一、Optical Negasensors and Prospects of Their Applications(论文文献综述)
李慧娟,刘诗斌,冯晴亮[1](2022)在《基于二维层状半导体材料的电化学传感器性能研究及应用进展》文中认为随着半导体产业技术的进步,电子信息及智能设备对小体积、低功耗、高集成度、性能优异的半导体器件的需求越来越大。二维(2D)层状半导体材料有着原子级厚度的几何结构,并且由于尺寸效应、量子效应的影响,该类材料往往表现出独特的电学、光学性质。2D材料基电子器件的迁移率、开关比及光电响应等性能优良,在高性能芯片、光电探测器、传感器及柔性电子器件领域有着广阔的应用前景。传统传感器的选择性低、功率要求大且灵敏度低,使其应用受到一定的限制。研制出成本低、稳定性高、检测限低及智能化的微型传感器是该领域的关键方向之一。近年来,层出不穷的新材料和新结构被应用于各种传感器中,包括氮化硼(h-BN)、黑磷(BP)及2D过渡金属硫族化合物(TMDs)等,这些新材料显着改善了传感器件的性能。然而,制备难度大、材料成本高等缺点限制了2D材料基传感器的大规模应用,同时,传感器的稳定性及重复性也有待进一步提高。本文归纳了基于TMDs电子器件的最新研究进展,从敏感材料、传感性能、灵敏度等方面对气体传感器、葡萄糖传感器及pH传感器进行了探讨,分析了2D材料基传感器的性能特点并对其应用前景进行了展望。根据不同材料的性能优化器件的结构,通过表面掺杂、修饰、改性等方式对2D材料进行处理,最终为制备高稳定性、高灵敏度的传感器提供参考。
白卓娅[2](2021)在《基于超快光学技术的实时测量系统研究》文中认为实时测量仪器是奠定工业、科学和医疗等一系列应用的基础平台。当今社会对数据带宽不断增长的需求正推动着通信行业提高组件和系统的工作频率,因此,对于能够在短时间内执行快速检测或诊断的实时测量仪器的需求也在快速增长。尽管短光散射(频闪)可以作为一种有效方法来提供瞬态事件的宝贵信息,但自然界中存在的大量瞬态信息和罕见事件都具有瞬时和不确定性,因此仍需要借助具有足够高分辨率和足够大存储长度的真正的实时测量仪器才能将其捕获。基于色散傅里叶变换原理的光学时间拉伸技术是一种新兴的数据采集方法,它克服了传统电子模数转换器的速度限制,能够以每秒数十亿帧的刷新率完成连续超快的单次光谱、成像以及太赫兹等测量,且不间断地记录上万亿个连续帧。该技术开辟了测量科学的新前沿,揭示了非线性动力学,如光流氓波、孤子分子以及相对论电子束等瞬态现象。此外,通过与人工智能相结合,它还创造出多种用于传感和生物医学诊断等应用的新型实时测量仪器。本论文结合所参与的国家自然科学基金等项目,针对基于超快光学技术的实时测量需求,开展了一系列深入的理论以及实验研究,扩展了超快光学技术在实时器件表征、瞬时频率测量以及传感方面的应用,取得的主要创新及成果如下:1.提出并验证了一种基于光学时间拉伸技术的实时器件表征系统,该系统使用相位分集技术和时间拉伸数据采集方法,消除了仪器中存在的色散惩罚问题,并扩展了测量系统的有效带宽。系统具有2.5 Ts/s的等效采样率、27 ns的超快器件响应测量时间以及5.4 fs的超低等效时钟抖动。结合所提出的数字信号处理算法,该系统对两个商用宽带电放大器的频率响应特性进行了测量,测得的频响曲线与器件指标高度一致。相比于传统网络分析仪,所提出的器件表征系统的测量速度至少提高了三个数量级。2.提出并验证了一种基于差分探测和光学时间拉伸技术的瞬时频率测量系统,可以对多频信号进行实时测量。仪器通过差分探测消除了由于脉冲光源光谱不均匀引起的待测信号失真,同时有效提高了系统的测量精度和动态范围。通过使用数字信号处理算法,该系统以100 MHz的采集速度,实现了3~20 GHz范围内单/多频信号测量,其频率分辨率为82.5 MHz,且测量误差不超过70 MHz。3.提出并验证了一种基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪和波长-时间映射原理的实时应力解调系统,可以实现超快、对温度不敏感的应变测量。该系统的原理是将经过干涉仪频谱整形后的脉冲光源光谱映射到时域,将应变引起的波长偏移测量转换为时移测量,相比于使用光谱仪进行频域解调的传统方案,大大提高了系统的解调速度,实现了100 MHz的超快解调速率以及-0.17 ps/με的应变灵敏度。4.提出并验证了一种基于单模-两模-单模光纤梳状滤波器和波长-时间映射原理的实时应力解调系统。该自制滤波器通过将两模光纤与单模光纤进行偏芯熔接而制成,具有制作简单、波长间隔可调等优点,且滤波器在系统中被同时用作光谱整形器和传感元件。波长-时间线性映射通过使用色散元件实现,经滤波器整形后的光谱被映射到时域,从而可以通过测量时移大小在时域解调应变。系统在100 MHz的超快解调速率下,实现了0.3 ps/με的应变灵敏度以及167με的应力分辨率,并且该自制传感器在实验中表现出较低的热敏性,为1.35 pm/℃,使该系统可作为实现超快、稳定应力解调的理想选择。
操先飞[3](2021)在《基于动态共价键的光子晶体弹性体交互式传感器件的制备及其性能研究》文中认为交互式传感器是一类将感知到的外部刺激信息反馈给使用者的智能传感器件,其在人体健康监测、细胞运动监测、人机交互领域有着广泛的应用前景。将光子晶体引入交互式传感器赋予交互式传感器可视化功能,基于光子晶体的可视化传感器件具有颜色亮丽、色彩丰富和定量反馈刺激信号等优点。目前,基于光子晶体可视化传感器是基于水凝胶等软材料进行构筑,其具有环境稳定性差、力学性能弱、外力损坏易致功能丧失等问题。针对上述问题,本论文通过引入含动态共价键弹性体提高软材料的机械性能并赋予材料自修复性能,并将其引入三维光子晶体,赋予动态共价键弹性体优异的光学响应功能。这种基于动态共价键网络的光子弹性体可以作为一种理想的可视化交互式传感器的光学功能材料,然后将其应用于交互传感领域,如人体运动检测等。具体工作如下:首先,设计以端羟基聚丁二烯(HTPB)、聚1,4-丁二醇(PTMG)、丙三醇(GLY)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为前驱体,在二月桂酸二丁基锡(DBTDL)的催化下进行缩聚,制备出兼具良好力学性能和自修复能力的基于动态氨基甲酸酯键的新型弹性材料—HPGI。HPGI弹性体最长断裂伸长率5500%,最高强度4 MPa,自愈合效率接近100%。将其引入光子晶体,得到了具有力致变色特性的新型光子弹性体材料,并与导电碳纳米管(CNTs)复合,构建了具有光学/电学双重响应的可视化交互式传感器件,其具有良好的光学/电学响应、抗疲劳、耐蠕变及功能自修复特性。将上述可视化交互式传感器件应用于人体关节运动检测,随着关节的运动,电学信号规律性的变化,传感器的颜色发生蓝移,有良好的可视化交互能力。特别是,HPGI的动态氨基甲酸酯键使得传感器具有良好的形状和功能自修复能力,在传感器发生损坏进行热修复后,传感器仍呈现出良好的可视化交互能力。其次,设计以HTPB、IPDI、双(2-羟乙基)二硫化物(SS)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(SH)为前驱体,在DBTDL的催化下进行缩聚,制备出自修复性能更优的基于动态二硫键的新型弹性材料—HISS,相较于HPGI弹性体,HISS的自愈合时长在同等温度下缩短了近60倍。再将HISS弹性体与光子晶体结合后制备出新型的力致变色材料,在其表面喷涂一层碳纳米管,形成裂纹状光子晶体弹性材料并引入导电衬底,从而制备出一种具有光学/电学双响应的可愈合的可视化交互式传感器件。将其应用于人体关节运动跟踪监测,即使在损伤修复后,依然具有良好的光学/电学双响应的可视化传感能力。
