东北大学 材料科学工程学院， 材料各向异性与织构工程教育部重点实验室， 辽宁 沈阳 110819
LaAlO3属于典型的畸变钙钛矿结构，具有较低的声子能量、较宽的带隙和优异的结构稳定性，是一种优良的发光基质。Mn4+和Pb2+的发光性能与其所处的微观配位环境密切相关，可以通过调控晶格环境优化其发光性能。本文综述了调控Mn4+的零声子线（Zero?phonon line，ZPL）发射和Pb2+的发光性能研究进展，系统探讨了单元共取代对晶体结构和Mn4+、Pb2+的发光性能的影响，详尽分析了激活离子的晶格环境与发光性能之间的构效关系。
LaAlO3 Mn4+ Pb2+ 单元共取代 LaAlO3 Mn4+ Pb2+ unit co-substitution
广东工业大学 省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室, 广东 广州 510006
与其他压电材料相比, 1-3型压电单晶复合材料具有优异的压电性能和更匹配的声学特性, 更有利于制备出性能优异的超声换能器。该文通过有限元软件COMSOL对复合材料的振动模态及阻抗特性进行了系统的研究, 同时采用皮秒激光制备了高频1-3型Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PIN-PMN-PT)铁电单晶/环氧树脂复合材料,并进行了性能表征。该1-3复合材料机电耦合系数为0.65, 声阻抗为19.96 MRayls。该复合材料可用于制备高频超声换能器, 结果表明, 换能器中心频率为17.68 MHz, -6 dB带宽为84.38%, 插入损耗为-25.4 dB。
1-3型压电复合材料 Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PIN-PMN-P 皮秒激光 超声换能器 有限元 1-3 piezoelectric composite Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PIN-PMN-P picosecond laser ultrasonic transducer finite element analysis
1 清华大学 工程物理系北京 100084
2 NRC "Kurchatov Institute" 俄罗斯 莫斯科 123182
加速器驱动次临界系统（Accelerator Driven Sub-critical System，ADS）是最具潜力的下一代核能系统选型之一，准确评估ADS散裂靶内产生的长寿命放射性核素含量是应用研究中的重要课题，利用质子活化法可以有效评价质子与散裂靶材料发生相互作用产生长寿命核素的反应截面。4个质子辐照天然铅样品分别被能量为40 MeV、70 MeV、100 MeV和400 MeV的质子照射90 min、75 min、40 min和25 min，在冷却约20 a后，利用中国锦屏地下实验室（China Jinping Underground Laboratory，CJPL）的超低本底γ谱仪GeTHU进行测量，使用SAGE（Simulation and Analysis for Germanium Experiments）模拟框架计算了GeTHU的探测效率，测定了能量为40 MeV、70 MeV、100 MeV和400 MeV质子与天然铅发生natPb（p，x）207Bi和natPb（p，x）194Hg反应的总产生截面，并与其他理论及实验工作的结果进行了比较，基于相同样品的实验测量结果在误差范围内保持一致，natPb（p，x）207Bi的反应截面与TENDL的评价截面更为接近，natPb（p，x）194Hg的截面结果与INCL++/ABLA的理论预期保持一致，这些截面结果为ADS设施的放射性废物评估提供了实验依据。
GeTHU 激发函数 铅靶 剩余核素 CJPL GeTHU Excitation function Pb-target Residual nuclides CJPL
1 贵州大学化学与化工学院，贵阳 550025
2 贵州省化工研究院，贵阳 550000
以工业固体废弃物赤泥(RM)为原料，经还原煅烧和接枝改性，制备得到一种醇胺钛酸酯改性的磁化赤泥吸附材料(ATMMRM)。利用XRD、FT-IR、SEM、BET、VSM等测试方法对RM和ATMMRM进行表征和对比，发现ATMMRM表面成功引入了羟基和胺基官能团，而且其比表面积及饱和磁化强度较RM分别提高6.0倍和9.6倍，这些特性为ATMMRM提供了更多活性吸附位点并赋予了材料磁分离能力。对Pb(Ⅱ)的静态吸附实验结果表明，在pH=6，T=25 ℃条件下，ATMMRM对水体中Pb(Ⅱ)的饱和吸附容量达213 mg·g-1，吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程，为自发、吸热、熵增的化学吸附控制过程，吸附机理主要为物理吸附以及ATMMRM表面接枝的羟基和胺基与Pb(Ⅱ)的螯合作用。
赤泥改性 磁性 吸附 螯合 red mud modified magnetic Pb(Ⅱ) Pb(Ⅱ) adsorption chelation
1 中国科学院声学研究所 声场声信息国家重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
压电微机械超声换能器(PMUT)在医疗阵列成像、手势识别、内窥成像、指纹识别等领域有着重要的应用, 而灵敏度等性能是影响其成像质量的主要因素。该文对基于PMN-PT圆形压电复合振动膜的压电微机械超声换能器等效电路模型进行分析, 并通过有限元法研究了压电层PMN-PT厚度对PMUT的发射电压响应、接收灵敏度的影响。仿真结果表明, 当压电层厚度为4.5 μm(厚度为基底厚度的90%)时, 换能器的发射电压响应级最大, 达到191.6 dB, 接收灵敏度级随厚度的增加基本呈线性上升趋势; 当压电层厚度为5.1 μm(厚度为基底厚度的102%)时, 回路增益(损耗)最大, 达到-64.50 dB。
PMN-PT薄膜 回路增益(损耗) 接收灵敏度 发射电压响应 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT) thin film PMUT PMUT loop gain (loss) receiving sensitivity transmitting voltage response
