拉曼光谱体现了物质中不同分子基团的振动情况, 可以精确地进行物质的定性和定量分析。凭借着这样的优势, 拉曼光谱技术已经成功应用在化工生产、管道传输、生化反应监测等工业在线分析领域。然而, 在线拉曼分析很容易受到宇宙射线的干扰。宇宙射线在拉曼谱图上体现为一系列峰宽较窄的尖锐的峰, 也被称为spike。这些spike使待测物质的拉曼谱图严重变形, 无法获取正常的待测物质的属性信息。为了去除在线拉曼谱图中的spike, 本文提出了一种简单的基于滑动窗口相关分析, 残差谱图分析和局部线性拟合的spike剔除算法。本算法能够有效检出不同强度的spike并对受spike破坏的拉曼谱图进行修复。本算法概念清晰、实现简单, 可以满足在线拉曼分析稳健快速的要求。

本文应用Eikonal近似将微椭球用其等效的球来近似, 结合Mie理论对吸收介质中微椭球体颗粒光学参数进行了数值计算。 结果表明, 椭球位置变化时, 散射和吸收性能发生变化。离心率增大时, 散射和吸收系数都增大, 离心率越大增大的越明显。波长增大时, 在紫光波长为0.4 μm和近红外区波长为1.58 μm处散射系数出现了峰值, 而吸收系数单调增大。相对折射率实部以及虚部变化对光学参数均有影响, 颗粒的吸收性越强, 散射相应地减弱。结果表明这种数值解析方法能有效地计算椭球体颗粒的光学参数。

基于gamma雾滴分布模型以及辐射雾和平流雾粒径分布与能见度的经验关系, 计算并分析了不同波长激光在两种雾中的衰减率随能见度的变化, 透射率随传输距离的变化。结果表明, 不同波长激光在两种雾中传输时, 波长较长激光的衰减率都比波长较短激光的衰减率低; 10.6μm激光在平流雾中衰减率大于在辐射雾中的衰减率; 对不同波长激光在两种雾中传输透射率比较发现, 波长较短激光在平流雾中的透射性能较好, 波长较长激光在辐射雾中的透射性能较好。

基于双向反射分布函数(BRDF),从太阳辐射理论出发, 分析了表面漫反射率与入射波长的关系, 卫星、太阳及观测站三者的相互位置关系。推导了卫星表面为朗伯表面和以BRDF模型为基础的随机粗糙表面的散射光照度表达式。然后以FY-1D卫星为例, 计算了一段观测时间内, 卫星地面照度值和视星等值的变化情况。最后比较了这两种条件下的地面光照度值, 结果表明, 把卫星表面看作漫散射体得到的地面照度值要比把卫星表面看作随机粗糙表面得到的地面照度值大。

基于严格的光栅三包层模型及其色散方程, 对镀膜长周期光纤光栅的折射率传感特性进行了详细的研究。研究发现, 镀膜长周期光纤光栅的谐振波长随环境折射率的变化而变化, 而且这种变化有一个跳跃, 跳跃后的变化与跳跃前相同: 如跳跃前向短波方向漂移, 则跳跃后也向短波方向漂移。镀膜后, 长周期光纤光栅的折射率探测范围得到拓宽, 而且探测的灵敏度比没有镀膜时高一个数量级以上。薄膜厚度越接近最优厚度(OOT), 镀膜长周期光纤光栅的灵敏度越高。

采用共沉淀法制备了Fe3O4纳米颗粒, 并以之为原料利用晶种生长法进一步制备Fe3O4@Ag复合纳米材料。利用紫外-可见吸收光谱和表面增强拉曼散射光谱对复合纳米材料的性能进行表征, 显示Fe3O4@Ag复合纳米材料具有良好的SERS活性。