许梦婕[4](2021)在《FY-4A气象卫星对京津冀地区AOD的反演方法研究》文中研究说明气溶胶光学厚度是表征气溶胶浓度和大气浑浊度的物理量,我国经过几十年的工业化和城镇化高速发展,已成为全球气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)的高值区。目前使用卫星遥感实现大气气溶胶光学厚度的反演,主要是以极轨卫星为主,但是观测频次有限,难以满足大气环境动态监测需求。风云四号A星(FY-4A)是我国新一代静止气象卫星,多通道扫描成像辐射计(AGRI)是风云四号静止气象卫星的主要载荷之一。为探究FY4A数据用于气溶胶光学厚度反演的可行性,本文基于FY-4A/AGRI数据,以京津冀地区为研究区域对AOD的反演开展如下研究工作:(1)对暗像元算法进行优化,使其能应用到风云4号卫星数据上。通过对FY-4A/AGRI数据进行预处理后,得到暗像元的表观反射率及几何参数信息,从而提取出各个暗像元的特征,实现了利用暗像元法对京津冀地区AOD的反演。结果表明暗像元法反演AOD结果与AERONET地基观测数据的趋势吻合。(2)探究6S辐射传输模型输入参数中几何参数、地表反射率、不同气溶胶模式对气溶胶光学厚度反演结果的影响,从而得知气溶胶模式是影响气溶胶光学厚度反演精度的关键因素;在6S辐射传输模式中,未包含风云四号卫星AGRI传感器的光谱响应函数,因此将AGRI光谱响应函数引入6S辐射传输模式,由所选研究区域的地理信息对6S辐射传输模式进行输入参数的设置并进行迭代模拟,从而构建多维查找表。利用查找表逐像元计算,实现对京津冀地区的AOD反演。(3)构建深蓝算法反演模型,基于深蓝算法反演京津冀地区的气溶胶光学厚度,由反演结果可知,利用深蓝算法对京津冀地区气溶胶光学厚度的反演具有较好的适用性,且其反演结果较暗像元法更连续,且精度更高。用暗像元法与深蓝算法融合方法反演气溶胶光学厚度,结果相比于前两种方法更加适用于京津冀地区气溶胶光学厚度的反演。(4)将暗像元法、深蓝算法、融合算法三种算法的AOD反演值与AERONET地基数据做精度评估,经过时相性、时序性的对比,看出反演结果与地基观测数据具有较好的一致性,因此利用FY-4A卫星数据反演AOD具有一定可行性。
黎承煜[5](2021)在《面向肢体传感和脊椎监测的可穿戴自驱动传感器》文中指出随着社会压力的与日俱增,越来越多的上班族及学生群体长时间保持不良的姿态,长期保持异常姿态往往容易引发脊椎疾病和身体的慢性疲劳。可穿戴电子技术的引入及应用可实现对姿态异常的早期监测及干预治疗。人的肢体活动,不仅提供生物机械能,还包含丰富的运动信息,有效收集肢体运动的生物机械能,并结合可穿戴电子技术有望实现自供电的人肢体关节和脊椎的传感和监测,基于摩擦纳米发电机(TENG)的自驱动传感技术提供了有效的解决方案。本文利用柔性电路板(FPCB)加工工艺和成熟的3D打印技术,以光栅独立层式TENG为基本工作原理,设计了一种具有高精度、高耐久性和低滞后性的可伸缩、可穿戴自驱动传感装置,通过收集人体关节活动的生物机械能,并将其转化为电信号,实现了对肢体的主动式传感及脊椎的动态监测。论文的主要研究内容如下:(1)从理论上研究了基于滑动栅格结构式TENG传感器件的原理、输出电压以及最小分辨率性质。仿真分析了不同电极宽度分别为0.3 mm 0.5mm 0.7 mm和0.9 mm时传感器件的输出特性。结果表明,在相邻电极间隙不变的情况下,电极宽度越宽的传感器其输出电压越大。优化设计后制备的传感器件具有8 V/mm的拉伸灵敏度,最小分辨率为0.6 mm,以及极佳的滞后性和超高耐久性(超过12万个有效工作周期)。(2)将器件分别固定在光学平台及脊椎体表上进行拉伸稳定性测试,在不同温湿度(温度范围:10°C-50°C;湿度范围:40%-90%)环境下进行电气性能表征及位移变化量检测。测量结果表明器件具有强抗环境干扰能力和适宜的可穿戴性。另外,采用峰值计数算法和半数字化测量手段实现了高分辨率传感和抗干扰能力的优化。(3)通过对受试者肢体活动的测量分析,验证了该可穿戴自驱动传感器具有对手腕、手肘、膝关节、脚踝等关节活动实时传感的能力。通过高精度、高线性度的电位器的嵌入整合,构建了矢量姿态监测系统并实现了对脊椎弯曲的动态监测。超过十名受试者的脊椎测试结果展示了所开发的姿态监测系统的有效性及可行性。本论文发展了一种结构简单、轻巧、类似徽章卷轴的可穿戴自驱动传感器及系统,可应用于肢体传感和脊椎监测,将有助于病患的肢体康复训练,同时降低人们因长期不良姿势所引发的脊椎疾病风险。
杜芳芳[6](2021)在《杂原子掺杂荧光碳点的制备及其多功能应用》文中提出碳点,由于其独特的性质,如光致发光性、生物相容性、电化学等特性,被广泛应用于环境和生物传感、生物医学、发光二极管及信息安全防伪等方面。目前所报道的碳点合成方法存在制备过程复杂,高能耗和耗时,荧光量子产率低等问题。因此,开发快速、高效且环保的合成方法具有重要的意义。杂原子掺杂技术作为调节碳点荧光性质最有效的手段,为开发高性能荧光碳点并拓展其在某些特定领域的应用提供了技术支撑。本论文通过水热法和酸碱中和反应设计制备了四种性能优异的杂原子掺杂多功能碳点,对其性能进行了分析研究,并将其应用于金属离子和小分子的分析检测、生物成像、抗氧化和抗菌以及荧光防伪等多个领域。主要内容包括:第一章:概述了碳点的结构、光学性质、制备方法及发光机理。并综述了碳点的荧光性能调控和其在分析检测,抗菌,生物成像和荧光防伪等领域的研究进展。第二章:以邻苯二酚为碳源,三乙烯四胺为氮源,通过一步水热法制备了一种绿色荧光N-CDs,对所制备N-CDs的结构和性能进行详细研究,表明N-CDs具有良好的发光性能,可用于Fe3+和抗坏血酸(AA)的双功能传感。Fe3+与N-CDs表面官能团之间的静态猝灭作用,使N-CDs荧光被猝灭。同时,AA的加入将Fe3+还原为Fe2+,使N-CDs的荧光恢复。N-CDs作为一种简便、无标记的纳米荧光探针,用于Fe3+和AA的测定,检出限为58.82 n M和0.236μM,并且已成功地应用于自来水中Fe3+和新鲜水果中AA的分析。制备的N-CDs毒性小,生物相容性好,可用于活细胞内Fe3+和AA的传感,扩大了N-CDs的应用范围。第三章:以邻苯二甲酸为碳源、乙二胺作氮源和浓磷酸作磷源,通过酸碱中和反应快速制备了氮磷双掺杂碳点(N,P-CDs)。该方法无需外加热源,可快速合成大量的N,P-CDs,避免了高温、复杂的操作和较长的反应时间。N,P-CDs具有优良的发光性能,能作为无标记的多功能荧光传感平台用于Mn7+的检测、温度传感和细胞成像。基于内滤效应(IFE),Mn7+能够有效地猝灭N,P-CDs的荧光。该N,P-CDs探针被用于茶叶和中草药中Mn7+的测定。而且,N,P-CDs由于其可忽略的细胞毒性,也被应用到细胞成像及细胞内Mn7+的半定量检测。此外,在25~80℃范围内,N,P-CDs纳米探针的发射强度随温度增加呈线性可逆变化,灵敏度为-1.79%℃,拓展了碳点在多传感方面的应用。第四章:以葡萄糖为碳源,乙二胺(EDA)和浓硝酸为双氮-掺杂剂,采用酸碱中和反应合成了多功能N-CDs。N-CDs具有良好的抗氧化能力,对DPPH的有效抑制浓度明显低于抗坏血酸。抑菌实验阐明,N-CDs对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌表现显着的抗菌活性。此外,N-CDs还具有良好的荧光特性,量子产率为14.2%,在较宽的p H范围内具有稳定的荧光特性,对离子强度有很高的耐受性,可作为荧光纳米探针应用于槲皮素的检测。由于N-CDs的氨基和槲皮素的3-羟基之间的静电相互作用使N-CDs荧光猝灭,构筑了N-CDs纳米探针成功地用于人血清和尿液中槲皮素的检测。第五章:以甲基蓝为唯一原料,采用水热法合成了荧光量子产率高达60%的绿色荧光氮硫共掺杂碳点(N,S-CDs)。由于甲基蓝含有-NH-和-SOx-,故可作为氮硫共掺杂剂引入CDs中。制备的N,S-CDs具有大的Stokes位移(~130 nm)和激发波长独立性荧光行为,可用于H2S传感、生物成像和防伪。通过动态猝灭作用,构筑了免标记的荧光纳米探针用于H2S的检测,线性范围为0.5-15μM,检测限为46.8 n M,且应用于实际样品中H2S的测定。N,S-CDs还用于PC12细胞和斑马鱼的生物成像研究,以及细胞中的H2S的监测。此外,N,S-CDs溶液分散在聚乙烯醇中,制备出高荧光聚合物薄膜。制备的N,S-CDs/PVA薄膜显示出双模荧光特性,可用作潜在的纳米防伪材料。
