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2020年度中国物理学会各项物理奖获奖名单及介绍

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物理 2020年第11期49卷 793-794页

作者：中国物理学会办公室中国物理学会办公室

1中国物理学会胡刚复物理奖(实验技术):高波中国科学院理化技术研究所高波研究员主要从事低温温度计量研究,取得的主要成果包括:(1)提出了定压气体折射率基准测温方法,获国际温度咨询委员会官方认可和推荐;(2)基于原创测温方法,突破了... 详细信息

1中国物理学会胡刚复物理奖(实验技术):高波中国科学院理化技术研究所高波研究员主要从事低温温度计量研究,取得的主要成果包括:(1)提出了定压气体折射率基准测温方法,获国际温度咨询委员会官方认可和推荐;(2)基于原创测温方法,突破了极端稳定的多场环境测控瓶颈,建立了国际首套5-24.5 K温区定压气体折射率基准测温系统,热力学温度测量结果优于国际最好水平,填补了我国在该领域的空白,推动了我国低温温度量值溯源体系的建立。

关键词：中国物理学会热力学温度测温方法低温温度计气体折射率测温系统量值溯源体系

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激光诱导石墨烯/空芯光纤复合传感器的研制及应用

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激光诱导石墨烯/空芯光纤复合传感器的研制及应用

作者：汪能广东工业大学

学位级别：硕士

近年来,反谐振空芯光纤因其传输光谱包含周期性、高可见度的波谷与波峰而引起了广泛关注,石墨烯作为一种单原子层厚度的新型功能性薄膜材料,具有卓越的光子-电子交互能力以及良好的传感性能。空芯光纤与功能化、可调控石墨烯复合可形成... 详细信息

近年来,反谐振空芯光纤因其传输光谱包含周期性、高可见度的波谷与波峰而引起了广泛关注,石墨烯作为一种单原子层厚度的新型功能性薄膜材料,具有卓越的光子-电子交互能力以及良好的传感性能。空芯光纤与功能化、可调控石墨烯复合可形成新的传感器件,而石墨烯和结构稳定、性能优越的空芯光纤复合可有效实现光学效能,二者复合相辅相成。然而,将石墨烯转移到光纤表面需要经过非常精细、繁琐的操作,会限制石墨烯光纤复合传感器的传感性能以及商业化应用。激光诱导石墨烯开辟了一种在柔性聚合物基底上制备石墨烯的新途径,避免了复杂的化学气相沉积石墨烯衬底转移工艺,为石墨烯和空芯光纤的复合提供良好的契机,因此本文对激光诱导石墨烯/空芯光纤复合传感器的研制和应用进行了研究。为探索空芯光纤的传感性能,本文加工了一种基于反谐振空芯光纤的气体折射率传感器,对其传感原理进行了理论分析,建立有限元仿真模型,模拟空芯光纤传输特性,探究了功能性涂覆层对传感性能的影响,总结了空芯光纤长度对于传感器灵敏度的影响规律。经实验验证,实现了具有高达2236.1 d B/RIU灵敏度的气体折射率传感器,采用波长偏移进行温度检测,解决了温度交叉灵敏度的问题。该传感器具有结构简单、制作方便等优点,在化学研究中具有潜在的应用前景。基于对反谐振空芯光纤气体折射率传感器的研究,进一步研制了一种激光诱导石墨烯/空芯光纤复合相对湿度传感器。提出聚酰亚胺溶液热固化工艺和皮秒紫外激光诱导石墨烯加工方法,实现了激光诱导石墨烯/空芯光纤紧密复合。对传感器进行湿度响应测试,结果表明,传感器共振倾角的透射强度与相对湿度成反比,其灵敏度与空芯光纤的长度和激光诱导形成石墨烯的厚度有关,激光诱导石墨烯的激光加工功率与传感器灵敏度呈正相关。分析谐振峰的透射可见度的变化,该相对湿度传感器在5-95%相对湿度（RH）范围内具有0.187 d B/%RH的灵敏度,并且具有良好的稳定性和0.178s的快速响应时间。实验证明了激光诱导石墨烯/空芯光纤复合湿度传感器是一种可调且有应用前景的湿度传感器。本文为石墨烯/光纤复合传感器件的研究提供新的方法,所提出的气体折射率传感器以及相对湿度传感器,验证了激光诱导石墨烯/空芯光纤复合的可行性,证明了新型复合传感器件传感性能优越,在气体传感以及其他工业领域具有广阔应用前景。

关键词：激光诱导石墨烯空芯光纤反谐振气体折射率相对湿度

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基于表面等离子体共振技术的传感器研究

基于表面等离子体共振技术的传感器研究

作者：刘景海北京理工大学

学位级别：硕士

本文的主要工作是研究基于表面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance,SPR)的传感器,SPR传感器的主要原理是表面等离子波对界面处介质成分折射率的微小变化非常敏感,具有测量精度高、测量速度快、抗干扰能力强等优势,目前已广泛应... 详细信息

