拉曼光谱在离子注入科学中的应用

拉曼散射光谱作为分析和研究物质结构的一个强有力的工具,已经有50年的历史了,曾经经历了一个兴衰过程,而60年代激光技术的发展才使拉曼光谱获得了强大的生命力,形成了激光拉曼技术. 对于某些由分子组成的介质,当外界一定频率的单色光入射后,在散射光中,除了与入射波长     

γ射线康普顿轮廓分析装置的建立和电子动量分布的初步测量

在γ射线非相干散射中,由于散射体原子中电子的运动,散线光子的能量将产生多普勒展宽.这种展宽的谱线轮廓,即康普顿轮廓(Compton Profile),包含了散射体原子中电子动量分布的信息.假设k_1和k_2分别为入射光子和散射光子的波矢,E_(y1)和E_(y2)分别为入射光子和散射光子的能量,p 为散射电子在碰撞前的动量,并且取散射矢量k=k_1-k_2的方向为z 轴方向,则根据能量守恒定律(假设电子碰撞前后所处的势能相同),可得     

表面等离激元增强拉曼散射（SERS）的机理

被称为"指纹谱"的拉曼谱在生物、化学及医学研究中具有重要应用,特别是在单分子传感方面具有优势。但相对于入射光强,拉曼散射信号强度非常弱,需借助科学手段增强信号,即增强拉曼研究,这主要从增强拉曼信号强度和提高信噪比两方面着手。其中,表面增强拉曼散射(SERS)是其中一支极其重要的研究方向。本文从拉曼散射的基本原理出发,研究了金属微纳结构增强拉曼信号的机理,为基于拉曼信号的高灵敏度传感提供理论参考,并给出了一个实验结果。     

二次康普顿散射和产生双光子的康普顿散射

从康普顿散射的基本原理出发,基于能量、动量守恒定律和相对论效应,首先讨论了康普顿散射中的二次散射,得出波长的改变量不仅与散射角有关,还与入射光子的波长(频率)有关;其次讨论了产生双光子的康普顿散射,由于这种散射的复杂性,只选取了两种特殊情形来讨论,得出散射光子的频率不仅与两个散射光子的散射角有关,还与入射光子频率有关,单一频率的入射光子发生双光子散射后,散射光子波长的改变还可能是连续变化的;康普顿散射实验说明二次散射和双光子散射的发生是可能的。     

355 nm激光泵浦BN晶体受激拉曼散射实验的研究

自从受激拉曼散射被发现以后,发现了多种拉曼介质,这些拉曼介质有气体、液体还有固体,从这些介质的受激拉曼散射中得到上百条谱线,光谱分布从紫外到近红外,有效拓宽了激光光谱范围。增益较高的拉曼晶体有碳酸盐、硝酸盐和钨酸盐晶体,在这些晶体中Ba（NO3）2晶体是最有潜力的材料之一。该文研制出一套实验系统,通过受激拉曼散射的原理和实验结合来研究硝酸钡晶体的受激拉曼散射现象。研究内容主要包括如下：搭建一级放大1064 nm激光实验系统;在1064 nm有源光基础上,完成泵浦光355 nm激光的搭建;完成355 nm激光泵浦Ba（NO3）2晶体的受激拉曼散射实验研究。     

原子物理中三种散射的对比研究

入射粒子与原子、分子的散射实验为原子物理的发展提供了重要的实验依据.本文对α粒子散射、康普顿散射、拉曼散射这三种散射实验中观察到的现象进行了全面对比,加深了对这三种散射的认识和理解.     

Compton散射下非傍轴光束的小尺度自聚焦

基于电子和多光子集团非线性Compton散射模型和非傍轴传输方程,得到了多光子非线性Compton散射下的小尺度调制增长率的表达式,讨论了入射与散射光形成耦合非傍轴光对小尺度自聚焦的影响.通过对非傍轴和傍轴情形下小尺度调制的增益谱分析,发现耦合非傍轴光对小尺度调制增益谱的影响程度与光强有关.与散射前相比,随光强的增强,影响更大,总趋势是使小尺度调制增长的截止频率、最快增长频率和最大增长频率迅速减小,而对截止频率和最快增长频率的影响比对最大增长频率的影响更大.     

一维光子晶体的禁带特性

利用传输矩阵法计算并分析了垂直入射下光子晶体的禁带特性. 给出一个实际需要的禁带范围设计方法. 通过调节两个介质折射率和厚度可控制禁带范围, 并探讨了当两种介质的光学厚度均为1/4中心波长时, 光子晶体透射谱与中心波长、 两种介质折射率比值等的变化规律.      

一维光子晶体透射特性的量子效应

给出非垂直入射时一维光子晶体的量子透射率,分别研究缺陷层、入射角度、介质层厚度以及介质层折射率对一维光子晶体透射特性的影响,并将所得结果与经典方法所得结果进行比较.结果表明,当光以一定角度入射一维光子晶体时,量子方法与经典方法的结果存在差异,具有一定的量子效应.     

