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基于两种化学计量方法的激光诱导击穿光谱植物分类
摘要： 激光诱导击穿光谱（LIBS）在复杂天然有机物分类中的应用相对有限，且其准确度仍有待提高。为研究复杂有机物的分类方法，本研究采用LIBS技术对三种新鲜叶片进行了测量。每种叶片的100个样本各采集了100条光谱，并按7:3的比例划分为训练集和测试集。运用偏最小二乘判别分析（PLS-DA）和主成分分析马氏距离（PCA-MD）两种化学计量学算法对这些叶片进行识别。以16种元素或分子的23条谱线作为输入数据时，这两种方法均能成功实现三类叶片的分类。PCA-MD和PLS-DA对训练集的分类准确率分别达到100%，对测试集的分类准确率分别为93.3%和97.8%。这表明PLS-DA在植物叶片分类方面优于PCA-MD，因其处理过程中的组分比PCA-MD更适用于分类。我们认为本研究可为LIBS技术应用于植物溯源提供参考。
关键词： 复杂有机物的分类、偏最小二乘判别分析、主成分分析马氏距离、激光诱导击穿光谱
更新于2025-09-23 15:21:01
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掺杂染料聚合物波导中光散射的起源及激发几何构型对相干随机激光的影响
摘要： 我们采用多种表征技术，对4-(二氰亚甲基)-2-甲基-6-(4-二甲氨基苯乙烯基)-4H-吡喃(DCM)掺杂聚乙烯醇(PVA)薄膜(DCM-PVA)平面波导中相干随机激光(RL)发射的起源进行了实验研究。DCM-PVA薄膜的吸收和荧光光谱证实，在染料浓度大于0.08 wt.%时存在聚集体。通过时间相关单光子计数测量确认了PVA基质中染料聚集体的存在。X射线衍射研究表明DCM-PVA薄膜具有半结晶特性。在532 nm脉冲激光激发下，采用可变条带长度法测得0.08 wt.%薄膜的光学增益系数为2.1 cm-1（基于一维放大器模型）。该平面波导的RL发射取决于激发光斑的几何形状：在高于激光阈值时，条带激发几何产生随机分布的窄谱线发射光谱，而圆形光斑激发则呈现无窄峰的平滑光谱。DCM-PVA波导中弱散射的起源归因于染料聚集体的形成及薄膜半结晶特性导致的不均匀性。由于条带激发下平面薄膜的弱波导效应，RL阈值随条带长度增加而降低。DCM-PVA波导具有高光学增益和低激光阈值特性，使其成为制备聚合物波导光子器件的理想候选材料。
关键词： 放大自发辐射，随机激光，聚合物波导
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于二氧化碳分解的太阳能滑弧等离子体反应器：设计与表征
摘要： 利用可再生能源（尤其是太阳能）将二氧化碳（CO?）等低价值原料转化为高价值产品，既能满足日益增长的燃料和化学品需求，又可减少环境排放。本文提出一种配备滑动弧放电装置（glidarc）的直接太阳能接收-反应器，有望实现更高效、连续运行的太阳能热化学合成。反应器腔室内的非平衡等离子体可增强气相原料对太阳能的吸收，从而提升化学转化效率。此外，依靠电能维持等离子体的特性可补偿太阳辐射输入的波动。 研究评估了两种常压条件下用于CO?分解的太阳能-滑动弧反应器构型：轴径向流动（AXR）与反向涡流（RVX）。前者能更精准控制停留时间但太阳-等离子体相互作用有限；后者虽增强相互作用，却需更高流速约束等离子体而导致停留时间缩短。通过计算流体动力学（CFD）模型模拟流道与停留时间以指导反应器设计与运行。模拟不同反应器朝向（模拟实地工况）下的等离子体体积显示，AXR构型比RVX设计产生更大等离子体体积。净吸收测试（评估太阳-等离子体相互作用程度）表明：RVX构型太阳能净吸收率达18%，AXR为7%（无等离子体时为0%）。尽管太阳能吸收较低，AXR构型因支持更短停留时间操作，实现了高达4.5%的CO?均相气相分解（无催化剂条件下），表现更优。结果表明太阳能-等离子体直射接收反应器为太阳能热化学合成提供了有效途径。
关键词： 化学合成、辐射吸收、太阳能燃料、大气压非平衡等离子体、太阳能接收器-反应器
更新于2025-09-24 05:57:17