胡立恩[7](2021)在《基于石英增强光声/光热光谱的气体传感技术研究》文中认为石英音叉于2002年首次应用于光声光谱技术,由于其独特的优势,如体积小、品质因数高、成本低廉等,近年来在激光吸收光谱技术中得到了非常广泛的应用。石英音叉不仅可以作为声学换能器应用于石英增强光声光谱技术,还可以基于热弹性效应应用于石英增强光热光谱技术。论文围绕基于石英音叉的气体传感技术,即石英增强光声/光热光谱技术,展开理论及实验研究,具体开展了如下研究工作:首先,介绍了目前在光学类气体传感器中普遍采用的吸收光谱技术及其对应的检测原理,引出了本论文研究的光声/光热光谱技术,紧接着对石英增强光声/光热光谱技术的研究现状及发展方向进行了阐述,并系统地研究了石英增强光声/光热光谱技术的基础,包括石英音叉的理论模型及特性参数的测量方法、光声/光热信号的产生与增强方法、系统的响应时间、系统噪声及性能评估方法等。论文还详细介绍了石英增强光声/光热光谱技术中采用的数值分析方法,进而提出了应用于仿真分析的三个数值分析模型,即石英音叉振动模态分析模型、光声测声器的数值优化模型和光热激发参数的数值优化模型等,并给出了部分仿真结果,为后续的实验研究提供了必要的仿真分析基础。然后,提出了嵌入型离轴石英增强光声光谱技术。给出了该技术的研究背景及意义,并结合数值仿真和实验细致地优化了该技术中所采用的测声器的结构参数。实验结果表明:嵌入型离轴石英增强光声光谱技术同时具有较低的组装和准直难度(本质上为离轴配置的变形方式,激光束无需穿过石英音叉叉指间隙)、较高的检测灵敏度(双共振管配置的信噪比增益可以达到~40,优于传统双共振管共轴实现的信噪比增益~30)和声学耦合强度(通常通过品质因数的变化来评估共振管与石英音叉的声学耦合强度,双共振管嵌入型离轴配置下品质因数由>10000降至~2500,与传统共轴配置下的声学耦合强度相当)。基于水汽检测实验,定量地评估了嵌入型离轴石英增强光声光谱技术的检测性能。当积分时间为1 s时,实现的1σ(σ为标准差)检测下限为0.159 ppmv(百万分之一的体积比),对应的归一化噪声等效吸收系数(Normalized Noise Equivalent Absorption coefficient,NNEA)为6.59×10-9 cm-1·W?Hz-1/2,证实了嵌入型离轴石英增强光声光谱技术具有较高的检测灵敏度。之后,提出了全光纤石英增强光热光谱技术。该技术有效地提高了石英增强光热光谱传感系统的紧凑性。介绍了该技术的研究背景及意义,并通过仿真和实验,详细地优化了光纤导光的情况下,激光光束在石英音叉表面的激励参数。研究了全光纤石英增强光热光谱技术的特性,如功率特性、响应特性、背景噪声等。通过甲烷检测实验,定量地评估了全光纤石英增强光热光谱技术的检测性能。不同于传统自由空间石英增强光热光谱技术,全光纤石英增强光热光谱技术的主要噪声源为模式干扰噪声。得益于光纤传感的优势,基于全光纤石英增强光热光谱技术所研制的传感系统通常结构更加紧凑,易于集成,且可以应用于远程和多点检测。最终实现的1σ检测下限和NNEA分别为48.8 ppmv和9.66?10-9cm-1·W·Hz-1/2。最后,研制了四种可以应对不同检测需求的光声/光热光谱气体传感系统:(1)基于嵌入型离轴石英增强光声光谱技术,采用双管增强的测声器结构,研制了高灵敏度的甲烷气体传感系统。在该传感系统中,选择了中心发射波数为6046.9 cm-1的分布反馈型半导体可调谐激光器作为光源。基于三维激光打印技术设计并研制了体积仅3?2?1 cm3、总重量仅9.7 g的光声检测模块。结合波长调制光谱技术和二次谐波检测原理,研制了甲烷传感系统。细致地优化了传感系统的调制深度、光路结构等。系统中锁相放大器的积分时间为0.3 s,低通滤波器的衰减斜率为18 d B/oct,最终实现的1σ检测下限和NNEA分别为8.62 ppmv和1.80?10-8 cm-1·W·Hz-1/2。(2)基于嵌入型离轴石英增强光声光谱技术和时分复用技术,采用双通道的测声器结构,研制了双组分(甲烷/乙炔)气体传感系统。选择的甲烷和乙炔的气体吸收峰波数分别为6046.9 cm-1和6521.2 cm-1。通过光纤准直器将两个半导体可调谐激光器的出射光分别引导后无接触地穿过测声器的两个分立的检测通道,采用单个石英音叉和单个锁相放大器实现了双组分气体的分时检测。介绍了整个传感系统的研制过程。针对双通道检测的需要,采用三维激光打印技术重新定制了光声检测模块。当积分时间为1 s时,甲烷和乙炔的1σ检测下限分别为7.63 ppmv和17.47 ppmv,对应的NNEA分别为7.24?10-8cm-1·W·Hz-1/2和3.73?10-8cm-1·W·Hz-1/2。(3)基于石英增强光热光谱技术,采用光纤耦合探针作为气室,研制了远程原位甲烷气体传感系统。首先,介绍了光纤耦合探针的结构,然后设计了对应的传感系统。通过实验细致地优化了传感系统的性能。为了缩短系统响应时间,制定了波长锁定的检测方案。通过在吉林大学校内开展现场气体泄漏检测实验,证实了传感系统具有远程监测能力和较短的响应时间(<12 s)。当积分时间为0.3 s时,系统的1σ检测下限为~11 ppmv,对应的NNEA为6.03?10-9 cm-1·W·Hz-1/2。(4)基于石英增强光热光谱技术,采用双光程赫里奥特多通池作为气室,研制了高灵敏度的甲烷气体传感系统。通过结合双光程赫里奥特型气室,分析了两种不同光程下的石英增强光热光谱传感系统的检测性能。传感系统中锁相积分时间为30 ms。当光程从6 m提高到20 m时,系统的1σ检测下限由7.19 ppmv降低到2.59 ppmv,对应的NNEA分别为3.68?10-9 cm-1·W·Hz-1/2和8.06?10-10 cm-1·W·Hz-1/2。实验结果表明:在一定范围内,系统检测下限会随着光程的提高而降低。理论分析表明:随着光程的变化,影响系统性能的因素可能包括光路传输损耗、吸光度以及背景噪声等多个因素。因此,为了实现较好的检测性能,要根据实际系统的光学传输损耗情况合理选择光程,以平衡传输损耗、吸光度和背景噪声的影响。本论文的创新点在于:(1)针对传统石英增强光声光谱技术无法同时实现较高的检测灵敏度、较高的声学耦合强度和较低的组装及准直难度的问题,提出了嵌入型离轴石英增强光声光谱技术。通过仿真和实验细致地优化了嵌入型离轴石英增强光声光谱技术中测声器的结构参数,并通过气体检测试验定量地评估了该技术的检测性能,证实了该技术具有较好的应用前景,从而在一定程度上推动了石英增强光声光谱技术的发展;(2)针对传统石英增强光热光谱气体传感系统存在体积庞大,紧凑性差的问题,提出了全光纤石英增强光热光谱技术。通过仿真和实验细致地优化了全光纤石英增强光热光谱技术中的光学激发参数,并通过试验证实了全光纤石英增强光热光谱传感系统的检测灵敏度较好,并探讨了进一步提高检测灵敏度的方法;(3)针对传统石英增强光热光谱气体传感系统不适用于气体远程监测的问题,将光纤耦合探针引入到石英增强光热光谱技术中,并通过将激光器的中心波长锁定在目标气体吸收线提高了传感系统的响应速度,进而研制了远程实时甲烷监测系统。通过现场气体泄漏监测实验,证实了研制的传感系统具有远程监测能力,且具有较短的响应时间(<12 s)。
鲍巧臻[8](2021)在《掺杂碳量子点的制备及其荧光传感应用研究》文中研究表明碳量子点(CDs)是一种新型荧光纳米材料,其尺寸小于10 nm。它具有许多优异的性质,包括光稳定性、生物相容性和水溶性等,已经被广泛应用于生物传感、生物成像、药物递送等领域。但是,传统方法制备的CDs仍然存在很多不足,主要表现在低量子产率、短发射波长和单色荧光等。为了克服这些不足,人们通过表面钝化和杂原子掺杂的方法来改变CDs的光学性质。与过程繁琐的表面钝化相比,操作简单且无毒的杂原子掺杂的方法被广泛用于改善CDs的量子产率、水溶性、荧光性质等。根据杂原子数量的不同,杂原子掺杂的CDs可分为单杂原子掺杂CDs和多杂原子共掺杂CDs。后者由于多种杂原子间的协同效应,产生了独特的电子结构,显着提高了CDs的荧光量子产率和内在性能。近年来,基于杂原子掺杂的CDs优异的荧光性能,常用作荧光探针和基于纳米材料的猝灭剂组合用于设计有前途的传感器。纳米材料或半导体,如氧化石墨烯、二硫化钼、金纳米粒子、银纳米粒子和二氧化锰纳米片都是很好的荧光猝灭剂,已经被用于改进荧光传感器,以灵敏识别各种分析物。其中,金纳米粒子和二氧化锰纳米片具有高消光系数和宽吸收光谱,常用于构建基于荧光共振能量转移(FRET)或内滤效应(IFE)的传感器。本论文中,我们合成了两种多杂原子共掺杂的CDs,基于CDs的荧光性能设计了两种荧光传感器用于生物分析领域,并实现生物样品的检测。论文的主要内容包括以下三个部分:第一章:基于AuNPs和N,S-CDs之间的内滤效应用于鱼精蛋白和胰蛋白酶检测的超灵敏“off-on-off”型荧光传感器在本章中,我们基于AuNPs和N,S-CDs之间的内滤效应(IFE),构建了一种“off-on-off”型荧光传感器用于灵敏和选择性地检测鱼精蛋白和胰蛋白酶。在本实验中,将N,S-CDs作为荧光体,而AuNPs作为荧光吸收剂。后者通过IFE作用使N,S-CDs荧光猝灭。加入鱼精蛋白后,鱼精蛋白作为阳离子肽与带负电荷的AuNPs静电相互作用,从而导致AuNPs聚集,使N,S-CDs的荧光恢复。