国家自然科学基金(11104237)
- 作品数：9 被引量：43H指数：3
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- 相关机构：江苏师范大学滨州学院中国科学院更多>>
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- 银纳米颗粒对胆固醇荧光的增强效用研究被引量：1
- 2016年
- 在传统荧光光谱技术的基础上,结合金属纳米颗粒的增强荧光技术,探索提高荧光光谱技术检测人全血溶液中胆固醇含量的精度和分辨率的方法。实验研究方面,采用波长为407nm的激光作为激发光,照射加入一定量银纳米颗粒作为荧光增强剂的人全血溶液,研究了银纳米颗粒对人全血溶液在可见光波段的荧光增强作用。结果表明,胶体状态的银纳米颗粒可以显著增强低浓度的人全血溶液荧光光谱的强度,且不同位置荧光发射峰的荧光增强效率随银胶加入量的增加均呈现先增后减的趋势,但不同峰位置的最强增强效率对应的银胶加入量不同。理论分析方面,根据实验结果及胆固醇分子和银纳米颗粒在溶液中的分布情况,建立了分子间距模型,并根据模型计算得出胆固醇分子和银纳米粒子之间的最佳增强荧光效果间距在12.19~25nm范围内,这个结果和其他文献中的理论值吻合较好。综上所述,使用银纳米颗粒可实现全血溶液荧光的增强,研究结果为提高检测血液中多种物质的灵敏度和精度提供了有价值的参考作用。
- 王静静吴莹刘莹蔡廷栋孙松
- 关键词：光谱学荧光增强银纳米微粒胆固醇
- 颗粒物环境下用于气体吸收光谱测量的气固两相高温样品池系统
- 2023年
- 设计了一种气固两相高温光学样品池,模拟同时存在颗粒物的气体探测环境,并通过搭建可调谐二极管激光吸收光谱测量系统,对颗粒物环境下的温度与乙炔体积分数测量技术进行研究。使用质量流量计配置体积分数为0.1%~1%的乙炔气体,并设计颗粒物播撒装置,将直径为125μm的石英砂颗粒与不同体积分数的乙炔气体混合通入样品池,在样品池外侧设置纤维加热腔进行温度控制,产生不同温度的样品环境。使用中心波长为1540 nm的DFB激光器,通过对6489.07 cm^(-1)与6490.02 cm^(-1)位置处的一对乙炔吸收谱线进行同时探测,实现了对温度与乙炔体积分数的同时测量。分析发现,500~1000 K温度范围内的温度测量一致性R2≈0.998,相对平均标准偏差为3.05%,乙炔体积分数测量一致性R2≈0.995,相对平均标准偏差为2.65%。此系统满足颗粒物环境下气体光谱探测研究的需求,可为气固两相环境下的光谱探测技术研究提供参考。
- 周晴高振威高光珍张铭珂刘庆辉陈艺鹏蔡廷栋
- 关键词：光谱学消光光谱气固两相气体探测
- 基于多模二极管激光吸收光谱的氧气浓度测量被引量：6
- 2015年
- 可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)具有高灵敏度、高选择性和快速响应等特点,被广泛应用于环境监测、工业生产监控和生物医疗等众多领域。为克服传统TDLAS技术成本高以及长时间工作过程中由于中心波长偏移造成的稳定性差等问题,提出了利用多模二极管激光关联光谱和谐波检测技术实现氧气浓度在线监测的研究。以Fabry-Perot(FP)激光器为光源,通过对760nm附近氧气分子的多条吸收谱线的探测,实现了对氧气浓度的测量。输出光束被分光系统分成两路信号,分别经过样品池和测量池,双路接收采集含有气体浓度信息的光信号送后级处理,通过测量信号和参考信号之间的相关性及比例关系对氧气浓度进行反演,其中关联光谱技术和谐波检测技术被用于提高系统稳定性和信噪比。结果表明,在1个大气压条件下,系统的探测极限为280ppm·m,对同一样品在30min内的30次连续测量的标准偏差为0.056%,表明了系统良好的稳定性。该系统在软、硬件上的设计可以满足氧气的在线监测,且系统稳定性高、装置简单、易用,便于复杂环境应用。
- 高光珍蔡廷栋胡波贾天俊
- 关键词：谐波检测