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利用激光诱导击穿光谱检测油浸式变压器铜颗粒污染
摘要： 变压器油因颗粒污染（尤其是铜颗粒）导致的劣化会严重影响油浸式变压器的安全运行。因此，检测变压器油中的金属颗粒至关重要。本研究首次将激光诱导击穿光谱（LIBS）技术应用于变压器油诊断领域。通过筛选有效检测点，在测试浓度范围为0.54至12.4微克/克的油样后，获得了铜颗粒浓度与LIBS信号的相关性，并建立了Cu I 324.75纳米/CN 358.6纳米和Cu I 327.39纳米/CN 358.6纳米的校准曲线。结果显示出高度线性，两条校准曲线在0.54至3.1微克/克范围内的决定系数R2均优于0.99。根据Cu I 324.75纳米/CN 358.6纳米拟合曲线推导的检测限（LOD）为0.77微克/克，符合行业标准规定的临界值。因其灵活性，该方法可作为变压器油中颗粒浓度检测的新型技术。
关键词： 铜颗粒、滤纸基底、变压器油、激光诱导击穿光谱
更新于2025-09-19 17:13:59
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无需校准的元素分析与高重复频率激光烧蚀火花诱导击穿光谱相结合
摘要： 首次采用免校准(CF)方法结合高重复频率激光烧蚀火花诱导击穿光谱(HRR LA-SIBS)实现了合金样品的元素分析。使用工作在30 kHz脉冲重复频率的紧凑型光纤激光器烧蚀样品，并通过紧凑型光纤光谱仪以非选通信号记录模式采集光谱。通过分析三个标准铝合金样品评估该技术性能，采用中值滤波法降低连续背景对原子线强度的影响。根据四条离子线的斯塔克展宽测定平均电子密度为(2.36–2.49)×101? cm?3，基于沙哈-玻尔兹曼图估算平均等离子体温度为11,800 K。验证表明该等离子体状态接近局部热力学平衡。主要元素的测量误差<0.5%，浓度>0.1%的次要元素误差<35%。实验证明CF方法结合HRR LA-SIBS可实现对铝合金样品的可靠定量元素分析。
关键词： 免校准、激光烧蚀火花诱导击穿光谱、元素分析、铝合金、高重复频率
更新于2025-09-16 10:30:52
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利用船载MAX-DOAS观测获取东海对流层NO?、SO?和HCHO数据并与OMI、OMPS卫星数据对比
摘要： 本研究于2017年6月在东海海域开展了船载多轴差分光学吸收光谱（MAX-DOAS）观测。通过差分光学吸收光谱技术从实测光谱中反演了二氧化氮（NO?）、二氧化硫（SO?）和甲醛（HCHO）的对流层斜柱密度（SCDs）。采用简单几何法将15°仰角观测的各痕量气体SCDs转换为对流层垂直柱密度（VCDs）。航测期间，东海海域海洋环境NO?、SO?和HCHO的平均VCDs分别为6.50×101?分子/cm2、4.28×101?分子/cm2和7.39×101?分子/cm2。船载MAX-DOAS痕量气体VCDs数据与臭氧监测仪（OMI）及臭氧成像和廓线仪套件（OMPS）卫星观测进行了对比：每日OMI NO? VCDs与船测数据相关性良好（相关系数R=0.83）；OMPS卫星与船测的SO?和HCHO VCDs也呈现较好一致性（R值分别为0.76和0.69）?；诓煌鼋遣饬康牟罘中敝芏龋―SCDs），采用最优估算法获取了这些痕量气体的垂直廓线，其典型分布特征显示：远离长三角大陆区的清洁海洋边界层中，NO?、SO?和HCHO浓度均较低（<3、<3和<2 ppbv）。值得注意的是，船行路线沿线间歇性出现SO?浓度升高现象，MAX-DOAS观测表明这主要源于邻近船舶排放。结合船载臭氧激光雷达测量，通过HCHO/NO?比值垂直廓线（该参数对NO?浓度变化敏感）探讨了臭氧（O?）生成机制。本研究深化了对东海海域海洋边界层主要空气污染物的认知，也为长三角等沿海地区制定船舶排放管控政策提供了科学依据。
关键词： 二氧化氮、二氧化硫、臭氧监测仪、多轴差分吸收光谱仪、臭氧层监测仪、基于船舶的观测、甲醛、东海
更新于2025-09-04 15:30:14