未封装的光转换效率(11.43%)提升了63.9%。该封装方法实现了在量子点色彩转换膜出光强度不受影响的同时,有效提升量子点色彩转换膜的稳定性,为量子点色彩转换膜的稳定性提升提供了一条可行思路,同时扩展了原子层沉积工艺在光电显示领域的应用,具有重要的科学意义和应用前景。

多引脚巨原子嵌套耦合于波导系统的电磁诱导透明现象

提出了一个由多引脚巨原子嵌套耦合到微波传输线的理论模型.利用该模型,计算模拟了光子通过波导的总透射率,由此得到巨原子与波导耦合点间的距离对光散射特性的影响.在此基础上,得到了类电磁诱导透明现象.该现象对光量子开关的理论研究和实验设计具有重要的意义.

溶菌酶晶体生长前期溶液中聚集体研究

用动态光散射法研究了不同浓度NaCl对溶菌酶晶体生长前期溶液中聚集体状态的影响 ,并将这些溶液中的聚集体吸附到硅片表面 ,用原子力显微镜进行了观察 .结果表明 ,在NaCl浓度为 0～ 0 5mol·L-1时 ,随着NaCl浓度的升高 ,溶液中大的聚集体逐渐消失 ,直至基本上只存在几纳米大小的聚集体 .测量了相应条件下溶液的Zeta电势值以说明NaCl与溶菌酶之间的相互作用的变化情况 .本文从溶液中无序聚集体的角度出发提出了判断晶体能否生长的一个可能的标准 ,并对动态光散射与原子力显微镜的结果进行了对比和分析 .

磺酸盐阴离子双子表面活性剂与疏水缔合聚合物的相互作用

为了提高疏水缔合聚合物对高温高矿化度油藏的适用性,合成了磺酸盐阴离子双子表面活性剂,并与疏水缔合聚合物AP-P4进行了复配。实验结果表明,疏水缔合聚合物能够减少磺酸盐阴离子双子表面活性剂在界面上的吸附;质量浓度为50mg/L的磺酸盐阴离子双子表面活性剂在地层水中能大幅度地增加复配溶液的粘度;复配体系在粘度最高点时形成了粒径为54.7nm的均一聚集体;疏水缔合聚合物的加入能够诱导磺酸盐阴离子双子表面活性剂在溶液中形成棒状胶束和囊泡。由此可见,磺酸盐阴离子双子表面活性剂与疏水缔合聚合物AP-P4有良好的协同性。这种二元驱油体系有望克服三元复合驱中碱对复配体系粘度的损害,为化学驱开辟新的方向。

高Q Kerr介质腔中二项式光场与原子相互作用

应用全量子理论研究了在高QKerr介质腔中 ,二能级原子与二项式光场相互作用系统中原子行为和光场的量子特性 .采用数值计算的方法 ,详细讨论了光场参量和Kerr效应对原子布居反转和平均光子数的影响 .研究发现当二项式光场处在中间态时 ,在考虑Kerr效应的条件下 ,原子布居振荡加剧 ,回复时间变短 ,系统内平均光子数减少 .

克尔介质中双模光场与耦合二能级原子相互作用系统光场的压缩特性

研究了存在克尔介质时,双模压缩真空场与耦合二能级原子相互作用系统中光场的压缩性质,讨论了克尔介质与光场的耦合强度对光场压缩特性的影响。

用原子分辨电子显微像中的电子散射动力学效应建立轻原子成像法及一系列非化学比金属化合物的发现

本文对作者十几年来利用高分辨电子显微学研究几种金属的初期氧化(硫化)产物的结构的成果做了概要的介绍。文中首先以分析Cu_4O为例,简要地说明了作者建立的轻原子成像法的原理。接着介绍了作者运用此法对Cu、Ni的初期氧化和Ag的初期硫化产物的研究。在对Cu_(64)O的分析中指出,利用动力散射效应实现对这种含氧量极低的初期产物中氧原子像的观测,不是在晶体的薄区域,而是在晶膜相对较厚的区域。在对Cu_4O_(0.75)的分析中指出,人们有可能不仅利用氧原子像点的几何分布,而且有可能利用像点的强弱来分析氧原子串的线密度,并推断氧原子是处于面心立方点阵的八面体空洞还是处于四面体空洞。