海水中极低浓度营养盐在线测量仪

设计了海水中极低浓度营养盐在线测量仪,测量方法采用吸收光度法。采用长光程液芯波导作为样品池,光信号由光纤收集、光谱仪分光。线阵CCD探测器测量样品吸光度,可以实现多种营养要素的快速检测。检测极限达到了0.2 nmol/dm3;分液泵、注射泵、电磁阀及过滤网等构成了现场自动进样系统;电子学系统由PC104工控机、CCD数据采集卡及自动进样控制电路组成,实现了水样的提取及在线过滤、样品与试剂的精密配比和混合反应以及光谱测量及分析的自动化。该仪器不仅可用来作为剖面测量,而且也可用于定点长时间序列测量。     

采用长光程差分吸收光谱技术(LP-DOAS)的中红外痕量一氧化碳检测仪

一氧化碳作为一种危险的开采排放气体,在复杂的井下环境中极易累积,对矿工生命安全造成严重威胁。介绍了一种紧凑型一氧化碳检测仪,该仪器采用激发波长为4.65μm的量子级联激光器作为光源,配合中红外碲镉汞光电探测器与光程长度12m的紧凑型多次反射气室,实现了对痕量一氧化碳气体的检测。自主设计的新型高速光电信号采集系统解决了应用商业示波器造成的信号链阻抗失配的问题。这一新系统的采样带宽为400MHz,采样频率1GSPS,垂直分辨率达到12bit,有效的提高了检测仪的灵敏度与集成度。该仪器采用长光程差分吸收光谱法,通过比较实测光谱与进行Voigt展宽的理论光谱之间的残差得出此检测仪的检测下限为108×10-9。检测仪的测量误差有非平稳,慢时变的特点。根据这一特点我们采用阿伦方差对气体检测仪检测灵敏度进行了估计,经过约40s方差曲线达到极小值,此时阿伦方差值为61×10-9。在2h的稳定性测试中,检测仪稳定度达到2.1×10-3,在长达12h的稳定性测试中,检测仪的稳定度依然可以达到1.7×10-2。此仪器具有较高的灵活性,通过更换不同激射波长的激光器可以实现对多种气体的痕量检测。     

基于微机电系统红外光源的长光程气体检测

针对红外气体传感器对光源的要求,选用了一种宽波长、高调制频率、低功耗的小体积微机电系统(micro-electro-mechanic system, MEMS)红外光源作为辐射源,其各项性能均能很好的满足红外传感系统对于光源的要求。由于其面光源的朗伯辐射特性,整形之后的红外光数值孔径仍然很大,采用传统的长光程气室结构很难实现长光程从而提高系统的检测灵敏度。本文结合双波长单光路的差分检测方法,设计了一种基于积分球特性的吸收气室,有效地解决了MEMS红外光源在高灵敏度气体检测应用中难于实现长光程的问题;并运用光在传输过程中光通量守恒的原理,推导了此积分球吸收气室的等效光程,解决了积分球气室等效光程计算的难题;同时采用FPGA主控芯片对MEMS红外光源进行高频调制并处理探测器的输出信号,使得外围电路的设计更加简单、灵活。设计中,使用直径为5 cm的积分球吸收气室便可实现166.7 cm的等效光程,研究结果显示系统可测得的最小甲烷浓度达0.001×10-6,极大地提高了红外检测系统的灵敏度。     

基于激光吸收光谱开放式长光程的空气中甲烷在线监测及分析

研制了一套基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的开放式长光程甲烷(CH4)浓度实时监测系统,系统采用波长调制和二次谐波探测相结合,并利用光强归一化的方法消除光强波动对测量结果产生的影响,实验证明采用消除光强波动的方法后使测量结果的误差小于2%.然后利用该系统在往返750 m的光程上,对合肥市董铺岛进行了为期1周的大气CH4浓度测量.测量结果表明董铺岛CH4浓度有明显的H变化趋势,白天浓度低,夜间浓度高,日平均浓度(1.8～3.4)×10-6,H最小值(1.8～2.2)× 10-6 ,日最大值(3.0～3.4)×10-6.通过分析,可实现1～2 km范围的空气中CH4浓度的实时在线监测,为生态系统的区域排放通量监测提供了有效的方法,也为卫星遥感提供了可行的地面校准方法.     

