1.激光光譜技術(shù) VgbT/v
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◆激光拉曼光譜技術(shù) W^HE1Dt]
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激光拉曼光譜是用激光作為強(qiáng)的單色光源研究拉曼光譜的技術(shù),它克服了經(jīng)典拉曼光譜的弱點,使拉曼光譜復(fù)興起來,這種光譜法不僅可以提供與紅外光譜相互補(bǔ)充的分子光譜數(shù)據(jù),而且還能研究紅外光譜技術(shù)無能為力的許多現(xiàn)象和課題。 最簡單的拉曼光譜如圖所示,中央是瑞利散射線,它的頻率為v0,也就是激發(fā)光的頻率,它的強(qiáng)度最大。斯托克斯線在瑞利線的低頻一側(cè),頻率vs=v0+△ v,反斯托克斯線在瑞利線的高頻一側(cè),頻率為va=v0-△v,反斯托克斯線比瑞利線強(qiáng)度小得多,反斯托克斯線與斯托克斯線通常稱為拉曼線,△v稱為拉曼頻移,這種頻移和激發(fā)線得頻率無關(guān),而是反映散射物質(zhì)得特性,即物質(zhì)的能級結(jié)構(gòu),因此從拉曼頻移,我們就可以鑒別散射樣品所包含的物質(zhì)。另一方面,拉曼光譜強(qiáng)度,光譜線輪廓則可更多反映物質(zhì)分子的信息,如物質(zhì)處的濃度,溫度等情況。如果進(jìn)一步分析拉曼譜的偏振特性,則可以借助它方便地了解分子的排列情況,如研究絲狀液晶分子的有序性等。 EY)?hJS,
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◆激光感生熒光光譜技術(shù) cY!Pv
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激光感生誘導(dǎo)光譜是從經(jīng)典光譜技術(shù)發(fā)展起來的一種測試方法,它的應(yīng)用范圍很廣,可用于分子能級參數(shù)的測量,分子光譜的標(biāo)識,分子常數(shù),躍遷幾率和夫蘭克-康登因子的測量以及碰撞過程的研究。激光感生熒光光譜是指樣品分子在入射激光照射下由于共振吸收,被激發(fā)至電子激發(fā)態(tài)的特定振轉(zhuǎn)能級之后,由該上能級發(fā)出符合選擇定則,向較低電子態(tài)許可能級自發(fā)輻射所形成的光譜。激光感生熒光光譜技術(shù)可應(yīng)用于燃燒診斷,對火焰中各種成分的分析和溫度的測定;同時還可用于研究空氣中的自由基HO及SO2濃度的測定,對于搞清酸雨成因機(jī)制具有重要意義。另外,通過對地質(zhì)探測中的取樣介質(zhì)的激光誘導(dǎo)熒光光譜分析,可以判斷油氣的存在,對于開展大面積找油具有重要的知道意義。 ^ux'-/
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◆激光光聲光譜 zI^:{]p
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激光光聲光譜是以激光器為光源的光聲光譜新技術(shù),它隨著激光技術(shù)的發(fā)展,靈敏的電容傳聲器、低噪音放大器和鎖相技術(shù)發(fā)展而進(jìn)入一個新的時代,它創(chuàng)出了高靈敏度的記錄,在點壓強(qiáng)從1Torr到幾個大氣壓中可探測到的濃度已低達(dá)ppb范圍。這一技術(shù)在物理學(xué),化學(xué),環(huán)境科學(xué),生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等方面都有廣泛的應(yīng)用。光聲光譜法的實質(zhì)是待測樣品從光源吸收能量躍遷到激發(fā)態(tài),然后其部分能量再以熱的形式放出,并把產(chǎn)生的熱量換成聲能的一種光譜技術(shù)。該技術(shù)具有靈敏度高,分辨率好的特點,其對激光光源的要求主要表現(xiàn)在激光器輸出的波長可變范圍要寬。主要的應(yīng)用領(lǐng)域是:大氣污染檢測和大氣化學(xué)研究;測量熒光量子,效率;探測亞表面層中的缺陷和范氏形變等。 \goiW;b
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2.激光冷卻和捕獲原子 }vP(SF6
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操縱和控制孤立的原子一直是物理學(xué)家追求的目標(biāo),激光冷卻和捕獲原子的研究,為此提供了現(xiàn)實的途徑。激光冷卻和捕獲原子是利用光子迎面撞擊原子,如果激光的頻率和原子的固有頻率相一致,就會引起原子的躍遷,原子會吸收迎面而來的光子而減少動量。與此同時,原子又會因躍遷而發(fā)射同樣的光子,由于其發(fā)射的光子是朝著四面八方的,因此,每碰撞一次,原子的動量就減少一點,直至最低值。采用兩兩相對,沿3個正交方向的6束適當(dāng)頻率的激光束,就可以將原子“停留”在6束激光的交匯處,同時,再利用兩個磁性線圈,給該區(qū)域加上一個可變的磁場,利用磁場對原子的特征能級的作用(塞曼效應(yīng))來克服原子的重力,就可以將原子約束在一個很小的范圍內(nèi),從而實現(xiàn)原子的捕獲。 hd/'>]
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3.粒子圖像測速技術(shù) PIV(Particle Image Velocimetry) 6,1oLvU
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PIV技術(shù)是在二維流場中均勻散布跟隨性、反光性良好且比重與流體相當(dāng)?shù)氖聚櫫W,將激光器產(chǎn)生的光束經(jīng)透鏡散射后形成厚度約1mm的片光源入射到流場待測區(qū)域,CCD攝像機(jī)以垂直片光源的方向?qū)?zhǔn)該區(qū)域,利用示蹤粒子對光的散射作用,記錄下兩次脈沖激光曝光時粒子的圖像,形成兩幅PIV底片。采用圖像處理技術(shù),用自相關(guān)或互相關(guān)統(tǒng)計技術(shù)求取查問區(qū)內(nèi)粒子位移的大小和方向,根據(jù)脈沖間隔時間,求出粒子的速度矢量,從而對整個流場的狀態(tài)進(jìn)行全面的研究與分析。 _XT;
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4.飛秒激光器的泵浦源 $mAyM+ ph[
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隨著摻鈦藍(lán)寶石激光器與啁啾脈沖放大技術(shù)的出現(xiàn),大能量的飛秒激光器也得到了極大的發(fā)展。