进一步加入胰蛋白酶可以特异性地水解鱼精蛋白,导致AuNPs解聚,使N,S-CDs的荧光再次猝灭。在优化的最佳条件下,该传感器可用于定量检测鱼精蛋白和胰蛋白酶,且检测限分别为4.7 ng/m L、4.3 ng/m L。同时,该传感器已成功地用于人尿液样品中鱼精蛋白和胰蛋白酶含量的测定,具有一定的临床意义。第二章:氮、磷共掺杂碳点的合成、表征及性质研究在本章中,我们通过简单的水热法,以间苯二胺、D(+)-半乳糖为前体物质,加入不同的酸以及不加酸制备了八种不同的CDs。其中磷酸作为磷原子掺杂剂所制备的N,P-CDs具有优异的发光效率,其荧光量子产率(QY)高达45.6%。制备得到的N,P-CDs是单一分散的球形粒子,具有较高的QY、良好的水溶性、光稳定性、p H敏感性和生物相容性。因此,在生物传感和生物成像领域具有较大的应用潜力。第三章:基于N,P-CDs和Mn O2纳米片之间的荧光共振能量转移用于监视生物催化转化在本章中,我们将第二章制备得到的N,P-CDs与Mn O2纳米片构建N,P-CDs-Mn O2纳米复合物。Mn O2纳米片通过荧光共振能量转移,使N,P-CDs的荧光猝灭。当体系中含有H2O2时,Mn O2纳米片容易被其降解为Mn2+,伴随着N,P-CDs荧光恢复。基于此,我们将该纳米复合物用于H2O2相关分析物的测定以及监视生物催化反应,包括葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化、肌氨酸氧化酶催化肌氨酸氧化、黄嘌呤氧化酶催化黄嘌呤氧化以及β-半乳糖苷酶/葡萄糖氧化酶介导的乳糖双酶反应。基于底物与氧化酶之间的相互作用,我们合理地设计了“AND”和“OR”逻辑门,对于未来在代谢性疾病的筛查或诊断方面具有应用价值。同时,该传感器还可进入细胞,实现细胞内成像。
曹烽燕[9](2021)在《压缩超快成像及其超快光场测量应用》文中研究说明单次曝光实现光学场景空间、时间和光谱等信息的获取是光学成像领域研究者们一直追求的目标,这对于从多维度分析光学场景具有非常重要的科学和应用意义。快照式孔径编码光学成像(Snapshot Coded-aperture Optical Imaging,SCOI)技术利用编码孔径调制光场信号,然后通过图像重构算法还原待测场景,使光学成像技术从直接成像迈进了计算成像的新时代。按照目标物体成像维度的不同,SCOI技术目前可以通过单次探测实现包括空间二维成像、空间三维成像、光谱成像、超快成像和偏振成像等多维度成像目标。在众多不同维度的SCOI技术中,单次曝光超快成像因其具备探测不稳定或不可逆动态光学场景的能力而备受关注,而压缩超快成像(Compressed Ultrafast Photography,CUP)技术作为超快SCOI技术中的翘楚,近年来获得了巨大发展,目前其成像速度最高可达1013帧/秒,单次曝光最大成像帧数可达数百帧。该技术结合了压缩感知理论与时空转换成像技术,通过对动态场景进行空间随机编码、空间位置偏移和时空叠加探测,再结合压缩感知算法对采集数据进行还原,最终实现被动探测下动态场景的重建。然而,CUP作为一种单次曝光、只接收式的新兴超快成像技术,一方面其关键技术指标有待提升,另一方面其在超快光学领域的应用也比较有限。因此,本论文的工作主要是围绕着CUP技术成像速度的提升及其在超快光场测量领域的应用开展的。工作涉及理论和实验两个部分,具体如下:1.提出了气体分子排列辅助压缩超快成像技术(Molecular Assisted Compressed Ultrafast Photography,MACUP)的理论模型。在分子排列理论中,分子排列程度的变化会产生折射率梯度变化,因此利用泵浦光对气池进行激发操控的过程就等效于构建了一个气池偏转器,从而取代条纹相机实现压缩超快成像。基于对CO2分子偏转器的模拟,结合成像中的点扩散限制,MACUP能够在单次曝光中实现超过1.8×1014帧/秒的成像速度和约300帧的序列深度。我们模拟了MACUP对啁啾飞秒激光脉冲时空强度的测量,分析了演化过程中的图像重建精度。模拟结果表明,MACUP是一种具有潜力的单次超快光学成像策略,有望揭示超快原子和分子光学中的动力学过程。2.利用自行搭建的CUP实验装置对皮秒脉冲激光场进行了测量。在我们的CUP系统中,可测量的激光波长取决于条纹相机的光谱响应,可以覆盖从紫外(200 nm)到近红外(850 nm)的宽光谱范围。利用此CUP系统,成功测量了一些典型激光脉冲的时空强度演化过程,如800 nm皮秒激光脉冲、800 nm和400nm双色皮秒激光脉冲和超连续谱皮秒激光脉冲。实验结果表明,CUP技术可以很好地表征皮秒激光脉冲的时空强度演化信息。此外,其还具有单次曝光成像且不需要任何参考光的优点。3.研究了超快强度旋转光场的产生机理,自行搭建了旋转光场的产生光路,并且利用CUP实验装置对双瓣型超快强度旋转光场进行了观测。不同拓扑荷数的两束涡旋光在一定延时下的调制光斑会产生旋转过程。我们首先理论上根据CUP技术原理模拟了双瓣型光场旋转过程的观测,验证了实验的可行性,然后实验上利用CUP系统观测了两束皮秒涡旋光场分别在60 fs、120 fs、150 fs延时下调制出的双瓣旋转光场的时空演化,并且由此解析出了不同延时条件下的旋转角速度和周期。研究结果表明,利用CUP系统观测旋转光场,实现了单次曝光还原动态场景的同时突破了成像帧数的限制,揭示了CUP技术在探测复杂光场方面的巨大潜力。
黄林坤[10](2021)在《基于芳醚化合物的室温磷光和环境响应磷光材料的研究》文中研究指明有机磷光由于其三线态激子的寿命和三种自旋多重态在传感器、生物医学和有机光电材料方面均有广阔前景。要获得有效的纯有机室温磷光,我们不但需要提高系间窜越效率,同时应该抑制非辐射跃迁和双分子猝灭。随着有机磷光领域的多年研究,我们已经知道了其基本的光物理过程,这有利于我们设计分子体系,但是对于磷光的敏感性相关应用一直有待发展。目前环境响应型磷光材料还非常稀少,其固有机制不明,并且大多数是基于淬灭机理,这对于分子设计和实际应用有很大限制。本人在博士研究生阶段致力于纯有机室温磷光及其相关应用方面研究,开拓室温磷光分子体系,并对其功能性进行研究,从理论到实际,探索有机分子的特性。具体内容如下:1.电子给体-硫原子-电子受体的室温磷光体系的构建。纯有机室温磷光可以从内部分子设计得到磷光发射。首先我们通过电子给体和电子受体基团的分子内电荷转移态来减小单线态和三线态之间的能级差(△EST),促进系间窜越;然后选择有一定重原子效应的硫原子来提供孤对电子来增强旋轨耦合作用;最后我们选择sp3的连接方式来减少分子间相互作用淬灭磷光。最终我们得到DSA分子固体的发光绝对量子产率达20%,并且能有效发射室温磷光。通过调整给体和受体基团与基于单晶数据的理论计算,我们得出结论:电子给体和电子受体提供的电荷转移态有利于三线态激子布居,同时sp3的结构在空间中形成类四面体结构稳定发光分子并且减少π-π淬灭作用。进一步微调电子受体的基团位置发现其发光性质改变,为我们后续设计出更优异的分子提供了思路与方向。2.质子“点亮”的室温磷光材料的构建。室温磷光(RTP)传感器与荧光传感器相比具有独特的优点,如斯托克斯位移大、寿命长等。不幸的是,由于激发三线态的敏感性,几乎所有的RTP传感器都是基于淬灭机制的。在这里,我们报告了一种硫醚RTP分子,当挥发性酸蒸汽(如HCl)接触时显示RTP“点亮”。我们将吡啶和喹啉这类良好的质子受体接入我们的硫醚体系中,利用质子结合后的分子内的电荷转移态产生绿色的室温磷光,酸蒸汽的检测限为8.3 mg/m3,量子产率达10%。为了阐明潜在的机理,通过荧光光谱并且借助单晶X射线衍射获得的分子坐标进行理论计算。结果表明,分子存在分子电荷转移态,但是磷光状态下的电荷转移特性至关重要。“点亮”型室温磷光的设计理念可以大大拓宽有机RTP分子的应用范围。3.基于sp3连接的双发射磷光探究。室温磷光材料在环境刺激下较荧光材料还存在时间维度上的寿命变化可以作为附加的视觉参数,因此,视觉参数的数量可以从2个增加到3个,这将极大地促进其实际应用。本文表明,利用三苯胺(TPA)作为电子给体,通过sp3连接子与受体连接,得到了六种基于TPA的AIE活性的室温磷光发光材料。在低温下,可以观测到明显的双磷光发射,双磷光峰主要由局域的给体和受体的三线态发射;在室温下,只有合并的RTP峰存在。理论研究表明,两个温度相关的磷光峰都来自于最低激发三线态的(T1)的全局/局部极小几何构型。这样我们引入了两个时间维度,可以将视觉参数进一步拓展,为设计和控制具有复杂激发态动力学的高自由度分子系统提供了重要线索。4.主客体相互作用的环境响应型室温磷光材料设计。大多数萘环分子或者更大共轭的分子并不能在凝聚态中发室温磷光,只能分散在刚性基质中才能观测到室温磷光,这大大限制了我们的应用。本课题利用与这些大环化合物分子结构类似的分子作为主体,能够有效地将磷光分子良好的分散在其中,得到无定型的室温磷光材料,磷光量子产率超过30%。我们改变主体与客体分子去研究其发光原理,发现主客体之间存在强的电子耦合作用,发生能量转移。同时,我们利用主体分子对客体的影响,将主体分子设计含有淬灭基团,得到氨气激活的室温磷光,开拓了环境响应型室温磷光体系及应用。
