核科学百年讲座第八讲核科学技术在农业领域的应用

主要介绍核辐射和核示踪技术在农业生产中的应用，简单介绍我国核农业发展情况．核辐射农业应用分小节介绍辐射育种、昆虫辐射不育、食品辐射储藏保鲜与低剂量辐射刺激生物生长几个方面的基本原理、发展历史和它们在农业生产中的应用．核示踪农业应用简单介绍核示踪技术在土壤和肥料科学以及与农业相关的植物学、动物学、生物技术等领域的应用．     

无损检测技术在水果品质评价中的应用

介绍了声、光、电、射线等物理学技术在水果品质无损评价NDE(nondestructive evaluation)中的应用，分析了这些技术在水果生产、分选、采后加工等过程中的应用价值，指出必须加强无损评价技术在果品品质评价方面的应用，以物理学高新技术的发展推动农业经济的持续发展．     

现代物理技术在IPM植保中的防控机理及应用研究进展

物理防治突破了作物病虫害防治的传统理念和农业生产模式,减少了化学农药的使用,是保证粮食安全和提高农产品质量的重要举措,对生态环境的良性循环具有重要意义.本文介绍了光、电、磁、声等物理植保技术防治病虫害的机理,综述了光、电、磁、声、温度等现代物理技术在作物病虫害综合防治中的应用研究进展,分析了作物病虫害物理防治的不足,展望了现代物理植保技术在病虫害防治中的应用前景,提出了几点建设性意见,以期为现代物理植保技术在病虫害综合治理(IPM)研究及应用中提供参考,实现农业可持续发展.     

10年来我国电离辐射和电磁生物技术的农业应用研究与发展

统计１９８４－１９９３年间我国电离辐射和电磁生物技术在中农业中应用研究的文献量，并对这此文献进行了时间分布、空间分布、主题内容分布的分析研究，旨在从文献量及文献研究内容的角度探讨１０年来我国电离辐射和电磁生物技术的农业应用研究的状况与规律，为促进业新技术的应用和农业生产的发展提供依据。     

近红外光谱检测技术在农业和食品分析上的应用

近红外光谱是 2 0世纪 90年代以来发展最快、最引人注目的光谱分析技术。阐述了近红外光谱的原理、技术特点 ,介绍了近红外光谱仪、光谱预处理方法以及化学计量学研究的发展过程 ,重点列举了近红外光谱在农业和食品分析中的成功应用实例。资料表明 ,近红外光谱以其速度快、不破坏样品、操作简单、稳定性好、效率高等特点 ,已广泛应用于各个领域。特别是在欧美及日本等发达国家 ,很多近红外光谱分析法被列为标准方法。而我国近红外光谱的应用研究起步较晚 ,虽然某些方面已具国际领先水平 ,但就总体来看与国际水平还有大的差距。文章首次提出了集中优势资源 ,包括人力资源和设备资源 ,利用现代网络技术 ,建立终端用户和中心数据库资源共享的模式 ,以推动近红外光谱技术在我国农业科技和生产中的应用。     

光学薄膜及其应用方面的研究

根据薄膜干涉的基本原理及其特点,研究了光学薄膜在光学仪器、照明设备、光纤通信以及农业生产中的应用,并介绍了光学薄膜常见的几种制备方法和今后的发展趋势.     

物理农业技术在现代农业基础科学与工程研究中的应用

在强调物理农业对现代农业发展重大意义的基础上,本文从物理因素对农作物繁育生长的促进作用和运用物理技术手段及采集农业环境信息两个方面叙述了物理农业技术在基础农业科学与农业工程研究领域中的应用与发展现状,并结合我国农业环境,提出了以先进的物理农业技术为切入点,重点发展物理农业的现代农业发展模式.     

