神奇的红外世界

红外线是介于可见光红端与微波之间的电磁辐射,其波长范围从0.75微米至1000微米,为人眼不可见光线部分。自从1800年英国天文学家威·赫谢耳(W.Herschel)在研究太阳光谱的热效应时发现以来,它在信息技术与通讯、保健与生命科学、国防与太空、科研与教育等领域中发挥出越来越重要的作用。根据红外辐射在地球大气层中传输特性的不同,可分为近红外(波长范围0.75～3微米)、中红外(波长范围3～6微米)、远红外(波长范围6～15微米)、极远红外(波长范围15～1000微米)四个波段。I.近红外波段近红外波段在通讯、药物检测、资源探测等领域存在大量应用…     

红外天文学展望

红外天文卫星(IRAS)的诞生开创了红外天文学的新世纪. 红外天文学的创立及其意义红外线的发现开创了红外天文学. 1800年,W.Herschel在可见区进行太阳光谱测定时,意外地发现在红光外侧存在着肉眼看不到的热辐射.这就是红外线.从此,人们就开始利用红外线探索宇宙奥秘.从那时起至今,红外天文学已经历了将近200年历史.但是首次利用近红外(波长在5μm以下)观测太阳外恒星的则是在本世纪初实现的.而利用中间红外(波长在5μm至     

特定红外辐射的特殊性

TDP即特定红外辐射(器),是由经特别选定的与生物体相关的多种物质及其不同存在状态的组合,在一定温度场的作用下,发射出2～25μm的电磁波(的装置)。近几年来,应用研究表明:TDP具有改善微循环、促进新陈代谢、增强免疫机制和自我调节机制、提高酶活性等作用。本文根据TDP对一些化学物质、生物物质的分子光谱效应研究,及对一些酶活力和酶动力学规律     

由星族Ⅲ加热的尘埃所引起的宇宙微波背景谱的畸变

1983年,Matsumoto等人报道他们在2—5μm波段探测到了一个红外背景辐射。如以临界密度为单位(如H_0=50h kms~(-1) Mpc~(-1),临界密度ρ_(erit)=5×10~(-30)h~2gcm~(-3)),其密度为Q_R～10~(-4)h~(-2)。这个红外背景是温度～1500°K的近似黑体谱,Carr,Mcdowell和Sato在文献[2]中讨论了用恒星或者黑洞都能解释Matsumoto等人发现的红外背景辐射。如果是恒星的话,它们很可能是开始形成时红移在40≤Z_*≤150之间,密度参数Q_*～1,质量在10~2—10~5M。范围内的星系前大质量恒星VMO_s。如果是黑洞的话,它们必须是密度参数Q_B～0.1     

中红外自由电子激光辐照后牙釉质上的元素分布的变化

为了了解中红外自由电子激光辐照对牙釉质化学成分的影响, 在北京自由电子激光装置上对牙釉质进行了辐照. 用同步辐射X荧光和扫描电子显微镜分析了辐照和未辐照牙釉质的元素分布. 分析表明, 激光的波长在牙釉质红外吸收峰(9.65 μm)处, 辐照处形成椭圆小坑(熔结区), 并伴有显著的化学元素的丢失. 元素丢失的多少按以下顺序P＞Ca＞Sr. 扫描电子显微镜(SEM)测量验证了熔结区内元素的分布是不均匀的. 元素丢失的范围为600μm×200μm的椭圆. 预示着中红外自由电子激光是牙外科的一个潜在的优秀光源.     

一种新型的光致发光材料的原理

人们一般所熟悉的磷光体,例如荧光灯中的发光粉,都是把较短波长的辐射(紫外线)转换成较长波长的辐射(可见光).这类磷光体符合著名的斯托克斯定律,即发光的波长永远长于激发辐射的波长.按照斯托克斯定律,激发辐射的能量应当大于发光的能量.但是近年来人们发现在基质中掺入Yb~(3 )离子和Er~(3 )离子或Ho~(3 )、Tm~(3 )离子时,出现了反常的发光现象,即发光的波长短于激发辐射的波长.这种新型发光材料可以把红外辐射转换为可见光.因为这种磷光体的发光违背了斯托克斯定律,人们就把这种磷光体称为反斯托克斯磷光体,由于激发辐射的能量小于发光的能量,所以又叫做能量向上转换磷光体,简称上转换磷光体.这类磷光体主要是稀土氟化物和复合氟化物、稀土氧化物和复合氧化物、稀土卤化物以及稀土硫氧化物等晶体做为基质,其中敏化剂是Yb~(3 )离子,激活剂是Er~(3 )、Ho~(3 )及Tm~(3 )离子.此磷光体的主要成份     