外光路的不同设置对拉曼谱线的影响

本文分析了外光路系统中激光束入射到样品时偏振状态对所测样品拉曼谱线强度的影响,并通过实验提出了测试拉曼谱线时外光路中应注意的事项和改进措施。     

多孔硅光致发光热稳定性研究

运用微拉曼谱仪以不同功率的激光入射到用阳极脉冲腐蚀制备的多孔硅样品研究多孔硅的热稳定性.用斯托克斯与反斯托克斯散射强度的比率确定样品的温度.观察比较不同温度下多孔硅样品的拉曼谱趋向,发现在激光功率与样品温度之间的关系曲线上分为3个过程,与拉曼频移和拉曼强度的曲线相一致.所有现象都可以用Si-O健和非晶Si被光氧化的机制解释.     

受激拉曼散射中的激光“耗尽”

用染料调Q红宝石激光器激发了苯、硝基苯、二硫化碳等六种有机液体的受激拉曼散射.在特定的条件下观察到拉曼光谱强度分布出现I_(s_1)(z)>I_l(z)以及I_(s_2)(z)>I_(s_1)(z)>I_l(z)的现象,这是由入射激光场与拉曼辐射场之间强烈的非线性耦合造成的入射激光场的“耗尽”现象,它导致受激拉曼散射的高转换效率。对所观察现象进行了讨论.     

光栅衍射中谱线缺级现象及其仿真

理论推导了入射光以不同角度入射时的谱线缺级现象产生机理和被观察到的条件,数值模拟方法验证了垂直入射下的谱线缺级现象产生的条件,比较了入射光以不同角度入射时的谱线缺级现象.实验结果表明,垂直入射与斜入射时谱线缺级条纹均满足j=kd/b,其区别在于相同实验条件下能观察到的缺级条纹的范围存在一定的差异.     

康普顿效应中一个值得商榷的问题

计算了光子被运动自由电子散射后谱线的宽度，分析了不同波长光子的康普顿散射谱线的可分辨条件，从而得出与一般教科书不同的结论。     

N光子集团的Compton散射截面

采用量子化辐射场与相对论电子作用的模型,从微扰论得出的跃迁概率表达式出发,导出了n光子集团与电子发生Compton散射的跃迁概率表达式.进而研究了 n光子集团Compton散射的光子散射截面性质,得出了双光子Compton散射的光子散射截面的具体表达式,结果表明n光子Gompton散射的光子微分散射截面不仅与散射角(光子入射方向与散射方向的夹角)有关,还与入射光场的光子数密度以及初始电子的能量有关.     

光波通过光子晶体波导入射到不同介质中的能量分布

采用时域有限差分方法对光波穿过二维光子晶体波导后入射到均匀非耗散介质中的能世分布进行了研究.计算发现在入射到光子晶体波导的光源相同的情况下,流经波导与介质分界面的能量并不相同.它随介质折射率的增大而增大;另外还发现如果介质的折射率越大,那么在分界面处的能量越集中在波导口处.并且进入到这种介质的光波能量就越集中,在介质中传的越远,这为我们如何更好的接收光子晶体波导传出的能量提供了帮助.     

强散射介质中0π脉冲的受激拉曼光谱

拉曼光谱由于具有响应速度快,灵敏度高,不侵入待测物质等特点,近年来在生物和医学检测及成像领域的应用受到了较多的关注.然而,生物活组织往往具有较强的散射特性,影响受激拉曼光谱的成像质量.为了提高受激拉曼光谱的成像质量,引入脉冲波形技术,采用对拉曼散射具有较高敏感性的0π脉冲为斯托克斯脉冲,利用离散偶极矩近似方法,对强散射介质中的脉冲传输进行数值模拟.研究发现:在多次散射的作用下,尽管激光脉冲强度随着其在介质中的传输距离增大而衰减,但受益于0π脉冲的特性,输出信号在双光子共振时的强度将增强2倍左右,为提高强散射介质中的受激拉曼光谱质量提供了一个新的可能.     

基于微扰法的指数型粗糙面光散射研究

运用微扰法研究了指数型粗糙面的光散射问题,给出了不同极化情形下散射系数的数学表达式,数值计算得到了双站和单站两种情形下散射系数随散射角变化的曲线,讨论了粗糙面高度起伏均方根、相关长度,介质介电常数,入射光波长对散射系数的影响,得出了指数型粗糙面光散射系数的特征,结果表明粗糙面高度起伏均方根、相关长度,介质介电常数,入射光波长对指数型粗糙面光散射系数的影响是比较复杂的。     

抛物柱形量子点中电子拉曼散射的研究(英文)

以GaAs材料为例,利用有效质量近似和微扰理论研究了抛物柱形量子点中的电子拉曼散射.考虑电子完全限制在量子点内,导带和价带为分立的抛物形能带.研究了跃迁的选择定则.计算结果表明,微分散射截面是散射频率、柱面半径和量子点本征频率的函数.确定并解释了散射谱的最大值.由于量子受限效应,散射谱的最大值随着限制势频率的增大而增大.     

激光-电子非线性康普顿散射中电子的特性研究

利用单粒子理论和电子与光子非弹性碰撞模型,对激光-电子非线性康普顿散射的电子的速度进行了研究.通过理论推导得出了电子的能量变化因子的表达式,同时讨论了电子与光子碰撞后的速度.结果表明,电子与光子碰撞后的速度不仅与碰撞之前电子的速度和n光子集团的频率有关,还与电子与n光子集团入射方向与散射方向间的夹角和光子的散射角有关.