激光在农业科学技术中的应用

本文介绍了激光在农业生物育种和促进作物生长发育，提高作物产量和改良品种等方面的应用，对激光在植物保护方面以及在农业基础科学研究中的应用也作了概要的介绍．     

THz技术的应用及展望

自20世纪80年代中期以来，THz辐射的研究取得了重要的进展，文章介绍和讨论了以THz辐射为探测光源的时域光谱测量在基础物理，信息材料，化学和生物材料研究中的应用，以及THz成像和THz“雷达”技术在材料研究，安全检查和生物医学等领域的应用前景。     

燃烧:一个不息的话题--同步辐射单光子电离技术在燃烧研究中的应用

燃烧应用于工业、农业、交通运输、国防等各个领域，提供了当今社会极大部分的能量需求。100多万年前人类就开始利用燃烧，人类研究燃烧已经有150多年的历史。本文介绍了将同步辐射真空紫外单光子电离技术结合分子束取样，应用于燃烧研究中，可以探测到燃烧中的各种中间物，包括稳定的和不稳定的产物。通过扫描光子能量，测量产物的光电离效率谱，可以区分其同分异构体，因此，利用这种新的诊断技术，在150年后的今天，我们仍然可以在火焰中发现很多新的燃烧中间体，为发展燃烧动力学模型提供精确的实验数据。最后，展望该方法在其它学科中的可能应用。     

高压电晕特性的研究

介绍应用图像增强技术解决高压电晕观测中存在问题的实验原理和依据,分析高压电晕图像的特性,讨论利用图像增强技术研制的高压电晕观测仪器的特点,举例说明该系统在输电导线电晕放电特性研究中的应用,最后指出图像增强技术在高压电晕观测中的应用前景。     

The Use of Corona Discharge for Rubber Crush Drier Exhaust Control

The rubber crush drier exhaust contains mainly styrene, ethylbenzene, cumene, diizopropylbenzene, alkylphenols, monocyclic terpenes and technological additives as stearic acid, oils an colophony. For possible application of d.c. corona discharge to control styrene in exhaust, the reaction of styrene with additives and air in various d.c. corona discharge tubes was studied. The change of styrene content in the gas phase was measured by IR absorption spectrometry. The decrease of styrene concentration was minimum 83% and reached the 98,9% efficiency. No aromatic compounds remain after corona discharge action in gas phase. The structure of solid products was specified with reflection IR absorption spectrometry and compared with a calibration polystyrene foil (300 μm). The main product has been of malein anhydride-styrene copolymer character for a negative corona discharge and of phenol or quinone-styrene copolymer character for a positive corona discharge.     

高灵敏度电晕放电辐射信号探测方案

为了实现复杂电磁环境下电晕放电辐射信号的探测,从信号特征入手,通过对电晕电流的计算和模拟实验,揭示了电晕放电的时、频域特征。在分析自然环境下噪声频率分布规律的基础上,设计了窄频段探测技术,通过设计特定频段的定向天线、增加高频宽带低噪声放大器、应用数字处理终端等方式,搭建了高灵敏度的微弱信号探测系统,成功探测到自然环境中600m外的电晕放电辐射信号。实验结果充分证明了电晕放电辐射信号的远距离探测的可行性,为电晕放电目标探测提供了重要的技术手段。     

Corona discharge processes

Applications of corona discharge induced plasmas and unipolar ions are reviewed. Corona process applications emphasize one of two aspects of the discharge: the ions produced or the energetic electrons producing the plasma. The ion identities depend on the polarity of the discharge and the characteristics of the gas mixture, specifically on the electron attaching species. The electron energies depend on the gas characteristics and on the method of generating the corona. In general, in an application using ions, the corona induced plasma zone will occupy a small fraction of the total process volume, while a process using the electrons will fill most of the volume with the plasma. Current state-of-the knowledge of ionized environments and the function of corona discharge processes are discussed in detail     

Effect of pollution severity class and service year on corona characteristics and electromagnetic environment degradation of aged conductors

Corona discharge and electromagnetic environment on AC long-term operated conductors are important issues for extra-high-voltage transmission lines. To investigate the relation between conductor age and electromagnetic environment, including audible noise and radio noise, several groups of long-term operated conductors in China are selected for corona cage experiment. According to corona tests, corona discharge becomes more serious as the applied voltage improves. Difference of electromagnetic environment between conductors of different operated year increases. Corona discharge and electromagnetic noise become more serious as the service year lengthens. When the operated years are close, the general environment is important in electromagnetic environment degradation.     