光伏双色GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器

GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器是基于量子阱导带内子能带间或子能带到扩展态间的光电子跃迁对红外辐射的吸收特性而研制成的新型红外探测器.它具有响应速度快(皮秒量级)、量子效率高、波长和带宽可调、热稳定性好、抗辐射能力强等特点,有利于制成大面积焦平面列阵红外探测器.近年来为了充分利用GaAs/AlGaAs量子阱材料的特点和优势,研究和探索新结构新器件的工作一直不断,其中光伏和双色红外探测器具有重要价值.光伏型探测器与信号处理电路易于集成,结构简单,功耗小,工作温度也较高,因而有利于发展焦平面列阵技术;3～5μm和8～12μm两个波段是重要的大气传输窗口,能同时工作在此波段的双色器件在军事、民用上有着特殊应用前景.本文的工作就是试图在理论上提出一种集光伏双色于一体的量子阱红外探测器结构.1 器件设计理论最近,AT＆T Bell实验室Capasso小组证实,在量子阱层中,波函数的局域化也可以发生在大于势垒高度的连续态中.在主量子阱结构两旁的垒区中引入方势阱叠层,这些方势阱称作Bragg反射阱,由于Bragg方势阱宽度接近主量子阱连续态电子de Broglie波长的1/4,故反射相干作用可使主量子阱区的连续激发态密度集中于某些能量处,从而增加基态到这些准束缚态的跃迁振子强度,这对于实现器件光电吸收     

南极中山站紫外辐射的初步研究

南极春季臭氧减少,使到达地面的紫外辐射明显增加,对极区生物圈环境与全球生态系统都有重要影响.1993年起,我们在中国南极中山站(69°22′S,76°22′E)分别建立了辐射和臭氧观测系统,获得了紫外辐射和臭氧的连续观测资料.本文主要分析1993年2月～1994年12月紫外辐射和总辐射的变化特征,初步讨论南极春季臭氧减少与紫外辐射和总辐射的关系.1 观测仪器观测用的采样系统是RYJ-2全自动辐射记录仪,瞬时值分辨率为1W/m~2,时累值为0.01MJ/m~2,采样速率为1min,精度为0.6%.观测项目有紫外辐射、总辐射和反射辐射.紫外辐射和天空辐射表均系美国EPPLEY公司生产的适用于低温环境下的传感器,紫外辐射波长为290～385nm,灵敏度为160μV/W·m~(-2),仪器运往南极观测前在中国气象局计量中心进行了标定.同期进行的紫外辐射B波段(波长为285～325nm)和臭氧观测仪器在文献[1]中已作说明.2 紫外辐射的变化特征     

“LiF:F_2~-色心激光材料”通过成果鉴定

研究色心激光材料是光学晶体材料研究中的一项重要课题,鉴于色心材料制成的激光器具有在0.8～3.3μm波长的红外波谱段连续可调谐、线宽度窄、分辨率高等优点,比其他激光器更适用于时间可辨的高分辨原子和分子红外光谱学及多光子激发等许多方面,从而十分引人注目。     

MCG+07-22-071:一个具有相互作用的星暴星系

星暴星系是指存在大规模恒星形成的星系,而这种恒星形成速率在星系的整个演化过程中是不能稳定地保持的.观测到的辐射在整个电磁波段都较强烈,主要来自恒星的爆发性产生:紫外和光学连续辐射来自热的大质量恒星,发射线产生于被这些恒星电离的HII区,强的红外连续谱来自尘埃的吸收再辐射,射电辐射来自热气体和超新星遗迹,X射线来自超新星遗迹和与大质量恒星有关的吸积天体.星暴星系的颜色比正常星系和不规则星系显著偏蓝,在蓝端和紫外连续谱变得较平.星暴星系具有很强的红外辐射(L_(IR)>10~(37)J/s),在60—100μm之间的辐射较强.大多数星暴星系都是被IRAS探测到的.     

