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组成物理所第一台激光拉曼光谱仪的前史回忆

组成物理所第一台激光拉曼光谱仪的前史回忆

发布时间:2023-04-08 22:09:48 |   作者: 威廉希尔官方下载

  在北京隆重举行。这次大会标志着对“”中遭到严重破坏的科技作业的全面拨乱兴治,我国科技作业总算迎来“复苏的春天”,为科技作业的敞开和变革打开了大门。正值此刻,我正在冶金部钢铁研讨总院磁学研讨室李学东教师的指导下,进行高功用稀土永磁资料研发的结业实践。在实践中,在李教师理论常识与详细制备工艺的教授下,怀着想把资料磁功用做上去的希望,我开端了把书本上学到的根底常识落实到处理详细问题的深化学习中,思索着如何将科学常识落实到自己详细的结业实践的活动中去。经过学习稀土永磁资猜中包含磁结构磁化取向、局域组分涨落和资料缺点在内的微观不均匀性对微观磁性的影响及产生大磁晶各向异性结构的微观机制后,为我优化资料质量供给了厚实的理论根底与规划试验工艺的根据。踏进了我国科学院物理研讨所大门,分配在物理所磁学研讨室的“微波铁氧体磁性研讨组(组)作业”(后改为“布里渊散射与外表增强拉曼散射研讨组”),为我从事磁光光谱技能和光散射光谱的研讨作业奠定了作业根底。

  G.Guntherodt、J.R.Sandercock等国外名师的常识教授与技能点拨,为我做好固体光散射研讨与光谱技能研发打下了坚实的根底。几十年来,在物理所各级领导的支撑和教师、搭档的帮忙下,从对光散射学识一窍不通的外行人逐渐成为一名从事光散射范畴研讨的专业人员。因为各种不同的原因,我的教师们和搭档们先后离开了物理所或离开了这个研讨室,我从1992年起直至退休,不管在暂时担任拉曼与荧光公共试验室作业,到担任构建而且掌管物理所技能部剖析测验部的作业,都是凭仗自己在长期实践作业中堆集的理论与技能才能,带领本部门搭档,在完结共用测验服务的一同,活跃请求包含“973”、“863”、国家严重科学仪器研发项目、国家基金项目、及包含中科院和物理地点内的各类科学研讨与技能研发项目,前进了个人及团队的研讨和研发才能,完结了继续的展开。把剖析测验部建造成了一个测验技能高明,光谱测验设备精巧,协作共用资源共享,为院所科研测验服务、又面向社会敞开的专业测验中心。期间是我冒着巨大的危险和压力,以个人假贷的办法自筹了很多的经费为主,科研经费投入为辅,在晋级改造旧有设备的一同,先后置办了世界上技能指标最先进、测验功用最完全的各类光谱仪,完结了在同一试验室内一同具有完好、先进成套的振荡光谱学方面的专用仪器和相应各种极点条件(低温,电场、磁场和高压)下的丈量附件,如显微/微观共焦光路拉曼散射光谱仪、显微/微观共焦光路布里渊散射光谱、时刻分辩光致发光光谱仪、显微/微观共焦光路的时刻分辩傅里叶变换红外光谱仪等设备,使剖析测验部在共用测验和科研作业方面发挥出了越来越重要的效果,并在国内外享有杰出名誉。一同,我在多年晶体的光学/声学声子和自旋波的光散射光谱学的研讨中,不只把握了拉曼/布里渊散射等的技能,而且对光与物质中各类元激起及它们相互效果规则的知道愈益深化,做出一些有影响的研讨作业。

  本年恰逢第一届全国光散射大会举行和物理学会光散射专业委员会树立四十周年。物理所是国内最早展开光散射研讨的单位之一。在1980年7月中科院与西德马普学会联合举行的“固体物理与能谱”暑期学习班期间,以张鹏翔教师为主,联合全国相关科研单位专业活跃分子,发起了树立专门的全国性专业学术安排和举行全国学术交流大会的主张,以此推进我国光散射作业的继续展开。那时我作为张鹏翔教师的帮手,参加准备

  了第一届全国光散射大会(简称厦门会议)至第六届全国光散射大会(简称黄山会议)有关的事务性作业。期间我也有幸结识了一些值得我一辈子学习和讨教的教师们,更见证了咱们对作业的酷爱,以及有愿望、能坚持的科学精力。在1981年7月22日和1981年10月19日,别离在物理所举行了“第一届全国光散射大会”第一次和第2次准备会,树立以中科院物理研讨所所长管惟炎院士为组长,厦门大学副校长蔡启瑞院士为副组长的10人会议领导小组,决议由厦门大学主办“第一届全国光散射大会”。大会于1981年12月19日至25日在厦门鼓浪屿宾馆顺畅举行,经与会整体代表的主张和充沛的酝酿后,形成了树立第一届光散射专业委员会的成员名单和相应的规章。1982年,我国物理学会和我国科学技能协会同意此项提议。由闻名物理学家、中科院半导体研讨所所长黄昆院士出任第一届我国物理学会光散射专业委员会主任委员,中科院物理所张鹏翔任第一任秘书长。张鹏翔教师连任第二届专业委员会秘书长和第三届专业委员会副主任。刘玉龙任第五届、第六届专业委员会秘书长,第七届专业委员会主任。刘玉龙别离帮忙以第五届专业委员会主任委员田中群院士、第六届专业委员会主任委员李灿院士为首的专业委员会,与四川大学龚敏教授和杨经国教授为主的《光散射学报》编辑部一同尽力猛进,在原有办报的根底上,除在争夺添加稿源和前进论文质量上下功夫外,还狠抓前进学报的出书质量,在整体光散射同仁们的尽力下,终究在2008年将《光散射学报》带进北京大学图书馆的“中文中心期刊”体系。