以钛酸丁酯、六水硝酸钴等为原料, 采用溶胶凝胶法合成Ti1-xCoxO2干凝胶前驱体, 将前驱体在500℃空气氛围下进行退火处理, 得到一系列Ti1-xCoxO2纳米颗粒样品。采用差热/热重综合热分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)和振动样品磁场计(VSM)对样品的结构和磁性进行研究。结果表明, 经500℃退火温度处理后, 样品为锐钛矿结构。当Co离子含量超过5%时, 样品开始析出杂相CoTiO3。Co掺杂量对样品的磁性也有影响, 当x≤0.050时, 样品在中心区域均出现明显的磁滞现象, 并且样品的磁性随着Co掺杂量的增多而增强。当x>0.050, 样品的磁性变成顺磁性。

首次采用快速烧结合成技术制备了Zr1-xMxW2O8 (M= Hf, Sn, Y)系列固溶体。制备的合适条件为:温度1523~1553 K,时间30 min~1 h, 同传统固相反应烧结相比, 该方法合成时间和能耗显著降低。XRD和Raman光谱分析表明, Zr1-xMxW2O8 (M=Hf, Sn, Y)固溶体具有α-ZrW2O8的结构和性质, 并且通过Zr离子的同价和异价取代, 可改变ZrW2O8的晶胞参数、相变温度和提高其烧结性能。固溶体α相向β相转变的相变温度随Hf替代量的增加而升高, 而随Sn和Y替代量的增加而降低。

本文通过化学气相沉积方法成功制备了秧苗状Zn2SnO4纳米线, X射线衍射表明, 样品为面心立方结构的Zn2SnO4, 同时含有少量的ZnO物相, 并且可以通过延长沉积时间的方法获得较为纯净的Zn2SnO4 材料。SEM结果显示样品形貌为秧苗状的纳米线。通过样品的光致发光谱的研究发现, Zn2SnO4的紫外发光强度随着ZnO杂相的减少逐渐增强。

利用改进的遗传算法从GaMnAs外延薄膜的远红外反射光谱中提取了GaMnAs薄膜的洛伦兹振子模型参数, 发现GaAs掺入Mn后, ωTO向低频方向移动, ωLO基本保持不变, ε∞和εs均减小, γ有很大变化。并通过XRD以及近红外谱发现Mn的掺入会引入缺陷, 这种缺陷会影响晶格质量, 导致γ发生很大变化。

采用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)手段对微乳液法合成的Zn0.9Co0.1O纳米棒进行了表征。通过室温下的共振拉曼光谱和光致发光光谱手段, 研究了所合成纳米材料的共振拉曼光谱和发光特性, 并与体相ZnO的研究结果对比, 发现合成的材料具有四阶声子紫外共振拉曼散射, 而体相材料只有两阶, 并观察到在紫外和可见区域所合成材料发光的变化规律也和体相材料存在差异, 讨论了产生差异的原因。

用XRD、Raman光谱和DSC研究了Al2(MoO4)3、Cr2(MoO4)3和Fe2(MoO4)3的结构与相变。Al2(MoO4)3、Cr2(MoO4)3和Fe2(MoO4)3在室温下为单斜相, 分别在483 K、673 K和783 K附近转变为正交相。发现MO4四面体的对称和反对称伸缩振动模的频率和相对强度明显受到A3+离子的影响。这些模的软化程度受A3+离子的影响依次为Fe>Cr>Al, 与A3+离子半径和电负性对MO4四面体的键强和灵活性的影响密切相关。

实验测量了3, 4-二氯-1, 2, 5-噻二唑分子4000~400 cm-1区域内的红外光谱和3700~100 cm-1范围内的拉曼光谱, 使用密度泛函理论计算了分子的稳定结构和振动频率。以实验测定频率为标准采用简正振动分析方法得到了各振动谱带的总能量分布, 从而对该分子的振动频率做出了全面归属。