Characteristics of DC discharge in a wire-cylinder configuration at high ambient temperatures

In the present work, the characteristics of direct-current (DC) discharge in a wire-cylinder configuration at an ambient temperature range of 350–850 °C were studied by analyzing photographs of the discharging process and the corresponding V–I characteristics, with the aim of facilitating the application of plasma technology in the fields of energy and the environment. The influences of the ambient temperature, the inter-electrode gap, the gas medium and the cathode material on the DC discharge were investigated. The corona-onset threshold voltage (COTV) and the spark-breakdown threshold voltage (SBTV) decrease as the ambient temperature increases, and the SBTV decreases more rapidly. Increasing the inter-electrode gap enlarges the difference between the SBTV and the COTV. After spark breakdown, in an air atmosphere, glow discharge is more likely to take place under conditions of high ambient temperatures or small inter-electrode gaps. The values of the SBTV in different atmospheres have the following relation: air ≈ O₂ > CO₂. At an ambient temperature range of 350–850 °C and in an atmosphere of N₂, glow discharge and arc discharge occur successively as the output voltage of the power supply is increased, while in an atmosphere of O₂ and CO₂, only corona and arc discharge are successively observed. In an air atmosphere, when the inter-electrode gap is 29 mm, corona, glow and arc discharge occur successively with increasing output voltage when the ambient temperature is 850 °C, while only corona and arc discharge appear when the temperature is 350–750 °C. When the inter-electrode gap is 5 mm in an air atmosphere, corona, glow and arc discharge occur successively in an ambient temperature range of 350–850 °C. The cathode material has a minor influence on the COTV and a more significant influence on the SBTV. In a device using a cathode with a low work function, the SBTV is low, and the power to maintain arc discharge is small.     

室内高压电弧/电晕的紫外特性分析和测量研究

随着我国电力技术的迅猛发展,因电弧/电晕放电造成高压设备损坏、高压线传输损耗的问题愈加引起重视。完成了电弧/电晕目标在200～1 000 nm的光谱特性测量,发现电弧电晕光谱强度分布主要集中在200～400 nm紫外波段。提出了使用紫外面阵成像技术用于探测研究电弧/电晕的方法,通过一套自制的紫外面阵成像系统,成功实现了对高压电弧/电晕目标进行的实验室内紫外成像,以及氙灯积分球辐射定标与目标反演。实验结果表明,该套紫外面阵成像系统可用于对电弧电晕放电进行实时检测。该研究验证了电弧/电晕的紫外辐射特性,在距离2 m处得到反演后的6 kV电弧的紫外240～280 nm波段的辐照度为3.39×10-5 W·cm-2,为深入开展电弧/电晕的紫外特性研究提供强有力的依据。     

