丙醇异构体的光丝非线性光谱传感技术研究

发布时间：2017-10-01 01:07

  本文关键词：丙醇异构体的光丝非线性光谱传感技术研究

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【摘要】：飞秒激光技术自从1995年诞生以来就引起了广泛关注,并被科研人员作为研究重点。大功率飞秒激光脉冲在透明介质中传播时会产生一种自引导的结构,叫做光丝(filament)。传播距离可达数千米远,这归因于它不受瑞利距离的限制。这种光丝的物理起因可归于光克尔效应引起的自聚焦和强场电离引起的等离子体散焦效应的动态平衡。光丝中激光强度可达到5×1013 W/cm2。飞秒强激光脉冲在传播过程中成丝时,其内部有着丰富的非线性效应,例如圆锥辐射、超连续白光产生、自聚焦以及自散焦等。除此之外,由于激光成丝自身的物理性质,使其在光学前沿领域也有着许多实际应用,如激光引雷放电、人工降雨降雪、大气污染远程探测、激光诱导核反应、飞秒激光成丝辅助产生高次谐波和阿秒脉冲等。化学上,同分异构体是一种有相同分子式而有不同原子排列的化合物。同分异构体的组成和分子量完全相同但分子的结构不同,物理性质和化学性质有相似之处,也有不同之处,所以对其研究在化学和毒理学上有重要意义。高强度飞秒激光能够在空气中成丝诱导非线性荧光,本文通过这种方法对丙醇蒸气分子位置异构体进行了远程分辨。通过测量飞秒光丝激发产生的正丙醇和异丙醇的蒸气荧光特性,发现它们具有相似的荧光光谱,即分子带CH,C2,CN,但相对强度明显不同,异构体离化能的不同导致碎片激发荧光效能的不同,进而导致信号强度的不同,最终达到实验目的,即用飞秒激光光丝诱导荧光来区分这两种丙醇异构体。
【关键词】：飞秒激光成丝 激光诱导荧光 超快非线性光学 同分异构体
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ223.123;TN249
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 飞秒激光简介9-11
• 1.1.1 激光发展简介9-10
• 1.1.2 飞秒激光简介10-11
• 1.2 飞秒激光的原理11-12
• 1.3 飞秒激光的应用12
• 1.4 飞秒激光成丝简介12-13
• 1.5 飞秒激光成丝技术应用13-14
• 1.6 小结14-16
• 第二章 飞秒激光成丝理论及相关特性16-26
• 2.1 飞秒激光传播特性16-23
• 2.1.1 自聚焦效应16-17
• 2.1.2 光子电离17-18
• 2.1.3 群速色散和高阶色散效应18-19
• 2.1.4 自相位调制效应19-20
• 2.1.5 等离子体散焦效应20-21
• 2.1.6 自陡峭效应21-23
• 2.2 飞秒激光放大器的理论基础23-24
• 2.2.1 CPA的理论基础23-24
• 2.2.2 CPA中窄化效应的解决办法24
• 2.3 飞秒激光成丝技术诱导荧光理论基础24-25
• 2.4 小结25-26
• 第三章 飞秒光丝探测实验装置及方法26-37
• 3.1 激光系统26-27
• 3.2 ICCD荧光收集系统27-30
• 3.2.1 ICCD简介27-29
• 3.2.2 Shamrock i303简介29-30
• 3.2.3 2f-2f成像法30
• 3.3 飞秒光丝探测系统实验装置图30-32
• 3.4 飞秒光丝探测系统对碘单质升华探测结果与分析32-36
• 3.4.1 实验装置及背景介绍32-33
• 3.4.2 确定碘蒸气特征光谱的存在33-34
• 3.4.3 利用延迟法消除空气干扰34-35
• 3.4.4 碘蒸气荧光强度随挥发路径的变化35-36
• 3.5 小结36-37
• 第四章 飞秒光丝对丙醇位置异构体的远程分辨37-46
• 4.1 实验背景及方法简介37-38
• 4.2 实验装置以及相关参数介绍38
• 4.3 飞秒光丝分辨丙醇异构体实验结果与讨论38-45
• 4.3.1 正丙醇与异丙醇的荧光谱图39-40
• 4.3.2 消除空气干扰后纯净光谱图40-41
• 4.3.3 利用CH/C_2特征荧光峰强度比分辨位置异构体41
• 4.3.4 N_2分子、CH和C_2自由基荧光寿命的实验与分析41-42
• 4.3.5 时间分辨荧光光谱42-44
• 4.3.6 空间分辨荧光光谱图44-45
• 4.4 小结45-46
• 第五章 总结和展望46-48
• 参考文献48-55
• 作者简介55-56
• 致谢56-57

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本文编号：951438