THz time-domain spectroscopy of amino acids

The optical characteristics of four kinds of amino acids （tyrosine, arginine, histidine and glutamine） filled with nitrogen at room temperature were studied by THz time-domain spectroscopy （THz-TDS）. Well-resolved absorption and refractive spectrums between 0.I and 2.8 THz were obtained based on the physical model for extracting the optical parameters of materials in THz range. The results not only fill up the spectra gap of amino acids in far-infrared range, supply data for amino acid molecular identification and conformation analysis, but also demonstrate significantly potential to promote the research and application of biological materials in bio-chemical and medical fields by THz-TDS.     

植物生长调节剂的太赫兹光谱检测与分析

利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对五种植物生长调节剂在室温环境下的THz光谱进行测定,提取了五种植物生长调节剂在THz波段的折射率和吸收系数.利用Gaussian03软件分别对五种样品的单分子模型进行了吸收模拟,实验结果和模拟结果可以较好的对应.验证了THz-TDS在植物生长调节剂残留检测领域的可行性.     

基于THz时域光谱技术的水果杀菌剂农药检测与鉴别

利用太赫兹时域光谱技术对3种水果样品及其与杀菌剂农药混合的样品分别进行THz光谱测试,获得它们在0.2~1.5 THz波段的THz时域数据,计算它们的折射率和吸收系数谱。提取其特征THz吸收光谱,分析水果与噻菌灵样品在不同农药含量条件下吸收系数的变化规律。结果表明:THz吸收谱中吸收峰的位置和幅值随样品种类和含量不同存在差别;为提高光谱的区分度,将3种水果样品的THz吸收光谱的一阶导数作为分类特征数据,用主成分方法(Principal Component Analysis,PCA)进行鉴别,样品类别鉴别正确率可达100%。     

铌酸锂单晶的太赫兹光谱及光学常数之间的关系

利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术,对铌酸锂(LiNbO3)样品在0.4-1.6 THz范围的吸收系数和折射率进行测量和分析。实验样品为LiNbO3(clear),LiNbO3∶Fe(0.08%),LiNbO3∶Fe(0.1%)的晶体,三个样品均为(001)取向,观察和分析样品中掺入Fe对吸收系数和折射率等光学常数的影响,根据Debey近似模拟样品在低频吸收边的吸收结构系数。并利用光学常数之间的关系计算了样品在0.4-1.6 THz范围的介电常数(ν).     

苯丙氨酸的太赫兹光谱测试与理论研究

采用太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术,在室温氮气环境下对固态苯丙氨酸进行了光谱测试,获得了样品在THz波段的特征吸收谱,发现苯丙氨酸样品在有效光谱范围（0.2～2.2 THz）内有两个明显的特征吸收峰,分别位于1.23和1.99THz处.用从头算理论,在HF/6-31G水平下对苯丙氨酸分子进行结构优化和频率计算,得到了样品在0.1～10 THz的振动频谱.在有效光谱范围内,理论计算结果与实验相互对应且符合较好,同时根据计算结果对实验中特征吸收的振动模式进行了指认.     

汽油的太赫兹时域光谱特性研究

本文应用太赫兹时域光谱技术研究了不同型号汽油在0.28-2.1THz波段的光学性质,采用快速傅里叶变换得到样品的吸收谱和折射率谱.同时,运用傅里叶变换红外光谱装置测定了样品的中红外吸收谱.比较两种实验结果可知,不同型号汽油在太赫兹波段有明显的峰位位移和相对峰强改变,且吸收谱带展宽,说明样品在太赫兹波段比在中红外波段更具有吸收活性.太赫兹技术可作为中红外等光谱技术的互补手段,研究汽油组成的特性及鉴别其结构的细微变化等.     

基于太赫兹时域光谱的橙子和多菌灵成分的定量研究

利用太赫兹时域光谱技术对橙子和多菌灵混合样品进行检测,获得混合样品的太赫兹(THz)时域波形;对其进行傅里叶变换,采用菲涅尔公式计算折射率和吸收谱,最后以各样品的吸收谱为研究对象,利用多元线性回归技术进行定量分析研究,获得多菌灵和橙子组分含量。研究结果表明:多菌灵和橙子组分含量的相对误差均小于7%;太赫兹时域光谱技术能够用于水果与农药混合物的定量分析研究,同时,本实验也为该技术应用于农产品农药鉴别检测提供了借鉴。     

地沟油的Terahertz波谱检测方法初探

利用Terahertz(THz,太赫兹)波谱技术测量了两种地沟油(反复烹炸过的大豆油和花生油)及其对照用的植物油(未使用过的大豆油和花生油)在(0—3.0)THz范围内的时域谱和频域吸收谱,并通过实验得到两组油的折射率、吸收系数等重要光学参数。采用太赫兹时域光谱分析技术(THz-TDS)对波谱进行显示和分析,分析结果表明两组油中反复烹炸过的油和未使用过的油在此波段的波谱和光学特性显著不同,并且会随着频率的增加而变化,表明经过高温的植物油可以通过这种方法与相应的未使用过的植物油进行鉴别,这为利用太赫兹波谱技术检测地沟油提供了重要的理论依据。     