本文的主要工作是研究基于表面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance,SPR)的传感器,SPR传感器的主要原理是表面等离子波对界面处介质成分折射率的微小变化非常敏感,具有测量精度高、测量速度快、抗干扰能力强等优势,目前已广泛应用于在生物医学、机械、化学、环境监测等诸多领域。由于工业技术的快速发展和需求的不断提高,对于SPR传感器的要求也越来越高,本课题组的目标是对SPR传感器的性能进一步提高。制约SPR传感器发展的主要有理论研究、结构设计、实际应用等方面,本文从上述几个方面进行了研究分析。通过对理论分析说明了表面等离子波产生和激发表面等离子共振的条件,通过对比不同的激发方式不同信号调制技术,表明相位调制SPR传感器灵敏度最高,但是需要解决的问题也最多。然后通过软件对“棱镜层-金属膜层-被测介质层”的SPR传感器结构模型优化分析计算,确定本实验系统采用的结构和参数。最终设计了一种基于表面等离子体共振和相位检测的气体折射率实时测量系统,该系统采用双频激光外差干涉光路和具有角漂移自适应结构的表面等离子体共振传感器。理论分析表明测量光信号的P、S分量的相位差相对于参考光信号的变化与空气折射率近似呈线性关系,并由此得到测量公式,传感器的自适应结构将角漂移引起的误差降低了一个数量级并大幅提高了测量灵敏度。本文用该系统完成空气折射率的检测和二氧化碳气体折射率的检测,实验结果表明与相应标定公式表明,气体折射率的测量精度达到预期目标。同时设计并搭建了基于双频激光外差干涉光路的液体折射率测量系统,通过甘油溶液折射率测量实验表明其与理论分析结果一致,且与其他方法的结果吻合。所涉及测量系统的精度能够满足目前相应的领域,具有较好的实际应用价值。

关键词：表面等离子体共振(SPR) 传感器激光干涉测量相位测量气体折射率液体折射率

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激光显示焊接气流成象原理的研究

焊接学报 1983年第3期 129-138页

作者：李俊岳蔡国余朱任中廉金瑞天津大学

用激光显示焊接气流是近几年发展起来的一种新的显示方法。由于其图象条纹的复杂性,有必要对其成象原理进行研究。本文对折射率在成象中的作用进行了试验研究。研究指出,这一显示方法对折射率突变区敏感,能清晰地显示气流界面,从而构成... 详细信息

用激光显示焊接气流是近几年发展起来的一种新的显示方法。由于其图象条纹的复杂性,有必要对其成象原理进行研究。本文对折射率在成象中的作用进行了试验研究。研究指出,这一显示方法对折射率突变区敏感,能清晰地显示气流界面,从而构成气流形态,判明流场性质。文中研究了气流衍射条纹的分布特征。结果表明,在气流界面上折射率较大的一侧出现亮条纹;折射率较小的一侧出现暗条纹,因而有可能判断哪一侧是什么气体。从这些原理出发,对自由喷流、冲击流和电弧冲击流的图象特征进行了分析判读。在研究拍摄距离对成象影响的基础上,提出了最佳拍摄距离一般可选1.5～2m。

关键词：明暗图象拍摄距离激光显示大屏幕显示气体折射率成象原理

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光学压力计的标定及应用

真空与低温 2024年第5期30卷 467-472页

作者：聂中梁王新广王进杨远超胡常乐孙羽胡水明中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026 中国科学技术大学化学物理系合肥230026 深圳综合粒子设施研究院广东深圳518107 中国计量科学研究院北京100029

搭建了基于光学谐振腔的气体压力测量装置,即光学压力计。使用测量不确定度为0.001 1%(k=1)的活塞压力计,对两套独立的光学压力计进行标定,并对光学压力计的测量不确定度进行了系统的分析与评定,最终得到其压力测量的合成标准不确定度... 详细信息

搭建了基于光学谐振腔的气体压力测量装置,即光学压力计。使用测量不确定度为0.001 1%(k=1)的活塞压力计,对两套独立的光学压力计进行标定,并对光学压力计的测量不确定度进行了系统的分析与评定,最终得到其压力测量的合成标准不确定度。利用该光学压力计对一台标称测量不确定度为0.025%的商用电容薄膜真空计进行多次校准。结果表明,在校准后的1年时间内,该薄膜压力计电容薄膜真空计的测量不确定度可达0.003%,大幅度提高了该商用电容薄膜真空计的测量不确定度。该光学压力计具有较好的长期稳定性,可应用于校准各种商用压力计,提高实际测量不确定度。

关键词：真空计量压力计 Fabry-Perot腔气体折射率

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