1.38μm波长冰晶粒子的单次和多次散射特性

研究了由六角形柱状和盘状冰晶组成的卷云在波长为１．３８,３．９７９,６．５和１１．０３μｍ的辐射特性与它的微物理特性的关系。卷云的单次散射用Ｍｉｅ散射理论和改进的射线光学理论计算,其辐射特性用累加－倍加法计算。结果表明,卷云在近红谱区的１．３μｍ,相似性参数及辐射特性与卷云的微物理特性之间的关系比当前气象业务卫星所使用的３个红外通道要好。因而,１．３８μｍ水汽吸收带在遥感卷云微物理特性及其光学特性     

康普顿散射对2—5μm红外背景谱的影响

一、引言1983年,Matsumoto等人说:他们用火箭作为运载工具进行高空红外探索,在2—5μm波段探测到一个新的红外背景辐射,这个红外背景是温度约为1500K的黑体谱。大家知道,微波背景辐射被认为是大爆炸的残余。那么,这个新发现的红外背景的根源又是什么?Carr     

忽略1.6μm偏振计算对二氧化碳反演精度的影响

散射引起的偏振效应会对卫星遥感二氧化碳精度产生较大的影响.本文利用逐线积分方法和累加法精确模拟了星载仪器近红外1.6μm波段的大气层顶偏振辐射特征,计算了分子散射和气溶胶散射引入的偏振效应,分析了偏振效应对大气二氧化碳反演精度的影响.研究表明:1.6μm波段散射引入的偏振效应明显,并随太阳高度角、观测天顶角、气溶胶光学厚度、地表反射率而变化.除个别大角度观测天顶角外,偏振效应随太阳天顶角升高、气溶胶光学厚度增加、地表反射率的减小而变大,并且在吸收线位置的影响要高于窗区.忽略偏振效应导致的大气二氧化碳反演误差随太阳天顶角的升高、气溶胶光学厚度的增加以及地表反照率减小而增大,并且该误差与仪器观测角度有关.模拟结果显示在高太阳天顶角、高气溶胶光学厚度以及低反照率场景下,忽略偏振计算可能引入高于10 ppmv(1 ppmv=10~(-6) L/L)反演误差,远高于1~2 ppmv观测需求.为减小误差,基于该波段的二氧化碳反演需要考虑大气辐射偏振的影响.     

Li2BaSiSe4:一种具有显著二次倍频效应的新型复合金属硒化物

红外激光变频技术急需新型的具有优良性能的非线性光学晶体,但获得能够实现大倍频和高激光损伤阈值平衡的新型红外非线性光学晶体依然是巨大的挑战,进一步的工作仍是科研工作者的研究热点.本文通过高温溶液法将高正电性的碱金属锂,碱土金属钡以及无机半导体硅与硒熔合高温反应得到了一种新型红外非线性光学晶体Li_2Ba Si Se_4,并获得了其光学性质的实验数据.经过漫反射数据转化得到的光学带隙实验值为2.47e V,2.09μm光源下的倍频效应与商业化使用的AgGaS_2相当,约为KH2PO4(KDP)的30倍.第一性原理计算还分析了它的能带结构、态密度分布等.     

气象卫星最小的“千里眼”是怎样炼成的?——风云四号A星多通道扫描成像辐射计红外探测器芯片研制回顾

风云四号(FY-4)是中国新一代静止轨道(GEO)定量遥感气象卫星。多通道扫描成像辐射计作为FY-4上的主要载荷之一,被赞誉为风云四号的"千里眼"。它是迄今为止中国静止轨道卫星最先进的扫描辐射计,这与多通道扫描成像辐射计的核心部件——红外探测器研制水平的大幅提升是密不可分的。与现在正在运行的风云二号(FY-2)相比,风云四号的红外探测器实现了跨越式的发展:红外通道的数量从4个增加到了8个;探测器的波长已经延伸到了13.8μm;芯片的光敏元数量更是从单元发展到多元线列;每个光敏元尺寸只有56μm×56μm,是迄今为止中国研制的气象卫星中红外探测器光敏元尺寸最小的。这使得风云四号扫描成像辐射计红外探测器的研制遇到了许多前所未有的问题和困难,比如中短波光伏(PV)探测器的光敏面限制问题、水汽光导(PC)探测器的有效视场偏窄问题和长波光导探测器的高性能、高要求问题。本文介绍了中国气象卫星中最小的"千里眼"——风云四号多通道扫描成像辐射计碲镉汞红外探测器芯片的研制过程和关键技术。     