THz spectra of five borates crystals

Terahertz spectral responses have been studied for five borate crystals Nas[B2P3O13] （NBP）, Zn3BPO （ZBP）, SrB407 （SBO）, Na3LagO3（BO 3）8 （NLBO） and PbB407 （PBO）. It is found that the samples had good transmission in 0.25--1.5 THz region. Both SBO and NLBO have an absorption coefficient less than 10 cm^-1. Among them, SBO has not only the smallest absorption coefficient but also a very flat dispersion in the frequency region under investigation. Distinct resonance absorption peaks are observed for ZBP at v1 = 1.4 THz, v2 = 2.0 THz and SBO at v = 2.4 THz. In the spectrum of PBO, two abnormal dispersions appear in the frequency regions 1.44--1.74 and 2.2--2.5 THz. The absorption coefficients and refraction indices of the five crystals are extracted from the THz time-domain （THz-TDS） spectra in 0.25--2.5 THz region. The properties and origins of the spectral responses are addressed.     

全光纤耦合异步光学采样THz-TDS系统

针对传统THz-TDS系统利用机械步进延迟线进行采样扫描的方式获取太赫兹时域谱使得检测信号速度慢等缺点,设计了全光纤耦合快速异步光学扫描THz-TDS系统,该系统利用以锁相环(PLL)和直接频率合成器(DDS)为核心的电子系统精确控制两台飞秒激光器重复频率,使之有较小的固定频差,使两台飞秒激光器的脉冲之间产生周期性呈线性增长的相位延迟,实现了一个脉冲对另一个脉冲的毫秒级快速扫描. 结果表明,该系统对太赫兹脉冲的扫描时间缩短为2ms,实际采样频率可达到1GHz. 有效解决了以往太赫兹光谱检测速度慢、便携性差等问题,从而进一步拓展了太赫兹光谱测量的应用范围.      

基于THz-TDS技术的钢板锈蚀厚度的无损检测

针对现有无损检测技术对钢板材料早期锈蚀厚度难以实现精确检测的问题,基于非接触无损的太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术,利用太赫兹（THz）波对非极性材料的透射性及对极性金属材料的反射性,测定了锈蚀产物的光学参数信息和钢板的锈蚀层厚度. 试验结果表明,在有效频率0.2~1.6 THz范围内,锈蚀产物的折射率近似为2.8. 反射THz信号的第一相对幅值与样品的锈蚀时间呈对数函数关系,且与锈蚀时间的倒数呈线性关系. 试验结果还表明,钢板样品锈蚀层厚度随锈蚀时间的增加呈线性递增关系,且利用THz技术测定的厚度值准确率达到90%以上. 从而证明了非接触式THz-TDS技术对钢板锈蚀厚度检测的可行性和精确性.     

烟火药剂中三种常用氧化剂的太赫兹谱研究

为了探索烟火药剂中常用氧化剂的太赫兹谱,利用量子化学模拟计算烟火药剂中常用氧化剂氯酸钾、高氯酸钾和硝酸钾的太赫兹频率吸收范围和特征吸收峰.并用太赫兹时域光谱系统实际测量得到了这些氧化剂以及含高氯酸钾烟火药剂在0.2～2.5THz频谱范围内的吸收光谱峰值位置.氯酸钾在0.2～2.5THz波段的特征吸收峰为2.4THz,纯高氯酸钾和含高氯酸钾混合烟火药剂都在2.0THz和2.2THz处分别具有明显的特征吸收峰,硝酸钾的特征吸收峰位于1.8THz和2.3THz处.理论计算与实验测量结果对比表明,三种氧化剂在0.2～2.5THz波段的特征吸收峰有较好的一致性.     

Ba MnZnCo- W型铁氧体微波吸收特性研究

用化学共沉淀法制备BaMnZnCo -W型六角晶系铁氧体电波吸收材料。在 8～12GHz频段A～f曲线有一或两个损耗吸收峰 ,随Co2 +含量增加 ,峰值增强 ,最高达 4 0dB ,初步分析损耗吸收峰产生机制。由不同涂层厚度样品的A～f曲线 ,得出材料匹配厚度 ,加入碳纤维使匹配厚度降低     

太赫兹场作用下的GaAs双量子阱的光吸收分析

用密度矩阵理论分析了在超快脉冲及太赫兹场作用下GaAs量子阱和双量子阱的光吸收谱.分析表明：在直流和太赫兹场作用下,由于量子约束斯塔克效应,光吸收谱呈现出多个激子吸收峰.改变太赫兹的强度和频率,吸收谱出现恶歇分裂,并产生边带,这些分裂主要来源于太赫兹作用下激子的非线性效应.     

