石英增強光熱光譜技術研究

《石英增強光熱光譜技術研究》是依託山西大學，由董磊擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：石英增強光熱光譜技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：董磊
• 依託單位：山西大學

項目摘要

該項目探求發展一種全新的光熱光譜探測技術——石英增強光熱光譜技術。該技術以熱波敏感材料製作的熱波探測器作為中介，使用音叉式石英晶振作為機械共振增強器和壓電轉換器，對熱波探測器吸收熱波後產生的周期形變進行放大增強，再通過其壓電效應轉化為可測量的電信號。它巧妙避開音叉式石英晶振對熱波回響靈敏度不高的劣勢，充分利用音叉式石英晶振在振動上具有高品質因數和高頻率的特點，獲取比傳統技術更低的探測噪聲，提高探測靈敏度。這種技術作為現有石英增強光聲光譜技術的姊妹技術，能夠與其形成互補，完成當前石英增強光聲光譜技術所不能實現的低壓氣體探測、亞都卜勒光譜測量、固體及遠程遙感探測等，極大的擴展了基於音叉式石英晶振探測技術的套用領域及範圍。申請者希望通過發展本創新技術，不僅為原子分子物理研究者提供一種新的探測手段，而且為固體探測和遙感探測技術另闢蹊徑。這些研究對於促進紅外光譜探測技術的發展具有非常重要的意義。

結題摘要

光聲光譜是一種高靈敏的光學探測技術，但在實際套用中存在一些限制，例如：不能實現低壓氣體探測、亞都卜勒光譜測量、固體及遠程遙感探測等。該項目探求發展一種全新的光熱光譜探測技術——石英增強光熱光譜技術。該技術以熱波敏感材料製作的熱波探測器作為中介，使用音叉式石英晶振作為機械共振增強器和壓電轉換器，對熱波探測器吸收熱波後產生的周期形變進行放大增強，再通過其壓電效應轉化為可測量的電信號。它巧妙避開音叉式石英晶振對熱波回響靈敏度不高的劣勢，充分利用音叉式石英晶振在振動上具有高品質因數和高頻率的特點，獲取比傳統技術更低的探測噪聲，提高探測靈敏度。項目從音叉式石英晶振的設計、熱波探測材料的選擇、熱波與音叉式石英晶振高效耦合方法、感測模組結構設計與最佳化、相關感測器研究這幾個方面開展相關研究。通過發展第三代音叉式石英晶振並結合選擇的合適熱波探測材料，設計了兩種石英增強光熱光譜探測模組，從而完成了幾種痕量氣體、固體感測器的研究。這種技術作為現有石英增強光聲光譜技術的姊妹技術，能夠與其形成互補，極大的擴展了基於音叉式石英晶振探測技術的套用領域及範圍。該項目共發表SCI論文52篇，其中Top一區9篇，Top二區16篇，二區2篇，在國際著名期刊《Nature Communications》和《Applied Physics Reviews》各發文一篇；共申請國內發明專利10項，美國專利1項，其中已授權發明專利5項，兩項專利在山東惠工電氣有限公司實施了技術轉化；參加國內外會議25人次，其中特約報告8次；畢業碩士生2名，博士生2名，其中一人博士畢業論文被選為“2017年度全國光學優秀博士學位論文”；項目團隊破格晉升教授1人，獲“山西省中青年拔尖創新人才”1人，獲青年三晉學者1人，入選“三晉英才”2人；團隊獲山西省高等學校優秀成果獎（科學技術）技術發明一等獎1項，山西省高校傑出成就獎1項，太原市自然科學優秀學術論文一等獎1項。