二、Optical Negasensors and Prospects of Their Applications(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Optical Negasensors and Prospects of Their Applications(论文提纲范文)
(1)基于二维层状半导体材料的电化学传感器性能研究及应用进展(论文提纲范文)
0 引言 |
1 各种二维材料的制备方法及微观形貌特点 |
2 气体传感器 |
2.1 气体传感器—单层或薄层的材料 |
2.2 气体传感器—2D材料掺杂、修饰 |
2.3 气体传感器—2D材料层数的影响 |
3 葡萄糖传感器 |
3.1 葡萄糖传感器——2D材料掺杂 |
3.2 葡萄糖传感器—2D材料层数的影响 |
4 pH传感器 |
4.1 pH传感器—顶栅型 |
4.2 pH传感器—背栅型 |
5 结语与展望 |
(2)基于超快光学技术的实时测量系统研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 超快光学技术简介 |
1.2.1 色散傅里叶变换在实时测量中的优势 |
1.2.2 光学时间拉伸技术在测量高速信号中的优势 |
1.3 基于超快光学技术的实时测量系统及研究进展 |
1.3.1 超快实时成像系统 |
1.3.2 实时光谱测量系统 |
1.3.3 实时传感系统 |
1.4 本论文的结构安排 |
2 超快光学技术理论与涉及的关键器件 |
2.1 色散傅里叶变换原理 |
2.1.1 色散傅里叶变换的实现条件 |
2.1.2 色散傅里叶变换的数学表达 |
2.2 光学时间拉伸技术原理 |
2.2.1 光学时间拉伸系统中的映射关系 |
2.2.2 光学时间拉伸过程的数学表达 |
2.2.3 光学时间拉伸系统中的非线性效应 |
2.3 超快光学技术中涉及的关键器件 |
2.3.1 用于产生超快激光的脉冲光源 |
2.3.2 马赫-曾德尔调制器 |
2.3.3 模数转换器以及光子时间拉伸模数转换器 |
2.4 本章小结 |
3 基于光学时间拉伸技术的实时器件表征 |
3.1 引言 |
3.2 基于相位分集的实时器件表征原理 |
3.2.1 脉冲响应和频率响应 |
3.2.2 单电极双输出马赫-曾德尔调制器 |
3.3 基于光学时间拉伸原理的待测器件实时表征系统实验方案 |
3.3.1 系统结构 |
3.3.2 相位分集仿真 |
3.4 待测器件响应的数字信号处理 |
3.4.1 时间序列分割和帧对齐 |
3.4.2 包络修正与脉冲响应定位 |
3.4.3 Tikhonov正则化 |
3.5 实验结果与讨论 |
3.5.1 相位分集测试 |
3.5.2 电放大器频率响应测试 |
3.5.3 讨论 |
3.6 本章小结 |
4 基于差分光学时间拉伸技术的瞬时频率测量 |
4.1 引言 |
4.2 差分光学时间拉伸技术实现原理 |
4.2.1 双输出推挽式马赫-曾德尔调制器 |
4.2.2 差分光电探测 |
4.3 瞬时频率测量系统结构 |
4.4 实验结果与讨论 |
4.4.1 单音信号测量 |
4.4.2 双音信号测量 |
4.4.3 讨论 |
4.5 本章小结 |
5 基于频谱整形和频时映射原理的实时应力传感系统 |
5.1 引言 |
5.2 频谱整形和频时映射原理 |
5.3 基于由PM-PCF构成的Sagnac干涉仪和频时映射原理的实时应力解调系统 |
5.3.1 保偏光子晶体光纤 |
5.3.2 光纤Sagnac干涉仪原理 |
5.3.3 基于PM-PCF的 Sagnac干涉仪原理与制作 |
5.3.4 基于PM-PCF的 Sagnanc干涉仪用于实时应力解调的系统结构 |
5.3.5 实验结果与分析 |
5.4 基于单模-两模-单模光纤滤波器和频时映射原理的实时应力解调系统 |
5.4.1 少模光纤 |
5.4.2 光纤M-Z干涉仪原理 |
5.4.3 单模-两模-单模光纤滤波器原理与制作 |
5.4.4 基于自制单模-两模-单模光纤滤波器的实时应力解调系统结构 |
5.4.5 实验结果与分析 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 本论文的研究内容与成果 |
6.2 下一步拟进行的工作 |
参考文献 |
附录 A 缩略语 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(3)基于动态共价键的光子晶体弹性体交互式传感器件的制备及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 交互式传感器件 |
1.1.1 交互式传感器简介 |
1.1.2 交互式传感器研究进展 |
1.2 结构色 |
1.2.1 结构色的定义与分类 |
1.2.2 光子晶体结构色的构筑方法 |
1.2.3 光子晶体结构色的应用 |
1.3 力致变色的光子晶体材料 |
1.3.1 力致变色的光子晶体材料的弹性基质 |
1.3.2 力致变色的光子晶体材料 |
1.4 基于力致变色光子晶体材料的交互式传感器件 |
1.4.1 基于纤维素光子水凝胶的交互式传感器件 |
1.4.2 基于表面活性剂的光子水凝胶的交互式传感器件 |
1.5 本论文的设计思想 |
2 基于动态氨酯键光子晶体弹性体交互式传感器件的制备及性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 主要试剂及仪器 |
2.2.2 基于动态氨酯键弹性体的制备 |
2.2.3 基于动态氨酯键光子晶体弹性体的制备 |
2.2.4 基于动态氨酯键光子晶体弹性体的光学/电学双响应材料的制备 |
2.2.5 基于动态氨酯键光子晶体弹性体交互式传感器件的制备 |
2.2.6 分析测试与性能研究 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 基于动态氨酯键弹性体的分子结构表征及性能研究 |
2.3.2 基于动态氨酯键光子晶体弹性体的光学性能研究 |
2.3.3 基于动态氨酯键光子晶体弹性体光学/电学双响应材料的光学/电学性能研究 |
2.3.4 基于动态氨酯键光子晶体弹性体可视化交互式传感器构筑及传感应用 |
2.4 本章小结 |
3 基于动态二硫键光子晶体弹性体交互式传感器件的制备及性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 主要试剂及仪器 |
3.2.2 基于动态二硫键弹性体的制备 |
3.2.3 基于动态二硫键裂纹状光子晶体弹性体的制备 |
3.2.4 基于动态二硫键裂纹状光子晶体弹性体光学/电学双响应材料的制备 |
3.2.5 基于动态二硫键光子晶体弹性体交互式传感的构筑 |
3.2.6 分析表征与性能研究 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 基于动态二硫键弹性体的分子结构表征及性能研究 |
3.3.2 基于动态二硫键裂纹状光子弹性体的光学和机械性能研究 |
3.3.3 基于动态二硫键裂纹状光子弹性体光学/电学双响应材料的光学/电学性能研究 |
3.3.4 基于二硫键光子晶体弹性体的交互式传感器的构筑及传感应用 |
3.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(4)FY-4A气象卫星对京津冀地区AOD的反演方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.3 主要研究内容及方法 |
1.3.1 研究内容及章节安排 |
1.3.2 研究方法 |
1.4 本章小结 |
第二章 卫星反演气溶胶光学厚度理论与方法 |