制备对乙酰氨基酚固体分散体, 采用拉曼光谱法与经典方法进行验证, 以期获得一种新的简单易行的固体分散体的验证方法。以聚乙二醇6000(PEG6000)为载体, 用熔融法和溶剂-熔融法制备对乙酰氨基酚固体分散体, 在457.5 nm激发波长下扫描得到其拉曼光谱、10~90°(2θ)范围扫描获得X-射线粉末衍射图, 经KBr压片后, 在400 cm-1~4000 cm-1范围内扫描得到傅里叶变换红外光谱(FT-IR)图, 分别分析固体分散体与药物、载体和物理混合物的差别, 验证固体分散体的形成。两种方法制备的固体分散体中对乙酰氨基酚可能均以分子、无定形和微晶状态分散, 三种鉴别方法得到的结果一致。通过X-射线衍射法和红外光谱法佐证了拉曼光谱法在用于对乙酰氨基酚固体分散体验证中的可行性, 而且拉曼光谱法简单易行, 是一种新的验证固体分散体形成的物相鉴别方法, 也是一种理想的、很有前景的分析方法。

用水热法制备了铁掺杂的TiO2晶体粉末, 以SEM和XRD表征了样品的形貌和晶型, 研究了在不同反应条件下TiO2晶体粉末对溴酚蓝的光催化降解的动力学过程。结果表明: 所制备的TiO2晶体为锐钛矿型; 可见光照射下, 5 mg·L-1的溴酚蓝溶液, 掺10% Fe3+(摩尔分数)的催化剂用量0.0500 g, 室温下恒温反应4 h时溴酚蓝的降解率达到48.30%; 铁掺杂TiO2对溴酚蓝光催化降解反应可以用一级反应动力学方程进行描述。

海面背景的干扰影响着红外系统的探测、识别性能, 海面的红外辐射研究对于红外系统的设计、使用和评估具有十分重要的意义。基于Cox-Munk模型对海面的红外反射率进行了分析计算, 全面考虑风速、风向、遮挡效应、入射方向、观测方向等各种影响, 建立海面红外反射模型, 推导出各向异性粗糙海面的红外反射率计算方法, 并计算出海面的红外反射率和发射率。利用该计算方法, 计算了中波(3-5μm)和长波(8-12μm)海面的红外反射率, 分析了反射率随风速、风向、入射方向的变化情况, 该计算方法可以为海面背景的红外特性分析、探测及仿真提供参考数据。

本文采用简易的Pechini方法制备了Eu3+掺杂MMoO4 (M=Ca, Sr)红色荧光粉。产物的结构、形貌和性质分别通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光发射谱(PL)和激发谱(PLE)进行表征分析。XRD表明反应得到了纯相目标掺杂产物, SEM照片显示两种体系掺杂产物形貌均匀性不同, Eu3+掺杂CaMoO4尺寸小、比表面积大。光致发光光谱结果显示强的614 nm波长的发射, 其源于Eu3+离子的5D0→7F2跃迁。在掺杂浓度范围内我们观察到从基质到Eu3+离子的能量转移及浓度猝灭效应。实验得到掺杂浓度为7.5 mol%的CaMoO4:Eu3+ 表现出良好的发光性质, 它将在荧光粉转换型白光LED中有着潜在的应用。

本文采用傅里叶红外光谱仪测试了乌灵参、鸡枞(根部)及文山三七的红外光谱图, 分析比较它们的红外光谱图。结果表明, 乌灵参与鸡枞均在3389、2929、2878、2030、1644、1562、1383、1321、1255、1143、936、628、556cm-1附近有吸收峰, 两张图谱有62％的相似性, 乌灵参与文山三七均在2930、2031、1731、1647、1442、1373、1253、1150、1020、936、573cm-1附近有吸收峰, 两张图谱有52％的相似性。初步推知, 乌灵参与文山三七的相似疗效可能与这些相似峰所对应的某些官能团有关;同时, 鸡枞可能也存在一些与乌灵参相似的药效。此结果为乌灵参与云南白药相同疗效的说明及鸡枞可能药效的推理提供了科学的依据。