石墨炉原子吸收法间接测定氨基酸注射液中游离氨基酸含量

采用Pd-Rh化学基体改进剂,建立了石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）间接测定游离氨基酸的新方法．本方法基于磷酸铜悬浮液与氨基酸发生络合反应生成铜-氨基酸络合物,铜络合物可以采用GFAAS进行测定,而后根据铜-氨基酸络合物中的铜与氨基酸的摩尔比,依据铜的浓度计算出氨基酸的浓度．实验考察了多种金属离子化合物与氨基酸的反应,最终选择了硫酸铜悬浮液．实验选择Pd-Rh化学基体改进剂做铜的稳定剂,热解温度可以达到1630℃．在最佳实验条件下,成功地测定了氨基酸注射液中游离氨基酸含量,回收率为92%～108%．     

太赫兹波段树枝状三维各向同性左手材料设计及特性研究

基于微波段二维树枝状左手材料的设计思想,设计了太赫兹波段的三维各向同性左手材料结构单元模型.采用金属Drude模型,运用等效媒质理论,仿真模拟了结构单元的电磁响应特性,计算了结构单元的有关电磁参数,分析了其缺陷效应和吸波特性.结果表明折射率在太赫兹波段1.17¹.38 THz之间为负值,并通过模拟负折射验证了其左手特性;在缺陷严重情况下,其左手特性将消失;通过对模型进行改进,在1.47 THz处出现了一个吸收峰,吸收率高达98%.该模型结构简单,研究结果为采用自上而下的方法制备三维太赫兹波段左手材料指出了途径.     

CuCl团簇组装薄膜的荧光红移现象

利用气相蒸发技术成功的制备了两个ＣｕＣｌ团簇薄膜样品．ＣｕＣｌ团簇被沉积到单晶Ｓｉ和石英衬底上,然后覆盖一层ＮａＣｌ以防氧化．通过透射电镜和选区衍射观察得知,两个样品主要由ＣｕＣｌ纳米晶和少量的Ｃｕ聚集体构成,其中ＣｕＣｌ纳米晶的直径分别约为３ｎｍ和６ｎｍ;通过室温下测得的光吸收和荧光光谱,发现ＣｕＣｌ激子吸收峰并未出现,而荧光峰向低能方向移动,这可能是激子声子强相互作用引起的结果．在７７Ｋ温度观察到由激子声子耦合而展宽的荧光峰,其峰值近似与量子限制模型的计算结果一致,同时观察到来自陷阱态的宽峰．通过比较３００Ｋ温度下激子荧光峰的展宽和红移量,发现团簇尺寸小的薄膜样品（３ｎｍ）中激子声子相互作用更强,这与理论预测定性一致     

拓展基体辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪的检测范围

选用多壁碳纳米管(CNT)作为基质辅助激光解吸电离化飞行时间(Matrix-assisted laser desorption ionization/time of flight,MALDI-TOF)质谱仪的基质,对分子量小于0.8 ku的小分子化合物进行检测,克服了MALDI-TOF MS中的基体干扰,适合进行小分子分析.实验先在正离子模式下检测氨基酸及其衍生物,在正电场条件下清晰地观察到样品的碱金属加合峰[M K] 和[M Na] 分子离子峰,几乎看不到加氢的离子峰[M H] .又在负离子模式下以CNT作为基质对氨基酸样品进行质谱分析,得到单一[M-H]-负的分子离子峰,所得到的谱图几乎没有背景干扰,信噪比高.结果证实在负离子模式下可以方便快捷地进行氨基酸检测,从而拓宽了MALDI-TOF MS的应用范围.     

铁氧体多层结构电波吸收体的研究

用三种不同磁导率μｉ的铁氧体基复合电波吸收材料制成双层结构电波吸收体,在７～１２ＧＨｚ频段Ａ～ｆ曲线与单层基本相似,存在两个吸收峰,但第二峰移向高频,吸收量Ａ由２０ｄＢ增至３７ｄＢ;在吸收介质层与反射板之间以及在两个介质层之间涂以介电型介质膜,使第一吸收峰移向高频,吸收量分别增至２９ｄＢ和２７ｄＢ;对其作用机理进行探讨。     

基于二维光子晶体的THz频分复用器件

THz通信及检测等应用领域迫切需要THz窄带滤波及频分复用等损耗小可集成的器件,设计了一种基于光子晶体点缺陷和线缺陷的THz频分复用器。该系统是在空气和高阻硅构成的二维正方形结构光子晶体中设置两个线缺陷实现上下载波导功能,同时设置两个间隔的空气点缺陷实现频率选择功能。利用平面波展开法和时域有限差分方法,分析了这种结构的光子晶体缺陷模特征及线缺陷和点缺陷之间的耦合特征,下载波导输出端的频谱表明在0.927THz和1.184THz处有两个窄带输出峰,当改变两个空气点缺陷之间的硅柱半径时,两个窄带峰的中心频率可调。