2.1 大气气溶胶光学厚度 |
2.2 气溶胶光学厚度反演原理 |
2.3 6S辐射传输模式 |
2.3.1 6S辐射传输模式介绍 |
2.3.2 6S辐射传输模式参数介绍 |
2.4 气溶胶光学厚度反演方法 |
2.4.1 暗像元法 |
2.4.2 深蓝算法 |
2.4.3 暗像元法与深蓝算法融合 |
2.5 本章小结 |
第三章 研究区域概况与数据介绍 |
3.1 研究区域概况 |
3.2 数据介绍 |
3.2.1 FY-4A/AGRI数据 |
3.2.2 MODIS地表反射率产品 |
3.2.3 Aeronet数据 |
3.3 数据预处理 |
3.3.1 FY-4A卫星数据预处理 |
3.3.2 MOD09数据预处理 |
3.3.3 Aeronet数据预处理 |
3.4 本章小结 |
第四章 AOD反演建模研究 |
4.1 敏感性分析 |
4.2 构建查找表 |
4.3 判别暗像元 |
4.4 云、短暂水体识别 |
4.5 构建地表反射率库 |
4.6 本章小结 |
第五章 FY-4A卫星反演气溶胶光学厚度 |
5.1 基于暗像元法反演AOD |
5.1.1 反演流程 |
5.1.2 反演结果 |
5.1.3 精度评估 |
5.2 基于深蓝算法反演AOD |
5.2.1 反演流程 |
5.2.2 反演结果 |
5.2.3 精度评估 |
5.3 暗像元算法与深蓝算法融合 |
5.3.1 反演结果 |
5.3.2 精度评估 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 研究结论 |
6.2 研究创新点 |
6.3 研究不足与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(5)面向肢体传感和脊椎监测的可穿戴自驱动传感器(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 肢体传感和脊椎监测的研究现状及问题 |
1.2.1 肢体传感研究现状及问题 |
1.2.2 脊椎监测研究现状及问题 |
1.3 TENG理论及工作模式 |
1.3.1 TENG理论 |
1.3.2 TENG的工作模式 |
1.4 本论文的研究目的、内容和章节安排 |
1.4.1 本论文的研究目的和内容 |
1.4.2 本论文的章节安排 |
第二章 基于独立层TENG的可穿戴自驱动传感器的基本原理、输出电压及仿真研究 |
2.1 引言 |
2.2 独立层结构TENG |
2.3 独立层TENG的典型结构和基本原理 |
2.4 基于独立层TENG的可穿戴自驱动传感器的工作原理和输出电压 |
2.5 基于独立层TENG的可穿戴自驱动传感器的仿真研究 |
2.5.1 COMSOL Multiphysics简介 |
2.5.2 基于独立层TENG的可穿戴自驱动传感器的仿真研究 |
2.5.3 不同电极宽度下独立层TENG可穿戴自驱动传感器的仿真研究 |
2.6 本章小结 |
第三章 可穿戴自驱动传感器的封装制备及工作机制 |
3.1 引言 |
3.2 实验所用设备及材料 |
3.3 传感器的封装制备 |
3.3.1 摩擦层表面SEM形貌表征 |
3.3.2 柔性电路板的设计与制作 |
3.3.3 可穿戴自驱动传感器的封装制备 |
3.4 传感器的工作机制 |
3.5 本章小结 |
第四章 可穿戴自驱动传感器的输出特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验所用仪器设备 |
4.3 可穿戴自驱动传感器的输出电压特性 |
4.4 可穿戴自驱动传感器的频率特性 |
4.5 可穿戴自驱动传感器的稳定性验证分析 |
4.6 可穿戴自驱动传感器的温湿度性测试 |
4.7 可穿戴自驱动传感器的滞后性和鲁棒性 |
4.8 本章小结 |
第五章 可穿戴自驱动传感器应用于肢体传感和脊椎监测 |
5.1 引言 |
5.2 实验所用仪器设备及软件 |
5.3 可穿戴自驱动传感器作为矢量传感器 |
5.3.1 矢量传感器的构建与电位器的输出性能表征 |
5.3.2 矢量传感器测试平台的搭建 |
5.3.3 矢量传感器输出性能表征 |
5.4 面向肢体传感的可穿戴自驱动传感器 |
5.4.1 可穿戴自驱动传感器对各肢体关节的传感 |
5.4.2 可穿戴自驱动传感器对肢体关节的动态检测 |
5.5 面向脊椎监测的可穿戴自驱动传感器 |
5.5.1 可穿戴自驱动传感器对脊椎各段的传感 |
5.5.2 可穿戴自驱动传感器对脊椎的动态检测 |
5.6 姿态监测传感系统 |
5.6.1 姿态监测传感系统的搭建 |
5.6.2 姿态监测传感系统的有效性验证分析 |
5.6.3 传感系统应用于脊柱姿态监测 |
5.7 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 本论文的主要创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
攻读学位期间发表论文情况 |
(6)杂原子掺杂荧光碳点的制备及其多功能应用(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 碳点的简介 |
1.1.1 碳点的结构组成 |
1.1.2 碳点的光学性质 |
1.1.3 碳点的合成方法 |
1.1.4 碳点的光致发光机理 |
1.2 碳点的性能调控 |
1.2.1 尺寸调控 |
1.2.2 氧化作用 |
1.2.3 表面钝化 |
1.2.4 杂原子掺杂 |
1.3 碳点的应用研究进展 |
1.3.1 分析检测 |
1.3.2 生物成像 |
1.3.3 抗菌应用 |
1.3.4 荧光防伪 |
1.4 立题背景和研究内容 |
1.4.1 立题背景 |
1.4.2 研究内容和创新点 |
参考文献 |
第二章 氮掺杂碳点的开关型荧光传感器对Fe~(3+)和抗坏血酸的检测 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂 |
2.2.2 实验仪器 |
2.2.3 N-CDs的制备 |
2.2.4 荧光量子产率的测量 |
2.2.5 Fe~(3+)和抗坏血酸的荧光测定方法 |
2.2.6 实际样品中Fe~(3+)和AA的测定 |
2.2.7 细胞毒性测试 |
2.2.8 细胞成像 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 N-CDs的表征 |
2.3.2 N-CDs的光学特性探究 |
2.3.3 N-CDs荧光“Turn-Off”检测Fe~(3+) |
2.3.4 N-CDs检测Fe~(3+)的机理研究 |
2.3.5 N-CDs荧光“Turn-On”检测AA |
2.3.6 实际样品中Fe~(3+)和AA的分析 |
2.3.7 N-CDs的细胞毒性及在细胞成像中的应用 |
2.3.8 基于N-CDs对 Fe~(3+)和抗坏血酸分析的逻辑门设计 |
2.4 小结 |
参考文献 |
第三章 氮磷双掺杂碳点作为多功能平台用于Mn~(7+)和温度传感及细胞成像 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂 |
3.2.2 实验仪器 |
3.2.3 N,P-CDs的制备 |
3.2.4 Mn~(7+)和温度的检测 |
3.2.5 实际样品的前处理 |
3.2.6 细胞毒性测试 |
3.2.7 细胞成像 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 N,P-CDs的表征 |
3.3.2 N,P-CDs的光学特性 |
3.3.3 N,P-CDs对温度的传感分析 |
3.3.4 N,P-CDs对 Mn~(7+)的检测 |
3.3.5 N,P-CDs检测Mn~(7+)的机理研究 |
3.3.6 茶叶和中药样品中Mn~(7+)的检测 |
3.3.7 N,P-CDs的细胞毒性及在细胞成像中的应用 |
3.4 小结 |
参考文献 |
第四章 氮掺杂碳点的快速合成及其在抗氧化,抗菌和槲皮素传感分析中的应用 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂 |
4.2.2 实验仪器 |
4.2.3 N-CDs的制备 |
4.2.4 槲皮素的荧光检测方法 |
4.2.5 实际样品的前处理 |
4.2.6 实际样品中的槲皮素的测定 |
4.2.7 DPPH测试 |