生物组织单光程光谱技术的理论研究

高灵敏度光谱检测技术在临床诊疗和组织光学参数测量中具有极其重要的意义。文章提出了一种差分调制激光光谱技术,将经过生物组织后的散射光与参考光的光程差转换为光谱信号的频率特征,通过相敏检测技术将不同频率的信号进行分离,从而实现生物组织散射光的光程分离。文章分析了差分调制激光光谱的机理及信号的谱特征,并基于文献中的生物组织散射光的光程分布,从理论上讨论了差拍信号的谱特征,即光源调制速率一定时,光谱信号中的主频成分位置只与散射光和参考光的光程差有关;生物组织对光信号的衰减系数会影响光谱信号中频率成分的能量强度分布。分析结果表明,差分调制激光光谱能对生物组织的光谱信号进行光程分离,从而实现生物组织的单光程光谱检测。     

一种植物叶片生化成分光谱无损检测的光程长校正方法

利用可见/近红外光谱分析技术定量分析叶片生化参数含量时,由光散射效应和叶片厚度等引起的样本间光程长差异会影响校正模型的预测精度。文章提出了一种改进的扩展多元散射校正(EMSC)光程长方法,利用差谱矩阵的主成分代替物质纯谱,对实测光谱精确建模,根据实际需要,减去相应干扰因子,得到校正光谱。选择叶绿素含量基本相同,厚度不同的16个叶片样本以及叶绿素含量和厚度均不同的32个样本分别使用改进的EMSC方法校正,对处理前后光谱变异系数和主成分贡献率进行比较和分析,并比较了预处理前后的模型预测精度。结果表明,采用改进的EMSC预处理方法能够有效地校正光散射效应和叶片厚度差异导致的光程长差异引起的光谱误差,增强光谱数据对浓度的灵敏度,可提高预测模型的精度。     

动态光谱检测中血液散射对等效光程长变化的影响

动态光谱无创动脉血液成分检测方法,从原理上可以去除皮肤等因素带来的个体差异的影响。在使用该方法时,需要考虑血液散射的影响。采用蒙特卡罗模拟仿真方法,对人体指端脉动动脉血液的散射引起的等效光程长变化程度进行了研究,从误差分析的角度对通过动态光谱法测量血液成分浓度的下限进行了评估。     

CDOM走航式测量仪的设计与应用

海水中的有色溶解有机物(CDOM)对海洋生态系统具有重要影响。针对当前CDOM测量的问题,基于Teflon AF 液芯波导(LWCC/LCW)技术,设计了一套全自动CDOM走航式测量仪。该仪器具有光程可调、测量动态范围广、灵敏度高等特点,适合于各类水体。其过滤和进样系统,实现了水样的自动过滤、进样和样品池清洗。基于LabVIEW语言开发的软件控制平台,可高效地控制仪器的运行状态和数据(光谱数据、GPS数据及海水温盐数据)的采集。通过对照实验和现场海上测试,证实了测量数据的可靠性和仪器的稳定性。     

水质砷自动分析仪比对实验方法的探讨

探讨了砷自动分析仪与原子荧光法测定的实验方法,用水样相对误差绝对值的平均值（A值）和t检验两种方法对比对结果进行了判断。找出了9项环境保护行业标准之外的自动分析仪,在实际工作中比较切实可行的比对实验的方法。     

