朱祥 1,2袁朝圣 2梁永福 2王征 2[ ... ]杨坤 1
作者单位
摘要
1 郑州轻工业大学物理与电子工程学院, 河南 郑州 450001
2 河南省磁电信息功能材料重点实验室, 河南 郑州 450001
当前, 高昂的生产和使用成本限制了离子液体规模化应用, 如何回收再利用离子液体受到极大关注。 离子液体结晶过程对研发新型回收技术至关重要, 而降温速率对结晶过程有重要影响。 基于此, 以1-十二烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C12mim][BF4])为研究对象, 在60~0 ℃范围内对其进行快速(30 ℃·min-1)和慢速(1 ℃·min-1)降温, 采用偏光(POM)、 小角X射线散射(SAXS)和拉曼(Raman)等技术研究了该离子液体在降温过程中的相态转变和结构变化, 揭示了降温速率对其熔体结晶过程及产物影响规律。 POM研究表明: 在快速降温过程中, [C12mim][BF4]经历了“液态-液晶态-晶态Ⅰ”转变, 得到了晶粒数量少但尺寸较大的“球状”晶体; 在慢速降温过程中, [C12mim][BF4]经历了“液态-液晶态-晶态Ⅱ”转变, 得到了晶粒数量多但尺寸较小的“针状”晶体。 SAXS研究表明: [C12mim][BF4]存在两种晶体结构, 分别为“正交双层相”和“三斜双层相”, 且同时出现在“晶态Ⅰ”中, 而在“晶态Ⅱ”中只有“三斜双层相”一种晶体结构。 由此可知, “晶态Ⅰ”是混合相晶体, 而“晶态Ⅱ”是单一相晶体。 此外, 由Raman结果可知: “正交双层相”和“三斜双层相”中[C12mim]+构象存在较大差异, 分别为“G构象”和“A构象”。 综上所述, 快速降温时, [C12mim][BF4]经历了“液态-液晶态-晶态Ⅰ”转变过程, 得到了由“正交双层相”和“三斜双层相”组成的混合相晶体, 该晶体同时含有[C12mim]+的“G构象”和“A构象”。 慢速降温时, [C12mim][BF4]经历了“液态-液晶态-晶态Ⅱ”转变过程, 得到了由“三斜双层相”组成的单一相晶体, 该晶体只含有[C12mim]+的“A构象”。 因此, 降温速率对[C12mim][BF4]熔体结晶过程及产物具有重要影响。 该研究结果为[C12mim][BF4]回收技术开发提供了重要实验数据, 同时对研究其他同类型离子液体的相态转变和结构变化具有指导意义。
离子液体 结晶 晶体结构 构象 Ionic liquid Crystallization Crystal structure Conformer 
光谱学与光谱分析
2023, 43(3): 801
作者单位
摘要
1 郑州轻工业大学物理与电子工程学院, 河南 郑州 450001
2 郑州轻工业大学河南省磁电信息功能材料重点实验室, 河南 郑州 450001
金刚石压腔是一种在实验室被频繁使用的高压产生装置, 它在高压领域占据着重要地位。 当金刚石压腔内传压介质只能提供非静水压环境时, 利用传统的红宝石荧光光谱测压方法将很难准确测量样品压强, 这也是目前超高压实验面临的普遍困难。 若有一种兼具“传压”和“测压”双重功能的物质, 根据“相邻位置、 相近压强”原则, 将能够解决在非静水压环境中测不准样品压强问题。 显然, 探寻兼具“传压”和“测压”双重功能的物质是一项非常重要的工作。 本文将红宝石微粒与离子液体[C4mim][BF4]装入金刚石压腔, 然后利用金刚石压腔压缩[C4mim][BF4]使其提供高压环境, 同时采集红宝石的荧光光谱及其附近[C4mim][BF4]的拉曼光谱。 通过分析红宝石特征荧光峰R1的峰位, 得到了[C4mim][BF4]在加压过程中提供的一系列高压环境的压强值。 通过分析红宝石特征荧光峰R1的峰宽, 发现[C4mim][BF4]在0~6.26和6.26~21.43 GPa两个压强范围内可分别提供静水压环境和准静水压环境, 表明[C4mim][BF4]在0~21.43 GPa范围内可以作为传压介质使用。 此外, 还发现[C4mim][BF4]在0~2.28, 2.28~6.26, 6.26~14.39和14.39~21.43 GPa四个压强范围内分别为“液相Ⅰ”、 “液相Ⅱ”、 “非晶相Ⅰ”和“非晶相Ⅱ”。 通过分析[C4mim][BF4]中特征拉曼峰ν(B-F)ν(ring)的峰位, 发现在[C4mim][BF4]四个相态内ν(B-F)ν(ring)的峰位随压强增加均满足线性变化关系, 并给出了相应的压强与峰位关系函数, 这些函数是[C4mim][BF4]用作压标物质的重要依据。 综上所述, [C4mim][BF4]不仅具有“传压”功能, 同时还具有“测压”功能, 可同时用作“传压介质”和“压标物质”。 研究结果为在非静水压环境中准确测量样品压强提供了重要依据, 也为超高压条件下样品压强测量不准确问题提供了新的解决思路。
荧光光谱 拉曼光谱 金刚石压腔 离子液体 传压介质 压标物质 Fluorescence spectra Raman spectra Diamond anvil cell Ionic liquids Pressure transmitting medium Pressure gauge 
