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1.
光丝诱导大气等离子体化学反应生成的一氧化氮测量
张梦, 汪露萍, 黄倩, 邱选兵, 李传亮, 邓伦华
量子电子学报 2024, 41 (
2
): 207-214. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2024.02.003
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大气等离子体会诱导化学反应, 一氧化氮 (NO) 是大气化学反应的主要产物之一, 对其大气浓度的准确测量 有助于揭示其大气化学反应机理并优化大气等离子体应用。在静态密闭反应池中, 利用脉冲宽度35 fs、工作波长 800 nm 的脉冲激光生成光丝等离子体并诱导大气化学反应, 进而采用中红外激光吸收光谱技术, 实时测量了NO 浓 度随空气气压、反应时间的变化。在不同气压下, NO 浓度随反应时间的增加而增加直至保持稳定, 但NO 达到稳定 浓度所需要的反应时间随空气气压增加而延长。受到三体复合反应的影响, NO 的累积体积比浓度从低气压时的 400 × 10-6以上减小到常压时(一个大气压)的120 × 10-6左右。
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2.
电子激发高空大气辐射模拟装置的研制及初步应用
何睿祺 , 刘向农 , 温作赢 , 顾学军 , 张为俊 , 戴聪明 , 李建玉 , 唐小锋
量子电子学报 2024, 41 (
2
): 215-225. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2024.02.004
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地球大气组分与高能电子之间的电荷交换和能量传递在极光和气辉等高空大气发光现象中扮演着重要角 色。通过搭建基于真空系统的电子激发高空大气辐射地面模拟装置, 验证了高能电子对高空中性大气的电离激发及 其辐射跃迁机制。该装置可实现从102 Pa 过渡到10-3 Pa 超过5 个量级的真空梯度、 102~103 eV 能量范围内的电子加 速聚焦以及近紫外-可见光-近红外波段的宽光谱测量。将该模拟装置初步应用于N2和O2的电子激发实验, 比较了大 气中两种主要成分的谱线分布特征, 发现激发光谱强度与电子能量成正相关, 且在相同条件下N2的激发光谱强度远 大于O2。利用单组分气体的已知光谱带系标定了实际大气的电子激发光谱, 结果表明实际大气与纯N2的激发光谱 分布趋于一致但强度有所下降。初步测试与应用表明该装置可用于模拟高能电子沉降过程中与中高层大气组分的 碰撞激发反应。
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3.
傅里叶变换红外光谱自适应数字滤波算法研究
孟伍德 童晶晶 高闽光 李相贤 李妍 韩昕 刘文清
量子电子学报 2024, 41 (
2
): 226-234. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2024.02.005
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针对傅里叶变换红外 (FTIR) 光谱仪在不同类型环境噪声下导致的仪器性能下降的问题, 提出了一种根据 不同环境噪声实时更新滤波参数的自适应滤波算法。对该算法的基本原理和实现过程进行了理论推导, 分析了不同 滤波参数设置下的滤波效果, 进而利用设计的滤波算法对实测光谱数据进行了滤波处理, 对比分析了不同滤波方法 下的光谱信噪比 (SNR)。研究结果表明: 基于巴特沃斯滤波的自适应FTIR 光谱滤波方法在2100~2200 cm-1和2500 ~2600 cm-1波段的SNR 较传统硬件滤波分别提高了1.29 倍和1.13 倍, 表明该算法可以有效提升FTIR 光谱信噪比, 改 善FTIR 仪器的性能指标。
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4.
基于移动平台的便携式FTIR灾害现场气体检测技术
黄民德 , 徐亮 , 徐寒扬 , 沈先春 , 邓亚颂 , 孙永丰
量子电子学报 2024, 41 (
2
): 235-245. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2024.02.006
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傅里叶红外光谱技术( FTIR) 的引入极大地提升了气体的检测速度和准确性。然而在石油化工泄露和爆 炸、森林火灾等突发危险现场, 存在着人力无法现场检测的情况。为了应对这种场景, 开发了基于移动平台的便携 式FTIR 灾害现场气体检测方法。通过将云服务器和树莓派的优势相结合实现远程操作移动平台, 将搭载便携式 FTIR 光谱仪的移动平台远程操作驶入现场, 并及时通过4G/5G 模块传回现场位置数据、视频数据和光谱气体浓度数 据。最后, 在野外基地利用该平台进行了实测, 对CO2、CO、SO2、C6H6等多种污染气体进行了检测, 结果验证了该系 统在野外工况下的可靠性。本工作为FTIR 光谱仪或其他光谱类检测系统在移动平台上的集成应用提供了思路和解 决方案。
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5.
高光谱紫外辐照度仪CCD电路系统的设计及测试
关怡然 , 李新 , 张权 , 张艳娜
量子电子学报 2024, 41 (
2
): 246-256. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2024.02.007
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为了在地面获得高信噪比的太阳直射紫外光谱辐照度, 选用紫外敏感型线阵CCD 探测器, 研发了高光谱紫 外辐照度仪原理样机。设计了CCD 电路系统, 讨论了电源电路、驱动电路、模拟前端电路以及CCD 驱动时序的工作 原理与设计方法, 并在实验室利用标准灯光源测试了CCD 电路系统的非线性和信噪比。结果表明, 在340 nm 波段 下, CCD 探测器接收信号约为饱和信号的80% 时, 系统信噪比超过400。最终, 将测试好的CCD 电路系统与光机模 块装调并进行了波长定标, 光谱范围覆盖280~400 nm, 实现了对室内光源的紫外高光谱测量, 验证了CCD 电路系 统设计的合理性和可行性。
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