4.2.8 ·OH清除测试 |
4.2.9 O_2~(·-)清除测试 |
4.2.10 抗菌测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 N-CDs的表征 |
4.3.2 N-CDs的光学性能探究 |
4.3.3 N-CDs抗氧化活性的分析研究 |
4.3.4 N-CDs抗菌活性的分析研究 |
4.3.5 N-CDs作为无标记荧光传感器检测槲皮素 |
4.3.6 N-CDs检测槲皮素的机理研究 |
4.3.7 实际样品中槲皮素的分析应用 |
4.4 小结 |
参考文献 |
第五章 高荧光氮硫共掺杂在H_2S检测,生物成像和荧光防伪方面的多功能应用 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验试剂 |
5.2.2 实验仪器 |
5.2.3 N,S-CDs的制备 |
5.2.4 H_2S的荧光检测方法 |
5.2.5 实际样品的前处理 |
5.2.6 实际样品中H_2S的测定方法 |
5.2.7 细胞毒性测试 |
5.2.8 细胞成像 |
5.2.9 斑马鱼成像 |
5.2.10 N,S-CDs/PVA荧光膜的制备 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 N,S-CDs的表征 |
5.3.2 N,S-CDs的光学特性 |
5.3.3 N,S-CDs对 H_2S的检测分析 |
5.3.4 N,S-CDs检测H_2S的机理研究 |
5.3.5 水样及生物样品中H_2S的检测 |
5.3.6 N,S-CDs的细胞毒性及在细胞和斑马鱼成像中的应用 |
5.3.7 N,S-CDs/PVA荧光膜的光学特性探究 |
5.3.8 N,S-CDs/PVA荧光膜在荧光防伪中的应用 |
5.4 小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
个人简况及联系方式 |
(7)基于石英增强光声/光热光谱的气体传感技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题的研究背景与意义 |
1.2 气体吸收光谱技术 |
1.2.1 直接吸收光谱技术 |
1.2.2 波长调制光谱技术 |
1.2.3 腔增强吸收光谱技术 |
1.2.4 光声/光热光谱技术 |
1.3 石英增强光声/光热光谱技术及其发展现状 |
1.3.1 石英增强光声光谱技术的发展现状 |
1.3.2 石英增强光热光谱技术的发展现状 |
1.4 本论文的主要内容 |
第2章 石英增强光声/光热光谱技术基础 |
2.1 石英音叉的理论模型 |
2.1.1 机械及电学模型 |
2.1.2 石英音叉的压电效应 |
2.2 石英音叉的特性参数 |
2.2.1 特性参数及其测量方法 |
2.2.2 基于电激励方法的石英音叉电学参数测量系统 |
2.3 石英增强光声/光热光谱技术特性研究 |
2.3.1 光声/光热信号的产生及检测 |
2.3.2 光声/光热信号的增强方法 |
2.3.3 系统的最短响应时间 |
2.3.4 系统噪声 |
2.3.5 系统性能评估 |
2.4 石英增强光声/光热光谱技术的数值分析方法 |
2.4.1 石英音叉的振动模态仿真 |
2.4.2 光声测声器的数值优化模型 |
2.4.3 光热激发参数的数值优化模型 |
2.5 本章小结 |
第3章 新型石英增强光声/光热光谱气体传感技术 |
3.1 嵌入型离轴石英增强光声光谱技术 |
3.1.1 嵌入型离轴石英增强光声光谱技术背景 |
3.1.2 测声器结构设计 |
3.1.3 测声器参数的数值仿真优化 |
3.1.4 测声器参数的实验优化 |
3.1.5 检测性能评估 |
3.1.6 对比分析 |
3.2 全光纤石英增强光热光谱技术 |
3.2.1 全光纤石英增强光热光谱技术背景 |
3.2.2 光纤耦合方案设计与验证 |
3.2.3 传感结构设计 |
3.2.4 光激励参数的数值仿真优化 |
3.2.5 光激励参数的实验优化 |
3.2.6 检测性能评估 |
3.2.7 对比分析 |
3.3 本章小结 |
第4章 基于石英增强光声光谱技术的气体传感系统 |
4.1 双管增强型高灵敏度甲烷传感系统 |
4.1.1 甲烷分子的吸收谱线选择 |
4.1.2 激光器及其调谐特性 |
4.1.3 声学检测模块设计 |
4.1.4 传感器结构 |
4.1.5 调制深度优化 |
4.1.6 甲烷气体检测结果与系统性能 |
4.1.7 小结 |
4.2 基于时分复用的双组分气体传感系统 |
4.2.1 甲烷及乙炔分子的吸收谱线的选择 |
4.2.2 激光器及其调谐特性 |
4.2.3 声学检测模块设计 |
4.2.4 传感器结构设计 |
4.2.5 调制深度优化 |
4.2.6 甲烷及乙炔气体检测结果与系统性能分析 |
4.3 本章小结 |
第5章 基于石英增强光热光谱技术的气体传感系统 |
5.1 基于光纤耦合探针的远程甲烷传感系统 |
5.1.1 光纤耦合探针 |
5.1.2 传感系统结构 |
5.1.3 光束质量评估 |
5.1.4 调制深度优化 |
5.1.5 波长锁定过程 |
5.1.6 系统线性度 |
5.1.7 系统检测下限及稳定性分析 |
5.1.8 现场气体泄漏检测实验 |
5.2 多通气室增强型高灵敏度甲烷传感系统 |
5.2.1 双光程赫里奥特多通池 |
5.2.2 传感系统结构设计 |
5.2.3 调制深度优化 |
5.2.4 系统信噪比评估 |
5.2.5 系统线性度 |
5.2.6 系统检测下限及稳定性分析 |
5.2.7 光程影响分析 |
5.3 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 主要研究工作总结 |
6.2 石英增强光声/光热光谱技术对比分析 |
6.3 论文创新点 |
6.4 下一步工作展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(8)掺杂碳量子点的制备及其荧光传感应用研究(论文提纲范文)
英文缩略词注释表 |
中文摘要 |
Abstract |
前言 |
参考文献 |
第一章 基于AuNPs和 N,S-CDs之间的内滤效应用于鱼精蛋白和胰蛋白酶检测的超灵敏“off-on-off”型荧光传感器 |
引言 |
1.1 实验仪器与试剂 |
1.1.1 主要仪器与试剂 |
1.1.2 主要溶液配制 |
1.2 实验部分 |
1.2.1 N,S-CDs的制备 |
1.2.2 AuNPs的制备 |
1.2.3 鱼精蛋白和胰蛋白酶的检测方法 |
1.2.4 尿液中鱼精蛋白和胰蛋白酶的检测 |
1.3 结果与讨论 |
1.3.1 碳量子点表征 |
1.3.2 AuNPs表征 |
1.3.3 鱼精蛋白和胰蛋白酶检测的可行性研究 |
1.3.4 猝灭机制考察 |
1.3.5 实验条件的优化 |
1.3.6 鱼精蛋白检测 |
1.3.7 胰蛋白酶检测 |
1.4 本章小结 |
参考文献 |
第二章 氮、磷共掺杂碳点的合成、表征及性质研究 |
引言 |
2.1 实验仪器与试剂 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 CDs的制备 |
2.2.2 相对荧光量子产率的测定 |
2.2.3 N,P-CDs的表征 |
2.2.4 细胞毒性实验 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 CDs荧光性能的比较 |
2.3.2 相对荧光量子产率的测定 |
2.3.3 N,P-CDs的形貌表征 |
2.3.4 N,P-CDs的结构表征 |
2.3.5 N,P-CDs光学性质的研究 |
2.3.6 N,P-CDs的稳定性考察 |
2.3.7 N,P-CDs体外安全性考察 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 基于N,P-CDs和 MnO_2纳米片之间的荧光共振能量转移用于监视生物催化转化 |
引言 |
3.1 实验仪器与试剂 |
3.1.1 主要仪器与试剂 |
3.1.2 主要溶液配制 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 Mn _2纳米片的制备 |
3.2.2 N,P-CDs-MnO_2复合物的建立 |
3.2.3 H_2O_2的荧光测定 |