非对称异质结型量子阱光伏探测器

报道了中心波长为9.0和8.8 (m的两个GaAs/AlGaAs多量子阱光伏红外探测器, 其特点是在GaAs/AlGaAs量子阱结构中引入薄的AlAs非对称高势垒层. 这种结构不仅具有光伏效应, 并且显示高的探测率和宽的响应谱. 在77 K和零偏压条件下, 其峰值探测率分别为6.7×109和7.6× 109 cm·Hz1/2/W, 响应带宽 △λ 分别是2.7和3.2 μm.     

新的非线性光学晶体——硝酸(钅兰)钕钾

硝酸(钅兰)钾[K_2La(NO_3)_5·2H_2O],简称KLN,是近年来新发现的非线性光学晶体,属正交晶系,mm2点群.透光波段为0.33～2.35μm.它的非线性系数是KDP晶体的3倍,在室温下对1.06μm和0.95μm激光可实现非临界位相匹配,而且其在一定波长范围内实现频率转换的阈值功率(λβ_θ/d_(eff))~2比KNbO_3、LBO等都低.它虽含有结晶水、易潮解,但可通过涂高聚物保护膜防止潮解和脱水,因而它是一种有应用前景的、可产生蓝绿光的新的频率转换材料,已引起人们的重视.为了进一步研究该类材料的特性,我们培育出了掺钕的KLN晶体(KLNN).在此我们将首次报道KLNN的生长特性、光谱及其他有关的性质.     

韦布空间望远镜与哈勃空间望远镜

波长 韦布的主要观测波段为红外,并且拥有4台用来拍摄天体图像及光谱的科学仪器.这些仪器提供的波长覆盖范围为0.6～28微米(1微米等于1×10-6米).而电磁波谱的红外部分处于0.75微米左右到几百微米之间.这意味着韦布的工作范围主要在电磁光谱的红外段,在可见光范围内(特别是在可见光谱的红色和黄色部分)也具有一定的观测能力.     

建筑用金属薄膜的光学性质

金属薄膜技术已广泛用于建筑材料中,所利用的性质主要是镀金属薄膜的玻璃所具有的光谱选择性.金属薄膜在建筑中的应用通常可分为两类.一类是所谓热镜,它能充分透过整个太阳光谱(0.36～2.5μm 波段)辐射,而对     

气象卫星NOAA遥感数据在盐湖动态变化中的应用研究

NOAA卫星遥感数据除在气象和海洋领域广泛使用之外,在大陆植被分类以及农作物估产评价和灾害监测等方面也有广阔的应用前景.我国在大陆植被变化的气象卫星遥感研究取得可喜的进展,并在地震监震预报等方面也进行了一些尝试.NOAA卫星遥感数据在盐湖资源与环境及其动态变化的研究中尚属首次.1 NOAA卫星资料来源及预处理NOAA卫星遥感数字数据其地面分辨率为1～1.1km,经过地质数值概化及多层次解析,可使其分析精度达到50～500m(或更高精度).根据研究表明,NOAA卫星光谱通道CH_1(0.58～0.68μm),CH_2(0.725～1.1μm),CH_4(10.5～11.1μm)对盐湖地物的识别能力较强,其盐湖动态变化的光谱响应程度也比较明显.选择植被指数CH_2-CH_1来表征盐湖地物的变化,在其演变过程中(CH_2-CH_1)/(CH_2+CH_1)和CH_2/CH_1对盐湖地物的动态变化的识别能力较低.定义负植被指数(CH_2-CH_1)为水体边界;根据分析表明,水体边界的负植被指数(CH_2-CH_1)数值随着水体性质及总矿化度的不同而产生改变.2 NOAA卫星的星地坐标转换盐湖动态变化的研究首先要求定点定位和定性定量的观测分析.NOAA卫星的观测周期为12h,其运行轨道漂移量为几公里到几十公里,沿用其空间位置显然是不能达到盐湖动态变化的分析要求.经过筛选选用一种快速简捷的方