白光下液晶器件光程差分布的测试与单色光验证

提出了把液晶波片作为电控补偿器,使用偏光显微镜的白光照射条件下测试液晶器件光程差二维分布的方法,建立了液晶器件在正交偏光下测试二维光程差分布的验证系统。使用该系统测试了液晶电控波片的光程差分布,将测试数据与传统的1/4波片法的测试结果进行了标定,误差在3%以内。在此基础上,使用上述系统完成了液晶光楔、紫外光寻址的透过式液晶空间光调制器二维光程差分布的测试,得到了二者的电控二维光程差分布规律。该方法的进一步优化,还可以用于液晶光学相控阵列的测试。研究意义在于,可以用偏光显微镜自带的白光照明系统来测试电控液晶器件在多个波长,包括近红外波段下光程差二维分布的显微结构,用于液晶光学相控阵列的驱动电压非线性校正、相位凹陷与回程区检测,还可用于液晶空间光调制器的光学寻址伽马校正等方面。     

Determination of Lead in MIBK Extracts Using a Modified Long Path Atomic Absorption Cell

A long path atomic absorption cell has been modified to achieve high sensitvity in the determination of lead after MIBK extraction. This was achieved by using thermal insulation of the absorption cell and positioning the burner at an optimum angle. Insertion of rings inside the cell and oxygen supply line reduced the background noise to a low level while producing high sensitivities. This resulted in a marked improvement in detection limits for some metals in aqueous solution.     

长程差分吸收光谱技术气体浓度反演误差的定量估计

长程差分吸收光谱法(LP-DOAS)是基于最小二乘原理来反演大气痕量气体浓度的。LP-DOAS能对痕量气体进行高灵敏的测量,但是还没有统计的方法定量确定LP-DOAS反演误差。痕量气体的吸收通常很弱,外来影响因素决定了检测限和测量精度,其被误当做真正的吸收,增加了没有统计特性的噪声到残差中,导致最小二乘拟合误差(err(LSQ))有一个明显的误估计。研究采用蒙特卡罗方法,通过残差的循环移位定量确定差分吸收光谱法反演气体浓度的误差。实验结果表明,蒙特卡罗方法可以定量估计差分吸收光谱法反演误差,误估计因子为1.13,而err(LSQ)为3.12。     

淡水和海水养殖珍珠的微量元素特征

珍珠中的微量元素有其特征规律及作用。前人很早就关注到淡水珍珠和海水珍珠微量元素特征的差异,但限于测试技术及分析方法,测出的微量元素种类相当有限,并且对测试结果也缺乏深入分析。电感耦合等离子体质谱议(ICP-MS)具有检测能力高, 速度快,可同时测试多种痕量及超痕量元素。采用ICP-MS对淡水和海水养殖珍珠的微量元素进行测定,并通过数据处理方法分析, 对比。结果表明：(1) 珍珠中含量较高的微量元素种类(Sr, Zn, Ni, Ba, Mn, Cr, Cu, Pb, Ti, Co, Ce, Zr, La, Rb)大致相同,但淡水养殖珍珠的微量元素总量明显少于海水养殖珍珠;(2) 淡水养殖珍珠的微量元素含量较为规律,具有较为固定的含量序列,即Sr>Mn>Ba>Ni>Cr>Pb;而海水养殖珍珠的微量元素含量差异较大,除了各样品都最富集Sr元素外,没有明显的含量顺序;(3) 珍珠中某些微量元素之间存在显著相关性。结论对养殖珍珠的环境指示, 养殖技术, 鉴定,以及综合开发利用具有一定的指导意义。     

直接测汞仪测定中药煎制前后的汞含量及溶出率

模拟传统煎药方式,制备中药水煎液,建立了直接测汞仪测定5种药材及其水煎液中Hg含量的方法,研究并优化了直接测汞仪的各项技术参数。检出限0.0032ng,精密度在0.58%—1.10%之间,药材水煎液加标回收率在99.3%—101.8%之间,煎煮前后药材重金属溶出率0—21.43%,表明中药煎煮过程重金属元素不易溶出。方法解决了样品前处理过程中汞的损失问题,并大大缩短了汞的检测时间,用于中药中汞含量测定,结果满意。     