3.2.4 葡萄糖、肌氨酸和黄嘌呤的测定 |
3.2.5 乳糖的测定 |
3.2.6 “AND”逻辑门的构建 |
3.2.7 “OR”逻辑门的构建 |
3.2.8 实际样品分析 |
3.2.9 细胞成像 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 MnO_2纳米片的表征 |
3.3.2 可行性研究 |
3.3.3 猝灭机制研究 |
3.3.4 实验条件的优化 |
3.3.5 H_2O_2的测定 |
3.3.6 葡萄糖、肌氨酸、黄嘌呤和乳糖的测定 |
3.3.7 构建“AND”逻辑门 |
3.3.8 构建“OR”逻辑门 |
3.3.9 实际样品分析 |
3.3.10 细胞成像 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
结论 |
文献综述 荧光碳量子点的合成及其在生物应用中的研究进展 |
参考文献 |
附录 硕士期间发表的文章 |
致谢 |
(9)压缩超快成像及其超快光场测量应用(论文提纲范文)
内容摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 快照式孔径编码光学成像的背景 |
1.2 快照式孔径编码光学成像的分类 |
1.2.1 x-y平面二维成像 |
1.2.2 x-y-z空间三维成像 |
1.2.3 x-y-λ光谱成像 |
1.2.4 x-y-t时间成像 |
1.2.5 x-y-p偏振成像 |
1.3 压缩超快成像技术的发展 |
1.4 本论文的主要工作和创新点 |
第二章 压缩超快成像技术简介 |
2.1 压缩感知理论 |
2.2 压缩超快成像技术中的关键模块 |
2.2.1 编码器 |
2.2.2 偏转器 |
2.3 压缩超快成像技术的工作原理 |
2.3.1 正向数据采集 |
2.3.2 反向数据重构 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于气体分子排列的压缩超快成像技术 |
3.1 气体分子排列 |
3.2 模型设计及参数计算 |
3.2.1 模型设计 |
3.2.2 参数设计 |
3.3 理论模拟 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于压缩超快成像技术的皮秒脉冲光场时空测量 |
4.1 激光脉冲的测量 |
4.2 实验装置搭建及实验原理 |
4.3 理论模拟 |
4.4 实验结果及分析 |
4.4.1 单色激光脉冲测量 |
4.4.2 双色激光脉冲的测量 |
4.4.3 超连续谱激光脉冲的测量 |
4.5 实验结果分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 基于压缩超快成像技术的强度旋转光场测量 |
5.1 旋转光场 |
5.2 实验装置搭建及实验原理 |
5.3 理论模拟 |
5.4 实验结果 |
5.5 实验结果分析 |
5.6 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及在学期间所取得的科研成果等 |
个人简历 |
在学期间所参与发表的文章 |
在学期间所参与申请专利 |
参与项目 |
获奖及证书 |
致谢 |
(10)基于芳醚化合物的室温磷光和环境响应磷光材料的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 磷光基本原理 |
1.1.1 引言 |
1.1.2 磷光的光物理过程 |
1.1.3 磷光量子产率和磷光寿命 |
1.1.4 自旋-轨道耦合(spin-orbit coupling)(SOC) |
1.1.5 电子跃迁类型 |
1.1.6 电子转移 |
1.1.7 激基缔合物和激基复合物 |
1.1.8 光的本质 |
1.2 提高室温磷光效率 |
1.2.1 促进系间窜越(ISC) |
1.2.2 降低非辐射跃迁和减少猝灭过程 |
1.2.3 有机磷光的一些应用 |
1.3 环境响应型有机磷光材料 |
1.3.1 热响应型室温磷光 |
1.3.2 pH响应型室温磷光 |
1.3.3 光响应型室温磷光 |
1.3.4 力响应型室温磷光 |
1.3.5 力致室温磷光 |
1.3.6 其它环境响应型室温磷光 |
1.4 本论文选题与研究内容 |
参考文献 |
第2章 给体-受体体系芳香硫醚化合物室温磷光 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料 |
2.2.2 实验方法 |
2.2.3 合成与表征 |
2.2.4 单晶制备与计算 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 不同受体的分子光学性质 |
2.3.2 DSA的光物理性质 |
2.3.3 o、m、ρ-DSA的室温磷光 |
2.3.4 单晶和理论计算 |
2.4 小结 |
参考文献 |
第3章 基于给体-受体芳香硫醚的酸响应室温磷光 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料 |
3.2.2 实验方法 |
3.2.3 合成与表征 |
3.2.4 计算与酸性实验方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 溶液中酸性探究 |
3.3.2 固体酸响应室温磷光 |
3.3.3 理论计算 |
3.3.4 伽马射线检测 |
3.4 小结 |
参考文献 |
第4章 基于sp~3连接给体-受体的温度响应双磷光发射研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验原料 |
4.2.2 实验方法 |
4.2.3 合成与表征 |
4.2.4 理论计算 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 AIE性质探究 |
4.3.2 聚集态光物理性质 |
4.3.3 双磷光现象的理论计算 |
4.3.4 双磷光的应用 |
4.3.5 萘和芘双磷光实现 |
4.4 小结 |
参考文献 |
第5章 基于主客体相互作用的环境响应型室温磷光材料 |
5.1引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验原料 |
5.2.2 实验方法 |
5.2.3 合成与表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 萘衍生物的磷光 |
5.3.2 萘衍生物主客体室温磷光 |
5.3.3 不同主体的主客体室温磷光 |
5.3.4 芘分子室温磷光 |
5.3.5 碱激活室温磷光 |
5.4 小结 |
参考文献 |
第6章 总结与展望 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
四、Optical Negasensors and Prospects of Their Applications(论文参考文献)
- [1]基于二维层状半导体材料的电化学传感器性能研究及应用进展[J]. 李慧娟,刘诗斌,冯晴亮. 材料导报, 2022(01)
- [2]基于超快光学技术的实时测量系统研究[D]. 白卓娅. 北京交通大学, 2021(02)
- [3]基于动态共价键的光子晶体弹性体交互式传感器件的制备及其性能研究[D]. 操先飞. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]FY-4A气象卫星对京津冀地区AOD的反演方法研究[D]. 许梦婕. 南京信息工程大学, 2021(01)
- [5]面向肢体传感和脊椎监测的可穿戴自驱动传感器[D]. 黎承煜. 广西大学, 2021(02)
- [6]杂原子掺杂荧光碳点的制备及其多功能应用[D]. 杜芳芳. 山西大学, 2021(01)
- [7]基于石英增强光声/光热光谱的气体传感技术研究[D]. 胡立恩. 吉林大学, 2021
- [8]掺杂碳量子点的制备及其荧光传感应用研究[D]. 鲍巧臻. 福建医科大学, 2021(02)
- [9]压缩超快成像及其超快光场测量应用[D]. 曹烽燕. 华东师范大学, 2021(08)
- [10]基于芳醚化合物的室温磷光和环境响应磷光材料的研究[D]. 黄林坤. 中国科学技术大学, 2021(09)