本文關(guān)鍵詞：光子晶體對(duì)硝酸鈉與無(wú)水乙醇紅外特性影響的研究

  更多相關(guān)文章： 光子晶體 紅外吸收增強(qiáng)效應(yīng) 硝酸鈉 乙醇

【摘要】：紅外吸收光譜技術(shù)是根據(jù)樣品的紅外吸收光譜得到分子振動(dòng)的頻率、強(qiáng)度等信息,進(jìn)而分析分子的結(jié)構(gòu)及定量檢測(cè)的技術(shù),具有成本較低、分析精度高、檢測(cè)速度快、重復(fù)性好、用量少等優(yōu)點(diǎn)。但是由于水或者乙醇的OH基團(tuán)對(duì)紅外光有強(qiáng)吸收,使得紅外光譜技術(shù)難以檢測(cè)水溶液或者乙醇溶液中低濃度的物質(zhì).二維金屬光子晶體的濾波特性以及表面等離子體效應(yīng),能夠增強(qiáng)待測(cè)樣品的紅外吸收。本文研究了光子晶體對(duì)硝酸根與乙醇紅外吸收特性的影響,主要研究?jī)?nèi)容如下：首先利用嚴(yán)格波耦合法研究了二維金屬鎳光子晶體的紅外光譜特性。通過(guò)模擬計(jì)算,考察了周期、孔徑、鎳膜厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)以及光的入射角對(duì)光子晶體透射特性的影響。模擬計(jì)算結(jié)果表明：光子晶體結(jié)構(gòu)的周期能使共振峰產(chǎn)生紅移、分裂、強(qiáng)度變化等現(xiàn)象。特別地,在周期波長(zhǎng)處,紅外透射光譜會(huì)出現(xiàn)一個(gè)透射極小值；孔徑大小和厚度對(duì)光譜的移動(dòng)影響不大,但是會(huì)對(duì)透射谷的位置和寬度產(chǎn)生影響；光的入射角的增加,也會(huì)使各透射峰產(chǎn)生移動(dòng)、分裂、透射率發(fā)生相應(yīng)變化,而且相應(yīng)地透射谷的位置和寬度也會(huì)改變。在光垂直入射的情況下,實(shí)驗(yàn)中P=10gm的二維金屬鎳光子晶體的紅外透射光譜在1000cm~（-1）、2100cm~（-1）附近都有透射極小值,1500～1600cm~（-1）范圍是透射的極大值。這些結(jié)果與模擬計(jì)算基本一致,對(duì)光子晶體的設(shè)計(jì)有著重要的理論指導(dǎo)意義。其次分別探究了在光子晶體作為光學(xué)濾波器對(duì)紅外光的強(qiáng)度調(diào)控后,硝酸鈉和無(wú)水乙醇的紅外光譜變化。首先探究光子晶體濾波特性對(duì)硝酸鈉的紅外光譜的影響,發(fā)現(xiàn)光子晶體能夠增加1200～1500cm~（-1）范圍的硝酸根反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)的紅外吸收強(qiáng)度。然后探究光子晶體濾波特性對(duì)無(wú)水乙醇的紅外光譜的影響,結(jié)果表明無(wú)水乙醇C-H彎曲振動(dòng)峰(1300～1500cm~（-1）)和伸縮振動(dòng)峰(2800～3000cm~（-1）)的紅外強(qiáng)度均有增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)表明,這種情況下光子晶體作為濾波器對(duì)紅外光起調(diào)控作用,不會(huì)改變硝酸根及無(wú)水乙醇的振動(dòng)模式的振動(dòng)峰位,只增強(qiáng)透射率高的頻段的振動(dòng)模式的紅外吸收。最后研究了光子晶體的表面和孔內(nèi)都存在無(wú)水乙醇時(shí)對(duì)紅外光譜的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這種情況會(huì)改變圓孔內(nèi)介質(zhì)的折射率,會(huì)導(dǎo)致乙醇的紅外透射光譜會(huì)發(fā)生移動(dòng)、分裂,并且會(huì)增加紅外吸收強(qiáng)度。然后測(cè)量無(wú)水乙醇蒸發(fā)的過(guò)程中的紅外光譜,1200cm~（-1）～1500cm~（-1）范圍的C-H的彎曲振動(dòng)峰最先消失,然后依次是3200cm~（-1）的OH伸縮振動(dòng)峰、1050cm~（-1）左右的C-O伸縮振動(dòng)峰,2970cm~（-1）附近的CH3反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰最后消失。證明了光子晶體的濾波特性不僅能夠調(diào)制光強(qiáng)度,還能依據(jù)表面等離子體效應(yīng)選擇性的增強(qiáng)紅外吸收。光子晶體的紅外吸收增強(qiáng)特別是選擇性增強(qiáng)可以提高紅外光譜技術(shù)的檢測(cè)極限,對(duì)檢測(cè)水溶液或者乙醇溶液中低濃度的物質(zhì)具有實(shí)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：光子晶體 紅外吸收增強(qiáng)效應(yīng) 硝酸鈉 乙醇
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：O734;O657.33
【目錄】：

• 摘要5-7
• abstract7-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 紅外光譜技術(shù)11-13
• 1.2 光子晶體簡(jiǎn)介13-15
• 1.3 光子晶體紅外吸收增強(qiáng)效應(yīng)與濾波特性的研究進(jìn)展15-21
• 1.4 論文的選題意義與主要工作安排21-22
• 2 二維金屬鎳光子晶體的紅外光譜特性22-40
• 2.1 光子晶體的紅外透射特性的理論模擬22-35
• 2.1.1 數(shù)值模擬的結(jié)構(gòu)模型22-23
• 2.1.2 數(shù)值計(jì)算方法23-26
• 2.1.3. 模擬結(jié)果26-35
• 2.2 光子晶體的紅外透射特性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果35-38
• 2.2.1 光子晶體的制備和表征35-37
• 2.2.2 光子晶體的紅外光譜特性37-38
• 2.3 本章小結(jié)38-40
• 3 光子晶體對(duì)硝酸鈉紅外吸收光譜的影響40-47
• 3.1 引言40-41
• 3.2 光子晶體濾波后硝酸根的紅外光譜41-44
• 3.3 光子晶體濾波特性對(duì)硝酸根紅外增強(qiáng)的效果44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 4 光子晶體對(duì)無(wú)水乙醇紅外吸收光譜的影響47-60
• 4.1 引言47-48
• 4.2 光子晶體濾波對(duì)無(wú)水乙醇的紅外光譜的影響48-52
• 4.2.1 光子晶體濾波后無(wú)水乙醇的紅外光譜圖48-50
• 4.2.2 光子晶體濾波特性對(duì)無(wú)水乙醇紅外增強(qiáng)的效果50-52
• 4.3 光子晶體圓孔內(nèi)滴加乙醇時(shí)對(duì)紅外光譜的影響52-56
• 4.3.1 光子晶體圓孔內(nèi)滴加乙醇的紅外光譜圖52-54
• 4.3.2 光子晶體圓孔內(nèi)滴加乙醇時(shí)的紅外增強(qiáng)效果54-56
• 4.4 無(wú)水乙醇蒸發(fā)過(guò)程中光子晶體的選擇性紅外吸收增強(qiáng)作用56-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 5 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 論文工作總結(jié)60-61
• 5.2 工作展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-68
• 致謝68-69
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷69
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和研究成果69

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