  那国家百废待兴之时,人才的缺少是影响我国科学技能展开的最大阻止。因而,中科院和物理所领导为加强院、所科研人员的根底科学研讨水平,举行了各类专业理论与试验学习班。我有幸参加了物理地点1979年春天举行的“固体根底理论与元激起”学习班和1980年7月中科院与西德马普学会联合举行的“固体物理与能谱”暑期学习班。其间触及教授晶格(分子)振荡理论与试验内容的教师,别离是中科院物理所的顾根源教师、德国科隆大学第二物理所的W.Dieterrich教授和G.gunterodt教授。是这几位拉曼散射范畴中的长辈把我带进入了晶格(分子)和固体元激及它们相互效果光谱学这个其时在国内还算比较新的常识范畴。这几位教授广博的固体物理和元激起理论科学常识、开阔的学术研讨视界、深沉厚实的数理化常识功底、及精深的试验技能,都体现在使用新的科学仪器展开前沿科学研讨成果上,让我大开眼界,收获颇丰。学习期间,我常常主意向教师们讨教和发问,取得了他们热心的帮忙和鼓舞。

  教授向我介绍了他讲课内容首要源于由W. Hayes等人编撰的《ScatteringofLight by Crystals》专著,而且逼真地劝诫我想当专业学者的话,它是一本值得必读和读懂的专著之一。顾根源教师把他自己编写的《固体光散射》的讲义赠送给了我,日后又将他掌管翻译英国科学家D.A. Long教授编撰的《Raman Spectroscopy》原著的中文版书本赠送给我了。这些教授尤其是顾根源教授,都成为我光散射研讨作业跋涉中的良师益友。他们教授的常识结晶和赠送的讲义与书本,一向是我在研讨作业中探究科学常识和求解问题的源泉之一(见图1)。教师们的教导和帮忙使我清楚的知道到,尽管光散射是一个老学科,但随同现代科学技能的展开,既能够改造办法,又能够拓展学科而可获继续展开的学识与技能,其未来展开和理论影响,以及有用价值尚不可估量。这些要素奠定了我想在光散射科学研讨的道路上寻觅展开方向的时机,但也了解展开试验科学研讨取得研讨成果与需求有相应先进的科学仪器密不可分的道理。据了解,从20世纪70年代初期,物理所多个研讨室均提出进口拉曼光谱仪的要求,但受各种要素所限,一向未能如愿。其时为也曾为所内不具备展开根底性光散射试验的条件而堕入困惑和苦楚中。