- 基于光声光谱技术的CO气体探测被引量：14
- 2020年
- 搭建了基于2.3μm中红外可调谐二极管激光器的CO气体的光声光谱测量系统,并选取4300.699 cm^-1处的CO吸收谱线作为传感目标。为了消除较长的CO分子弛豫时间对测量的影响,采用在实验气体中混入水汽的方式来增强光声信号。通过优化调制参数确定出系统的最佳调制振幅和调制频率分别为4.29 cm^-1和785 Hz。在最优的实验条件下,所选谱线的二次谐波信号与CO浓度间具有良好的线性关系,其线性度为0.994,利用该关系反演出空气中CO的体积分数约为2.13×10^-6。最后利用Allan方差对干湿条件系统的长期稳定性进行了分析,得到系统在干湿条件下的探测极限分别为1.18×10^-7和0.58×10^-7,验证了水汽的加入可以有效提高系统对CO的探测灵敏度。
- 刘新张婷张刚高光珍蔡廷栋
- 关键词：光谱学光声光谱波长调制
- 基于多模激光吸收光谱的CO浓度高灵敏度测量被引量：3
- 2014年
- 为提高多模激光吸收光谱技术的探测灵敏度,采用1 570nm多模二极管激光器为光源,以程长为100m的离散镜片型多通池作为气体吸收池,将多模二极管激光关联光谱技术、波长调制技术和长程吸收技术相结合,建立了一套具有高检测灵敏度和高稳定性的气体分子光谱测量系统。实验中将多模激光分成两束,一束作为参考光通过已知目标气体浓度的参考池,另一束通过混有待测气体的测量池,测量光信号和参考光信号被同时探测和解调。通过计算待测气体和参考池气体之间二次谐波信号峰值高度之间的关系,反演出CO的浓度。利用该装置测量了CO气体在1 570nm附近的近红外吸收光谱。实验表明,CO浓度测量值与真实浓度值之间具有良好的线性关系,线性度为0.9995,平均偏差为1.19%,对CO的探测极限为37.3×10-6,对同一样品在30min内的30次连续测量的标准偏差为0.839%,表明了系统良好的稳定性。
- 高光珍陈抱雪胡波贾天俊伊厚会
- 腔增强吸收光谱技术中的腔镜反射率标定方法研究被引量：3
- 2021年
- 腔增强吸收光谱技术具有实验装置相对简单、灵敏度高、环境适应性强等特点,是高灵敏吸收光谱技术的重要分支之一,在其应用过程中,腔镜反射率是影响其测量准确性的重要因素。利用2.0μm可调谐二极管激光器作为光源搭建了一套腔增强吸收光谱测量系统,使用两片反射率为99.9%的高反镜作为腔镜,以CO_(2)气体在5001.49 cm^(-1)处的吸收谱线作为研究目标,对两种简单实用的腔镜反射率标定方法进行了对比研究。第一种标定方法利用已知程长多通池作为参考池,通过测量谐振腔和多通参考池的输出吸收信号,比较二者的吸收率推导出腔增强系统中的有效吸收路径,然后通过镜片反射率和有效吸收路径的关系对腔镜反射率进行标定;第二种标定方法根据理想气体状态方程得到气体分子数密度,并结合数据库中的谱线线强值,实现了对腔镜反射率进行标定。结果表明,方法一中积分腔与参考池测得信号的积分吸收面积之比为10.5,经过多次测量并计算得到积分腔的有效吸收路径与镜片的反射率分别为302.65 m和99.85%,得到大气中CO_(2)气体的浓度为0.0373%,与实际大气CO_(2)的含量相符合,验证了此方法的准确性;该方法的优点是不受样品浓度影响,但因引入新的参考池,需要两池中气体的压强和温度都保持一致,此方法适用于开放式的腔体结构。方法二中测得大气中CO_(2)分子位于5001.49 cm^(-1)处吸收光谱,并结合大气中CO_(2)气体的分子数密度N为9.099×10^(15) molecule·cm^(-3),Hitran数据库中该条谱线线强为3.902×10^(-22) cm·molecule^(-1),计算得到镜片反射率约为99.84%;此方法优点是结构相较前一种方法更简单,但需要已知被测气体的分子数密度,因此在配置气体的过程中浓度、压力的误差会影响腔镜反射率的标定。由此可见两种镜片标定方法均可精确实现对腔镜反射率的标定,根据两种方法�
- 吴陆益高光珍刘新高振威周鑫喻雄蔡廷栋
- 关键词：光谱学腔增强吸收光谱标定方法
- 高温高压下基于TDLAS的二氧化碳浓度测量方法研究被引量：13
- 2014年
- 通过具有高灵敏度、非侵入式等特性的可调谐二极管激光吸收光谱技术对发动机气缸工作过程等高温高压燃烧环境进行实时在线检测,是了解其内部燃烧过程进而研发高效发动机的重要手段之一。作为一种重要的温室气体和化石燃料燃烧的主要产物,二氧化碳对于了解燃烧过程具有重要的意义。为了寻找一种能够对高温高压燃烧过程中的二氧化碳浓度进行快速检测的方法,利用工作在室温条件下的近红外可调谐二极管激光器作为光源,以二氧化碳位于5 006.140cm-1处的跃迁作为传感谱线,结合固定波长的吸收光谱调制技术,通过该CO2谱线的一次谐波归一化的二次谐波信号峰值实现对高温高压环境中CO2浓度测量,建立了一种可用于高温高压环境下的组份浓度的测量方法,通过实验验证得出该方法在5atm压力、500K温度下和10atm压力、1 000K温度下对于CO2浓度测量的平均标准偏差为3.99%;另外还对实验中所得CO2直接吸收及二次谐波信号进行了分析,得到了其吸收光谱在高温高压环境下的特性。
- 蔡廷栋高光珍王敏锐王贵师高晓明
- 关键词：波长调制光谱高温高压二氧化碳浓度
- 基于光声光谱的二氧化碳测量技术研究被引量：2
- 2020年
- 光声光谱技术是一种以光声效应为基础,具有响应速度快、测量时间短、检测灵敏度高等优点的新型光谱分析检测技术,已成为一种快速、安全、可靠的痕量气体检测手段。本文利用中心波长位于2.0μm的分布反馈式可调谐二极管激光器作为光源,搭建了二氧化碳(CO2)光声光谱测量系统,实验中采用对样品气体加湿的方式,通过引入弛豫速率快的H2O分子有效降低CO2分子的弛豫时间,增加了CO2气体的光声信号强度,提高了系统的探测灵敏度。测量中选取4998.35 cm^-1处的CO2吸收谱线为研究对象,结合波长调制技术,对CO2气体进行了探测研究。首先通过对系统的评估,确定了系统的最佳调制频率和最佳调制振幅为785 Hz和7.586 cm^-1。然后通过对一系列不同浓度的CO2-N2混合样品气体在最优实验条件下的测量研究发现,所测光声信号与CO2气体浓度之间具有良好的线性关系,进而反演出大气中CO2气体的含量,其浓度值约为3.82×10^-4。最后利用此系统对室外大气中CO2含量进行了连续24小时的连续实时测量,得到了CO2气体在一天中的浓度变化情况,并利用Allan方差对系统的长期稳定性进行了分析,当系统平均时间为1000 s时,探测灵敏度约为1×10^-7,证实了系统具有良好的稳定性和探测灵敏度。
- 周鑫刘新吴陆益喻雄高光珍蔡廷栋
- 关键词：光谱学光声光谱波长调制二氧化碳
- 基于二极管激光消光光谱的高温气体与颗粒物同时探测研究被引量：1
- 2022年
- 化石燃料燃烧过程中产生的碳烟颗粒物是大气细粒子(PM2.5)的主要来源,这些大量产生的碳烟颗粒物也是影响燃烧效率的重要因素;乙炔(C_(2)H_(2))作为碳烟生成的重要前驱体,在碳烟生成过程中起到关键作用;因此,发展能够同时对碳烟颗粒物及C_(2)H_(2)浓度进行在线测量的方法,对于碳烟生成机理的研究具有重要意义.本文选择中心波长1540 nm的可调谐二极管激光器作为光源,利用多通吸收方式搭建探测系统,在自行设计的气固两相高温静态池中使用C_(2)H_(2)-N_(2)混合气体载带石英砂颗粒模拟颗粒物环境,通过获取6490.02 cm^(-1)处C_(2)H_(2)目标谱线附近的一段消光光谱信号,并从中分别提取出与颗粒物有关的消光信号和与C_(2)H_(2)有关的吸收信号,从而实现了对颗粒物质量浓度和气体体积浓度的同时测量.测量结果表明,在500-1000 K温度范围内颗粒物质量浓度和气体体积浓度的测量值与参考值之间的平均偏差分别为2.73%和5.17%,说明了本技术对于气体与颗粒物同时测量的良好性能.
- 张铭珂高振威高光珍江宇豪蔡廷栋
- 关键词：消光光谱气体浓度