有机栽培芹菜和普通栽培芹菜的矿物元素与营养物质含量比较研究

采用电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)法对来自有机生产体系和常规生产体系芹菜的Ca,Mg,K,Zn,Fe,Mn等必需元素和Cu,Cd和Pb等重金属元素含量进行了测定,同时对水分含量、总可溶性固形物、可溶性总糖、维生素C等含量进行了测定,发现有机栽培芹菜中K和Zn的含量较普通栽培芹菜分别显著高出70.22%和47.93%,差异显著(α=0.05);两种芹菜中Ca,Mg,Fe的含量差异不显著;有机栽培芹菜中Mn的含量较普通栽培芹菜显著低47.24%;两种芹菜中有害重金属Cu,Pb,Cd的含量差异不显著,且含量低于国标中规定的蔬菜Cu,Pb,Cd的含量;有机栽培芹菜与普通栽培芹菜水分含量、可溶性固形物含量无显著性差异,而有机栽培芹菜可溶性糖含量高出55.04%,维生素C的含量高出118.18%,差异显著。通过研究两种芹菜营养成分和矿物元素含量的不同,为有机栽培与常规栽培蔬菜的品质和安全性比较提供了有价值的参考。     

有机和常规种植条件下樱桃番茄的营养物质含量与矿物元素ICP-AES分析

近年来随着一系列食品安全事件的发生,人们越来越关注食品安全问题。有机食品被认为是一种安全和有益于环保的食品,需求量逐年增加。采用电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)法对有机樱桃番茄和常规生产的樱桃番茄的Ca,Mg,K,Zn,Fe,Mn等必需元素和Cu,Cd和Pb等重金属元素含量进行了测定,同时对水分含量、总可溶性固形物、可溶性总糖、维生素C等含量进行了测定。结果发现有机栽培番茄中K、Ca和Zn的含量较常规栽培的分别高出4.52%,129.81%和65.43%,Mn的含量较常规栽培番茄低11.22%差异显著(α=0.05)。有机番茄中有益金属Mg,Fe与有害重金属Cu,Pb,Cd的含量与常规栽培的差异都不显著。有机栽培与常规栽培的番茄中可溶性糖、维生素C的含量亦都没有显著差异, 但可溶性固形物、可溶性蛋白含量显著高于常规栽培的番茄。本文通过研究两种樱桃番茄营养成分和矿物元素含量的不同,为有机蔬菜的品质和安全性提供理论数据。     

秦巴山区汉中中药材姜黄中无机元素的测定

用ICP-AES测定陕西汉中市中药姜黄中的2种常量营养性元素(钙、镁)和5种微量元素(铜、铬、铁、锌、锰)含量.钙6010.5μg·g-1、镁6250.1μg · g-1、铜18.8μg·g-1、铬4.2μg·g-1、铁331.8μg·g-1、锌208.6μg·g-1、锰477.4μg·g-1,加标回收率均在96.4％...     

液主光纤吸光度增幅倍率和减幅效应机理

本文应用光纤理论研究了液心光纤吸光度增幅倍率与减幅效应机理,并与实验结果进行比较,证实了它们的产生机理均源于光在液心光纤中的散射与传播方式,主要由样品与溶剂的散射特性所决定。     

Classification of Phase Transitions and Ensemble Inequivalence, in Systems with Long Range Interactions

Systems with long range interactions in general are not additive, which can lead to an inequivalence of the microcanonical and canonical ensembles. The microcanonical ensemble may show richer behavior than the canonical one, including negative specific heats and other non-common behaviors. We propose a classification of microcanonical phase transitions, of their link to canonical ones, and of the possible situations of ensemble inequivalence. We discuss previously observed phase transitions and inequivalence in self-gravitating, two-dimensional fluid dynamics and non-neutral plasmas. We note a number of generic situations that have not yet been observed in such systems.