用激光解吸附电离法对三甲苯生成二次有机气溶粒子的分析

利用实验室烟雾腔,在不同的实验条件下研究了由羟基启动的三甲苯光氧化反应所产生的二次有机气溶胶,采用激光解吸附技术和气溶胶飞行时间质谱仪测量了产物的化学组分和粒子的粒径分布。结果表明:随着反应物三甲苯浓度的增加,所生成的二次有机气溶胶粒子数量增多;随着反应时间的延长,生成的粒子数目也增加,但是反应到一段时间后,检测到的粒子数目几乎保持不变;光照强度的增加有利于二次有机气溶胶的生成;通过对产物的化学成分分析,说明了在二次有机光氧化产物中粒子相产物主要是芳香的环保留产物、非芳香环保留产物和环断裂产物。     

用激光解吸附电离飞行时间质谱法检测悬浮土壤颗粒物

在自行研制的气溶胶飞行时间激光质谱仪(ATOFLMS)上实时探测单个悬浮土壤颗粒的粒径和化学成分。利用双束连续激光对单个粒子的空气动力学粒径进行测量,并用266 nm的Nd∶YAG激光器对气溶胶单粒子进行解吸附电离作用,产物离子通过飞行时间质谱仪的无场漂移区后完成单粒子化学成分的检测。本实验中使用了4个不同地区的土壤样本,在实验室内对分析的样本进行预处理和再悬浮,通过导管引入ATOFLMS进行测量,得到大量单粒子的粒径和质谱数据。发现在众多的单粒子的阳离子质谱中,金属成分以地壳元素(Fe, K, Al, Ca)为主,在其他阳离子质谱中包含了Mg和Na等。对悬浮土壤粒子的粒径进行实时检测的结果表明这些粒子多以粗粒子为主, 粒径主要集中在1～2 μm。实验结果表明该仪器在大气气溶胶环境监测及相关研究领域具有重要的实用价值。     

用气溶胶飞行时间质谱实时探测甲苯光氧化产生的单个二次有机气溶胶粒子

在烟雾腔内, 用紫外光照射甲苯、亚硝酸甲酯、一氧化氮和空气的混合物, 可以启动甲苯和羟基自由基(OH·)的光氧化反应和一系列的后续反应, 产生非挥发性和半挥发性有机化合物. 半挥发性有机化合物可以在气态和粒子态之间进行分配, 产生二次有机气溶胶粒子. 用自制的气溶胶飞行时间质谱仪, 快速、实时测量这些粒子的尺度、它们的分子成分和直径分布.     

Sub-Rayleigh imaging via undersampling scanning based on sparsity constraints

We demonstrate that, by undersampling scanning object with a reconstruction algorithm related to compressed sensing, an image with the resolution exceeding the finest resolution defined by the numerical aperture of the system can be obtained. Experimental results show that the measurements needed to achieve sub-Rayleigh resolution enhancement can be less than 10% of the pixels of the object. This method offers a general approach applicable to point-by-point illumination super-resolution techniques.     

基质与分析物的摩尔比和激光能量对分析物离子信号的影响

A method of aerosol introduction for matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) is described. The aerosol particles containing matrix and analyte enter directly into the aerosol time-of-flight mass spectrometer (ATOFMS) at atmospheric pressure. The scattered light signals from the aerosol particles are collected by a photomultiplier tube (PMT) and are passed on to an external electronic timing circuit, which determines particle size and is used to trigger a 266 nm pulsed Nd:YAG laser. The aerosol MALDI mass spectra and aerodynamic diameter of single particles can be obtained in real-time. Compared with other methods of liquid sample introduction, this method realizes detection of single particles and, more importantly, the sample consumption is lower. The effects of matrix-to-analyte ratio and laser pulse energy on analyte ion yield are examined. The optimal matrix-to-analyte ratio and laser energy are 50-110:1 and 200-400 μJ respectively.     