  世纪70年代末,因张鹏翔教师在德国马普金属研讨所做访问学者时,曾有过布里渊散射研讨的阅历,并首要进行了金属非晶态中的自旋波和声子的布里渊散射研讨,研讨成果遭到科学界的重视和好评。他作为学有所成的中青年科研主干而取得优先展开的时机。在1980年8月,张鹏翔研讨组取得一台东德蔡司光学仪器公司制作的双光栅单色仪(GDM-1000),这为组成拉曼光谱仪供给了必不可少的中心部件。其时我心中呈现的那种如获至珍的高兴,真的是不能用言语来表达的。以张鹏翔教师为组长,王焕元、刘玉龙和曹克定3人为组员,树立了用GDM-1000为首要中心部件的拉曼光谱仪的研发小组。考虑到许多固体拉曼光谱研讨需求在不同的物理环境下进行,对增设变温、磁场、电场,和加压设备提出了要求。因而,除组成拉曼光谱仪需求五大部件外,还将树立相应的低温/高温、磁场/电场,和高压设备进行了作业部署,根据专业、年纪、和职责的分工,小组成员的详细分工如下:刘玉龙详细担任:1)搜集散射散射光的样品台规划和加工;2)激光器置办、激光器架与光学转化架的规划与加工;3)用于光散射丈量的低温杜瓦改造与安放架及电场、磁场设备规划加工与安放;4)探测器中光电倍增管(PMT)的制冷腔体规划与加工,及其给GDM-1000配用光子计数器体系的调试。曹克定详细担任:1)放置整套光谱仪刚性渠道的规划与加工;2)给PMT腔体制冷电源与控温体系的规划与加工;3)低温杜瓦瓶的变温控温电源、及电场/磁场操控电源的规划和加工。张鹏翔和王焕元参加光谱仪整机集成调试而且担任光谱仪技能指标的检验,及试验研讨内容。我从一个连拉曼光谱仪容貌都没有见过的外行人,开端只能从调研的文献中看图解,去了解和解析搜集散射光光路的原理,及其各部件和元件的效果和要求和功用。咱们是从事磁性资料与特性的研讨组,简直就没有任何光学设备和元件,我开端到所内不同研讨室,尤其是光学研讨室中去搜集不同焦长、不同直径的单透镜,和不同孔径比的复合透镜组、偏振片和大巨细小的反射镜。当年也没有像现在有不同品种、标准完全的精密光学调理架可买,而是使用他人剩余的,闲置不用的各种光学支架来安装各种光学元件。用大把的“娃娃泥”别离把复合透镜组、单透镜、反射镜、和偏振片沾黏到各类不同的光学支架上,起到固定效果。使用简略的几许光学成像原理常识,花费大约三个月的时刻,一套简易、有用的可做背向散射、直角散射装备的拉曼散射光搜集体系开端建成。这是我入职后第一次经过图纸规划变成组成拉曼光谱仪上的中心部件之一。再有将本来只能把样品泡在液氦(4.2K)做低温核磁共振丈量的玻璃杜瓦瓶,经过再规划一个正方形柱状石英管,用于阻隔样品与液氦直接浸泡而不能变温。在放置样品的部位加装了加热电热丝,经过操控电流巨细完结了对样品从4.2K-300K的变温。以此类推,用试验室或研讨所已有的设备,经过恰当的改造,咱们仅用半年左右的时刻,成功组成了物理所第一台装备了二个激光激起波长(氦镉激光器-441nm,氦氖激光器-633nm),及带有变温操控(4.2K-300K)、和磁场操控(0-0.7T)、电压操控(0-3kV)设备,及可做两种散射装备的激光拉曼光谱仪体系。这台激光拉曼散射光谱仪的组成成功,为物理所固体拉曼散射和外表增强拉曼散射(SERS)试验研讨拉开了帷幕,许多样品的拉曼光谱试验研讨都是从这台激光拉曼光谱仪开端的(见图2)。

  ,做出的试验成果在其时算有较高研讨水平的。例如,1981年,我参加了由王焕元、张鹏翔和庞玉璋为主的SERS试验研讨,观测到电化学池中不同粗糙度的电极外表与在施加不同电压下外表吸附吡啶分子而增强的拉曼散射光谱。这是我国首例有关SERS的研讨报告。由此,在物理所拓荒了一个新的光散射研讨范畴。在1988年前,本研讨组有关SERS的研讨取得国家发明专利1项,在国内外SCI学术刊物上宣布了80篇论文,并为国内外同行所引证。外表增强拉曼散射的机制和使用研讨项目取得1989年中科院自然科学三等奖。其间获奖的大部分试验数据是在这台光谱仪上取得的。别的,本研讨组许多晶体的声子和电子的拉曼散射试验均在这台光谱仪上完结,如掺杂系列的石榴石晶体(YIG,Bi-YIG,In-BCVIG,GGG,),取得了有意义的成果。

  -LiIO3单晶的拉曼散射研讨时,首要发现当沿晶体的c轴加静电场时,除了-LiIO3单晶的拉曼形式外,还呈现了一个随施加电场强度而呈现的拉曼形式,也称“串线”,该峰强度随电场而改动。经过理论剖析以为,这是因为离子输运引起的空间电荷涨落,使-LiIO3极化率张量和拉曼张量主轴方向产生涨落所造成的。

  1988年前,张鹏翔等其他教师使用这台光谱仪,培育了本所,以及与外单位联合相关SERS研讨的硕士和博士研讨生约20余人,当年培育的学生有的现已成为国内光散射研讨范畴的主干人物。

  从我开端参加组成物理所第一台拉曼光谱仪至今,四十多年现已过去了。当年自己刚从事光散射研讨和技能作业不久,对拉曼散射原理及在研讨固体物理和元激起使用的知道和了解不深。前期展开拉曼散射试验是介入教师们的研讨课题,是他们带着我边干边学,这为我在固体的拉曼光谱研讨方面的前进打下了杰出的根底。在组成光谱仪的学习与实践的过程中,我也领会了先进的科研仪器对固体物理及资料学根底研讨的重要效果,学会了独立思考寻觅重要科学识题和处理问题的才能

  ,写下了很多的试验剖析、技能改善的总结和主张(见图3),树立了要加强培育自己独立科研作业的决计,也进一步了解了耐性、缓慢、坚持、少数、精密、极致的工匠精力,一同加深了对试验技能研讨的爱好和热心,更坚决了要使用好光谱仪现有功用和功用,及展开新的高端仪器用于科学研讨作业的决计。

  全部浮光掠影。四十年的失利与成功,四十年的痛苦与欢喜,四十年读过的书,走过的路,遇到的人,做过的事,这些都决议了我的人生视界,也构成了我自己勤奋好学、吃苦耐劳、热心助人、结壮干事、淡漠功利、从容不迫,永不作假的人生格式。

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