光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1674
作者单位
摘要
郑州轻工业大学物理与电子工程学院,河南省磁电信息功能材料重点实验室,郑州 450002
采用高温固相法合成出正交相和三斜相结构的BiNbO4∶Eu3+样品,利用X 射线衍射(XRD)、拉曼光谱、吸收光谱和荧光光谱对样品的结构和光学性能进行了研究。结果表明: 900 ℃合成样品为正交相结构α-BiNbO4,而1 200 ℃得到三斜相结构β-BiNbO4。吸收光谱得到α相和β相BiNbO4的光学带隙分别为2.69 eV和2.96 eV,与第一性原理的理论结果2.640 eV和3.032 eV相吻合。Eu3+掺杂诱导二者的光学带隙蓝移至2.89 eV和3.05 eV,有效改变了其光响应范围。荧光光谱表明: Eu3+在两种结构的最强荧光峰均来自5D0→7F2电偶极跃迁,最强荧光峰分别位于615 nm和611 nm。Eu3+在β-BiNbO4中的荧光强度更高,而且其5D0→7F2和5D0→7F1的荧光强度比值更大。与Eu3+相似,Er3+在β-BiNbO4中具有更高的上转换荧光强度,其强度约是在α-BiNbO4中荧光的近40倍,说明三斜结构BiNbO4更适合做稀土离子的基质材料。
发光材料 Eu掺杂 荧光光谱 拉曼光谱 第一性原理 光响应 吸收性能 luminescence material BiNbO4 BiNbO4 Eu doping fluorescence spectrum Raman spectrum first-principle theory optical response absorption property 
人工晶体学报
2021, 50(9): 1709
作者单位
摘要
1 太原理工大学 电气与动力工程学院, 太原 030024
2 广东工业大学 信息工程学院, 广州 510006
根据IEEE 802.3ca新标准中对50 Gbit/s-以太网无源光网络(EPON)上行链路的说明, 网络上行链路中需要对多波长进行动态带宽分配。文章采用长短时记忆神经网络对网络流量进行预测, 旨在提高带宽分配的效率; 同时, 考虑到网络中不同类型业务对网络时延和带宽要求的差别, 分别对不同优先级的业务采取不同的分配方案。仿真实验表明, 基于神经网络预测的方法可以有效降低网络的延迟; 对不同业务采取不同分配方案时, 高优先级业务的延迟降低, 并且随着网络负载的提高, 延迟变化幅度较小。文章所提算法满足了高优先级业务的需求, 虽然低优先级业务延迟与之前方式相比有所增大, 但考虑到低优先级业务对延迟要求并不高, 因此对于网络整体服务质量影响不大。
50 Gbit/s以太网无源光网络 长短时记忆神经网络 动态带宽分配 网络服务质量 50 Gbit/s-EPON long short-term memory neural network dynamic bandwidth allocation quality of service 
光通信研究
2021, 47(5): 24
作者单位
摘要
1 中北大学信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学电子测试技术重点实验室, 山西 太原 030051
3 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
为了更好地解决电机转速测量及转向识别的问题,利用光耦计数器和Arduino控制器,在电机上安装码盘,通过测量码盘黑线的遮光次数来判定电机的转速,并利用双光耦原理来判断电机的正反转,最终将结果显示在LCD12864显示屏上。实验结果表明该系统结构能简单地判断电机的正反转,尤其是在提高测速稳定性与可靠性、降低测速成本等方面具有参考价值及应用前景。
光耦 码盘 电机测速 Arduino 控制器 液晶显示屏 optocoupler code disc motor speed measurement Arduino controller LCD screen 
光学与光电技术
2017, 15(4): 55
作者单位
摘要
中北大学 信息与通信工程学院, 太原 030051
以单束正交线偏振光为光源, 利用角向偏振显示器, 采用CCD摄像机进行图像采集, 利用Matlab软件进行图像处理, 设计了一种由He-Ne激光器、角向偏振显示器组成的偏振光偏振方向显示系统, 并研究了其角度特性.实验结果表明:系统在起偏器的起偏角分别为0°、90°、180°、270°、360°时, 角向偏振显示器偏振显示角度的测量准确度分别为0.480°、0.168°、0.528°、0.421°、0.340°, 测量精确度分别为0.208°、0.576°、0.660°、0.603°、0.466°, 测量数据拟合曲线的线性相关系数为0.999.结合1/4波片, 检偏器和分光比为50:50的分束器, 构建了椭圆偏振光测量系统, 完成了椭圆偏振光测量实验, 椭圆率为0.198.