用自组织特征映射神经网络对飞行时间质谱采集的大气气溶胶单粒子进行分类

气溶胶飞行时间质谱仪(ATOFMS)在对气溶胶粒子的测量过程中,产生大量包含单粒子化学成分和粒径信息的数据。本研究采用具备矢量量化与数据降维能力的自组织特征映射网络(SOM),对自制的气溶胶飞行时间质谱仪24 h采集到的室内大气气溶胶质谱数据进行聚类分析。获得"含钙"、"盐类和二次气溶胶"、"二次颗粒"、"有机胺"、"富含钾有机物"、"无机盐"和"土壤"等20类颗粒。相比于其它聚类方法,SOM可进行可视化分析,对神经元进行再次聚类,聚类中心多。这些分类信息将有助于评估气溶胶粒子的反应和毒性,以及鉴别气溶胶粒子的起源。     

利用基质抑制效应检测小质量的气溶胶粒子

研究了气溶胶粒子的基质辅助激光解吸附电离质谱，在基质对分析物的摩尔比较高时，同时出现了基质和分析物离子峰；在基质对分析物的摩尔比低于5：1时，出现了基质抑制效应。基质抑制效应可以产生高质量的质谱，即：质谱中分析物信号较强，基质信号很弱或者消失。因此，利用基质抑制效应，可以检测低分子量的分析物。     

嵌埋式纳米钌基催化剂的制备及其催化水煤气变换反应的性能

 采用溶胶法制备了平均粒径为4.9 nm的RuO2溶胶,然后以镁铝尖晶石为载体,用一步沉淀法制备了嵌埋式纳米Ru基水煤气变换反应催化剂. 利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜和粉末X射线衍射等技术对样品进行了表征. 结果表明, Ru纳米粒子均匀分散在载体内部,催化反应活性中心通过载体上形成的细微孔道与反应物接触. 向催化剂中添加适量的K2O和La2O3助剂可以有效地提高其催化活性.     

基于模糊聚类算法的苯系物二次有机气溶胶质谱数据分析

OH自由基启动苯系物光氧化形成的二次有机气溶胶能够影响气候变化,降低大气能见度,危害人类健康。我们实验室自行研制的气溶胶飞行时间质谱仪能够用于二次有机气溶胶的实时检测研究。该仪器在检测过程中产生大量的实验数据,对这些数据快速、自动处理并提取有价值的信息是整机系统的关键之一。本文介绍模糊聚类算法在苯系物二次有机气溶胶单粒子聚类分析中的成功运用。利用该算法对OH自由基启动1,3,5-三甲苯光氧化形成的二次有机气溶胶单粒子质谱数据进行了聚类分析,在得到的五个聚类中包含了芳香醛、酚类化合物、硝基酚和羧酸等重要的光氧化产物,为研究苯系物光氧化机理提供了新的信息。     

基于自适应共振神经网络的单粒子激光电离质谱数据分析

气溶胶激光飞行时间质谱仪(ALUOFMS)可以在线地对气溶胶单粒子进行物理和化学特性分析,利用双束连续激光对单个粒子的空气动力学粒径进行测量,并通过飞行时间完成单粒子化学成分的检测。该仪器在运行过程中将产生海量的实验数据,对这些数据快速、自动处理并提取有价值的信息是整机系统的关键之一。文章介绍了基于神经网络的自适应共振算法(ART-2a)在随机混和的氯化钠、氯化钙、邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)和2,5二羟基苯甲酸(DHB)气溶胶单粒子聚类分析中的成功运用。同以往的质谱分析方法相比,ART-2a可以实现对任意多和任意复杂的输入模式进行自组织,自适应和自稳定的快速识别,更有利于质谱数据的分析。实验结果表明,当警戒值为0.40,学习速率为0.05以及迭代次数为6时,ART-2a可以成功地对这四种物质进行分类,同时得到4类物质的聚类中心,每类的聚类中心都能很好的代表该类物质的特征。