氮气对电晕放电等离子体降解甲基蓝的影响

电晕放电等离子体技术是近年发展起来的一种新型高级氧化工艺,因其处理效果好、操作简单、占地面积小的特点在印染废水处理领域得到了广泛应用。目前因大部分有机污染物的降解机理不详,该技术尚处于探索阶段。因此,为了尽早将电晕放电等离子体技术应用于工业印染废水的处理,不同污染物降解机理的研究对该技术的工业化和产业化应用具有重要意义。至今,电晕放电等离子体技术对研究较多的染料的降解效果均较好,然而,是否适合所有染料的降解有待进一步研究。采用电晕放电等离子体技术处理三苯甲烷类染料甲基蓝,研究了溶液的初始浓度对甲基蓝紫外-可见光谱中芳香环的降解率、发色基团吸光度变化的影响,测定了溶液的浓度、总有机碳（TOC）、总氮（TN）、pH值等指标随着放电时间的变化,并对其相关性进行了分析。结合紫外-可见光谱（UV-Vis）、三维荧光光谱（3D-fluorescence）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）三种光谱学手段分析了电晕放电降解甲基蓝过程溶液的颜色、荧光物质和官能团变化,分析了电晕放电降解甲基蓝30 min后生成的中间产物。结果表明：电晕放电等离子体降解甲基蓝过程,溶液的浓度随着放电时间的延长逐渐减小,表明该技术对甲基蓝溶液有一定的降解能力;降解过程高压电极放电击穿含有大量氮气的空气产生N,NO·,N+₂等含氮高活性粒子,这些粒子通过扩散作用迁移至液相,使得溶液中TN含量在整个降解过程逐渐升高;另有部分含氮高活性粒子与钨钢针电极溶出的C元素键合生成发色的CN双键,使得溶液中的总有机碳在放电5 min时有所升高。延长反应时间产生的高活性粒子与溶液中的有机物（甲基蓝及中间产物）继续作用,部分有机物矿化生成CO₂,引起溶液中TOC含量的下降。电晕放电相同时间内产生的活性粒子数量相当,增大甲基蓝浓度,未被降解的甲基蓝分子越多,导致甲基蓝降解率的减小。电晕放电过程甲基蓝分子之间的聚合与发色CN双键的生成共同促使甲基蓝发色基团吸光度在放电5 min时达到最大;且甲基蓝溶液的初始浓度越高,吸光度（A₅-A₀）升高的越多。概括来说,甲基蓝结构中发色CN双键的存在是电晕放电等离子体降解甲基蓝过程溶液颜色加深再变浅的主要原因。反应过程羟基自由基的消耗导致放电5 min时溶液的pH值升高;随着反应的进行溶液中生成的硝酸及小分子酸增强了溶液的酸性,导致pH值降低。三维荧光光谱结果表明,甲基蓝降解过程出现了三类明显的荧光峰,位于E_X/E_M=310~320/430~450,E_X/E_M=240~250/320~340和E_X/E_M=280/340,分别代表腐殖酸类物质、芳香族蛋白质和溶解性微生物代谢副产物。甲基蓝溶液降解前的荧光物质主要为腐殖酸类,随着降解时间的延长,腐殖酸类物质首先降解生成了芳香族蛋白质,进一步降解产生可溶性微生物代谢副产物。比较电晕放电前后甲基蓝溶液的红外光谱图和红外分峰图发现,甲基蓝结构中N-H键3 432.8 cm-1处不对称伸缩振动峰红移了0.3 cm-1,烯烃和苯环上C-H键2 975.9 cm-1处的伸缩振动峰向高波数偏移了0.5 cm-1,1 638.7 cm-1处RCHCHR的双键伸缩振动位置蓝移了3.2 cm-1,芳仲胺的C-N伸缩振动峰1 341.6 cm-1向高波数偏移了1.3 cm-1,磺酸基SO的伸缩振动峰1 121.1和1 034.3 cm-1分别红移了3.8和13 cm-1,甲基蓝结构中的环外CC双键与CN双键吸收峰消失,在1 692.4和1 400.4 cm-1处分别出现了CO和NO的伸缩振动吸收峰,产生了2,5-环己二烯-1,4-二酮、对硝基苯磺酸钠和芳香酮类等中间产物。该结果对于利用电晕放电等离子体技术处理甲基蓝废水具有重要的理论意义和实用价值。     

基于电晕放电的大功率LED散热研究

针对大功率LED芯片的散热问题,提出了一种基于电晕放电原理的离子风散热方案。通过试验,研究了电晕放电的电学性能,同时探寻了放电电压对制冷效果的影响以及温降随电晕放电功率的变化规律。结果表明,放电间距相同时,对发生器施加负电晕能够在较低的电压下产生离子风,降温效果显著。电晕电流平方根与放电电压呈线性关系。电晕放电功率为1.5 W、放电间距为10 mm时,散热效果最好。