物理光学 椭圆偏振光 偏振测量 显示功能 图像处理 CCD 摄像机 偏振器 角向偏振显示器 1/4波片 Physical optics Elliptically polarized beam Polarization measurements Display capabilities Image processing CCD cameras Polarizers Azimuthally polarization axis finder Quarter-wave plate 
光子学报
2017, 46(5): 0526003
作者单位
摘要
1 中北大学 信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
根据菲涅耳公式,推导出了溶液折射率和线偏振光反射率的关系,分别测定不同待测溶液折射率下线偏振光p分量和s分量的反射率,并与理论结果进行比较。实验用阿贝折射仪测定不同浓度下Na2CO3溶液的折射率;立足于光纤传感系统,以棱镜为敏感元器件、光为测量媒介,在敏感角入射的情况下,采用光电探测器对偏振光信号进行探测,经光电变换后利用信号调理电路实现信号采集,模数转换后运用单片机实现信息的处理,测定不同浓度溶液的反射率,与理论结果进行比较。结果表明,该方法在实时测量液体折射率的灵敏度、精度方面有较大改善。
光纤传感 菲涅耳公式 反射率 偏振光 optical fiber sensing Fresnel formulas reflectance polarized light 
光学仪器
2016, 38(6): 476
作者单位
摘要
1 中北大学信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学电子测试技术重点实验室, 山西 太原 030051
3 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
激光超声振动是在纳米级的微振动,受环境噪声的影响比较大,且使用传统方法得到的探测信号强度太低,不利于检测。针对这个问题,使用组合双凸透镜对激光进行聚焦,提高探测信号的强度,并设计了具有较高灵敏度的双光路差分干涉系统,将参考信号与探测信号的强度差控制在理想范围内。实验结果表明,探测信号的强度可达到648 mV,与传统方法相比有10倍左右的提升,解调出的振动信号失真度较小,信噪比可达32.1 dB,提升了近5倍。与传统方法相比,各项性能有了较大提升。
外差干涉 双光路 差分 组合双凸透镜 微振动 heterodyne interferometer double optical path differential a combination of lenticular lens micro-vibration 
光学与光电技术
2016, 14(6): 22
作者单位
摘要
郑州轻工业学院物理与电子工程学院, 河南 郑州 450002
采用拉曼光谱和红外光谱解析了常温条件下环丁醇的各个振动模式及其与分子构象间的关联, 结果表明液态环丁醇以赤道–反式构象为主, 并含有少量的赤道间扭式构象。 在此基础上结合差示扫描量热技术和变温拉曼光谱, 原位研究了环丁醇的温致相变过程和分子构象随温度的变化。 结果表明, 冷却至140 K的过程中, 环丁醇并未结晶固化, 而是保持亚稳定的无序液体状态, 即出现过冷现象, 继续降温至138 K出现玻璃化转变。 升温过程中, 在170 K时出现放热峰, 同时有新的拉曼峰出现, 并且拉曼峰的半高宽和强度发生明显的突变, 表明环丁醇由无序结构转变为有序的结晶相。 因此, 我们获得了环丁醇的温致相变序列: 液态→过冷液体→玻璃态→结晶态→液态。 通过对环丁醇不同分子构象的拉曼特征峰的定量分析, 证实环丁醇在降温过程中, 反式构象和间扭式构象的比例未发生明显改变, 即没有发生构象变化。 然而升温时, 伴随170 K时结晶态的转变, 反式构象特征峰的相对强度减小, 表明部分分子由赤道–反式构象转变为赤道–间扭式构象。 该研究结果对进一步理解和研究其他有机小分子的温致相变和构象变化具有指导意义。
环丁醇 拉曼光谱 相变 差示量热扫描 Cyclobutanol Raman Phase transformation Differential scanning calorimetry 
光谱学与光谱分析
2016, 36(2): 408
作者单位
摘要
中北大学 信息与通信工程学院, 太原 030051
模拟并分析了波长为633 nm的偏振光通过Kretschmann-Raether微米级棱镜波导结构时的古斯-汉欣位移.在金膜厚度为45 nm的条件下, 当入射角为44.1°时, 利用稳态相位理论, 得到的最大束位移为+120 μm;当入射角为44.1°时, 利用COMSOL Multiphysics5.1软件中的波动光学模块, 得到的最大束位移为+3.37 μm.在共振角附近, COMSOL Multiphysics5.1模拟软件与稳态相位理论均得到正的古斯-汉欣位移, 但是COMSOL Multiphysics5.1软件模拟的结果远小于稳态相位理论仿真的结果.该研究对设计基于古斯-汉欣位移测量的高灵敏度传感器具有指导意义.
集成光学 表面等离子体共振 古斯-汉欣位移 非线性光学 Integrated optics devices Surface plasmons resonance Goos-Hnchen shifts Nonlinear optics at surfaces 
光子学报
2016, 45(8): 0826001

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