国民核生化灾害防护国家重点实验室, 北京 102205
在众多化学物质检测技术手段中, 红外检测技术由于具有非破坏性、 灵敏度高、 检测速度快、 准确性好等特点, 广泛应用于化工、 生物医学、 食品安全等领域。 量子点光谱仪是使用量子点代替光栅作为分光器件, 结合阵列探测器及光谱重构算法实现光谱检测的新型微型光谱仪, 具有体积小、 成本低等优点。 为了进一步提升现有量子点光谱仪和量子点器件检测化学物质的普适性, 为微小型近红外分光器件研制提供有效技术途径, 以危险化学品乙醇、 化学战剂模拟剂甲基膦酸二甲酯、 二氯甲烷为目标物, 通过将多种量子点材料与紫外固化胶混合后沉积在RGB点阵模块并固化, 制备了发射光谱波段为900~1 600 nm的近红外胶体量子点阵列。 采用经验模态分解方法提取输入光谱的高频信号以减小随机噪声干扰, 并基于最小二乘法建立了相应光谱重构算法。 实验结果表明, 近红外胶体量子点阵列制备方法简单, 成本低、 稳定性较好。 具有144条光谱通道的近红外胶体量子点阵列实现的重构光谱分辨率可以达到4.861 nm, 与标准吸收光谱相比, 其特征峰最小偏差仅为0.043%。 因此, 使用近红外胶体量子点阵列结合光谱重构算法可以实现气态、 液态目标物的光谱重构和检测识别。 未来, 通过增加阵列数量可有效提升重构光谱的光谱分辨率; 通过增加所选量子点材料, 还可以实现从紫外到红外波段范围内的光谱检测; 通过优化检测光路和重构算法参数提高目标物检测信噪比。
近红外光谱 量子点 危险化学品 化学战剂 重构算法 Near infrared spectroscopy Quantum dots Hazardous chemicals Chemical warfare agents Reconstruction algorithms 光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3370
1 国民核生化灾害防护国家重点实验室, 北京 102205
2 昆明物理研究所, 云南昆明 650223
为提高液晶可调谐滤波器(Liquid Crystal Tunable Filter, LCTF)的光谱采集效率, 提出了一种适用于 LCTF光谱成像系统的快速采集方法, 设计构建了更加完善的观测矩阵, 在压缩感知理论框架内实现了光谱超分辨率重建, 并通过实验验证了该方法的可行性。实验结果表明, 在采样率为 18.08%(采样步长 30 nm)时, 重建得到的 4.81 nm分辨率光谱与传统全采样光谱的相关系数为 0.91, 超分辨率重建峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio, PSNR)为 99.63 dB, 采集速度是传统方式的 5.53倍。该方法在保证光谱分辨率和光谱识别准确率的前提下, 实现了光谱数据的快速和轻量化采集, 为动态目标测量和快速检测提供了可行的技术途径, 拓展了 LCTF光谱成像技术的应用场景。
液晶可调谐滤波器 超分辨率 压缩感知 liquid crystal tunable filter (LCTF), super-resolu
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归纳总结了现阶段国内外微型近红外光谱仪的发展现状，并对其原理结构以及优缺点进行阐述分析。最后对微型近红外光谱仪的发展前景进行了展望，微型近红外光谱仪在特定领域提高专用性的同时依然会朝着高信噪比、高分辨率、高稳定性、以及新材料、新工艺方向发展。
光谱 近红外 微型近红外光谱仪 色散型光谱仪 调制型光谱仪 spectrum, near infrared, miniature near infrared s
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为了提升量子点光学器件使用性能, 本文提出采用点胶法制备量子点阵列并通过选择组分配比控制量子点胶点形貌。实验使用甲苯和 UV胶混合制成量子点胶水溶液, 研究了甲苯和 UV胶在不同配比下制作的量子点胶点的形貌特征, 实验证明当甲苯与 UV胶配比合适时, 点胶机打印阵列具有形貌良好、发光均匀、无咖啡环效应、打印精度高、阵列整齐等优点, 随着组分配比中甲苯含量的增加, 量子点胶点圆度、发光均匀性、一致性及排列整齐度均降低。因此通过改变组分配比, 可有效控制及优化胶点形貌, 提高量子点阵列的一致性与发光均匀性, 对提高量子点器件的灵敏度及分辨率等具有重要意义。
量子点阵列 点胶法制备 点胶机打印 形貌控制 quantum dot array, preparation by dispensing, disp