1 西安交通大学 电信学部，电子与科学工程学院，电子陶瓷与器件教育部重点实验室,陕西 西安710049
2 中国科学院 福建物质结构研究所，福建 福州 350002
折射率是光学晶体的基本参数，准确测定晶体的折射率能够为晶体的电光、声光、非线性应用提供基本计算参数和实验参量。为了准确测定Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)晶体在可见光和近红外波段的折射率系数，搭建了激光自准直折射率测量系统，对纯铌酸锂晶体的折射率测试结果与现有文献报道误差小于1/1 000，使用该系统对沿<001>极化的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.39PbTiO3(PMN-0.39PT)单畴晶体进行了测定，得到了单畴的PMN-0.39PT晶体在波长分别为594 nm、633 nm、1 150 nm和1 520 nm时的折射率和色散方程，测量结果与现有文献规律性一致。结果表明该方法可用于准确快速测定新型电光晶体折射率。
激光自准直法 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)单晶 折射率测量 laser autocollimation PMN-PT single crystal refractive index measurement
本文提出了一种基于空间光调制器的可实现任意图案设计的单步曝光光配向方法。通过像素级精确控制输出光的偏振方向, 可完成对局部区域液晶指向矢的自由取向, 从而实现具有任意图案设计的Pancharatnam-Berry(PB)相液晶器件的制作。这种非干涉曝光投影光配向法不仅简单、高效, 并且能大幅降低环境扰动的影响。基于该方法, 采用两种光取向材料制备了多种PB相液晶器件: 光栅、透镜、全息图和q-plate等。实验表明, 本文制作的PB相液晶器件可实现连续的相位分布和较高的衍射效率。基于这些PB相器件, 本文进一步提出了应用于增强现实显示领域的抬头显示和头戴式显示系统。
液晶器件 光配向 空间光调制器 几何相位 PB相 liquid crystal devices photoalignment spatial light modulator geometric phase Pancharatnam-Berry phase
重金属污染一直影响着人们的健康生活, 如镉, 铅和铜等的污染, 故而土壤重金属的快速检测和如何预防, 一直受各国学者关注和研究。 传统土壤重金属检测方法(如原子吸收光谱法、 X荧光光谱法等)样品预处理复杂, 分析成本较高, 易形成样品的二次污染, 不能满足快速分析的要求。 激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种典型的原子发射光谱, 它是基于分析物质中原子和离子受激发而发射的特征谱线信息, 进而研究物质成分的分析方法。 LIBS技术能够快速检测任何状态(固、 液和气态)物质元素的成分和含量, 被看作是未来化学检测和快速绿色分析领域的新兴技术。 LIBS技术具有对样本简单预处理(或不需要处理)、 多元素同步分析、 远距离测量、 适用性广等优势, 被广泛用于生活生产的各个领域, 已成为近年来国内外学者广泛关注和研究的热点之一。 在农业信息快速感知的大背景下, 以激光诱导击穿光谱技术为技术手段, 以土壤重金属铅元素为研究对象, 运用理论分析和数学建模相结合, 建立了多种基于单变量定标曲线的土壤重金属铅检测模型, 并进行了模型验证。 自制15个已知的铅元素浓度梯度的谱线土壤样本, 在获取了土壤LIBS数据之后, 对其进行预处理对比, 建立了基于谱峰强度、 谱峰积分、 洛伦兹拟合强度三种定标曲线模型, 对土壤中铅元素含量进行定量分析, 得出基于三种定标曲线模型对土壤中铅元素含量的预测决定系数R2分别为0.918 0, 0.910 1和0.914 3, 三种定标曲线分析方法的预测结果都较好, 说明了LIBS结合单变量定标曲线法对土壤中铅含量的检测可靠性高。 最后选取部分样本数据进行验证, 结果较好。 研究结果为研发便携式农田土壤污染物检测技术与装备提供技术支撑, 也为农田精准管理和科学施肥奠定基础。
土壤铅元素 激光诱导击穿光谱 单变量 定标曲线 Pb element in soil Laser-induced breakdown spectroscopy Univariate Calibration curve
上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室, 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
生活中工业和交通等方面释放的重金属对大自然的水体环境造成了一定的影响, 微藻作为水体环境的初级生产者最先受到铅的影响。 课题尝试通过研究藻体内物质成分的改变进而对水体污染的程度进行判定。 传统的研究生物大分子的方法复杂且需要使用大量的化学试剂, 因此亟待寻找一种微藻物质成分检测的新技术。 太赫兹、 远红外技术具有较高的分辨率, 并且脂质、 蛋白质等物质的振动频率处于太赫兹波段, 这为研究微藻物质变化提供了一种新的技术手段。 研究采用太赫兹、 远红外光谱表征Pb胁迫下的斜生栅藻细胞内生物大分子的变化情况。 使用傅里叶变换红外光谱仪采集对照组(0 mg·L-1)和实验组(0.5, 5和20 mg·L-1)的斜生栅藻随时间变化的光谱图, 根据淀粉(9.1, 10.5和17.2 THz)与类胡萝卜素(16.7 THz)的特征吸收峰得到其淀粉含量与类胡萝卜素的变化。 同时结合化学计量学方法, 对胁迫时间12h与24h的光谱数据进行主成分分析, 可以很容易地将Pb胁迫的不同实验组样品与对照组区分开。 结果表明在铅胁迫下, 斜生栅藻中的碳水化合物和类胡萝卜素含量逐渐增加。 Pb抑制了光合作用, 影响了多糖和其他大分子的合成。 实验结果表明太赫兹、 远红外光谱可作为一种快速, 无损方法, 用于对铅胁迫下藻体细胞成分的变化研究, 从而实现水体污染程度的判定。
远红外线 太赫兹 斜生栅藻 铅 化学计量学方法 Far-infrared Terahertz Scenedesmus obliquus Pb Chemometrics 光谱学与光谱分析
2020, 40(12): 3890
