LED红蓝光连续光照及其光强对生菜生长及矿质元素吸收的影响

红光和蓝光是植物进行光合作用和光形态建成的主要光谱,且红蓝LED是植物工厂光源的发展趋势。因此为实现连续光照在植物工厂中的应用,植物对红蓝光谱连续光照的响应特征及其机理亟待探究。在环境可控的植物工厂内,应用ICP-AES技术,研究了红蓝光谱下连续光照及其光强对生菜生长和矿质元素吸收的影响。该研究共包含两个试验,试验一设置了常规光照（12 h/12 h）和连续光照（24 h/0 h）2个光照处理及5个生菜品种,试验二设置了5个连续光照光强处理（80,120,160,200和240 μmol·m-2·s-1）。结果表明,连续光照30 d内生菜的干重和干物质含量能够持续显著提高,且表现为随连续光照光强增加而升高的趋势。但地上部鲜重仅在连续光照的前15 d得到显著提高,并随光强增加而升高。而连续光照30天时,连续光照对生菜地上部鲜重无显著促进作用,甚至显著降低意大利生菜的地上部鲜重。相比常规光照,连续光照30 d显著降低了生菜的Ca,Mg,Fe,Mn,Cu和Zn含量,但这些元素积累量均有所增加。不同光强下,生菜Ca,Fe,Cu和Zn的含量随光强增加而降低,其中Ca和Fe积累量随光强增强而升高,Cu和Zn积累量不受光强影响。Mg元素含量和积累量均随光强增强先升高后降低。Mn元素含量受光强影响不显著,但积累量随光强增大而升高。此外,连续光照30 d生菜叶片出现褪绿萎黄的伤害症状,且伤害症状随光强增加而逐渐加重,说明矿质元素含量的降低在一定程度上加剧了连续光照伤害。综上所述,15 d连续光照能够显著提高生菜产量。全生长期（30 d）连续光照虽能促进生菜干物质累积,但对产量无显著促进作用,同时还会导致生菜矿质元素含量的降低及叶片伤害。相对而言,低光强（80和120 μmol·m-2·s-1）连续光照对生菜无明显伤害作用,且矿质元素含量相对较高,但不能提高产量。研究结果表明短期红蓝光连续光照更适宜应用于在植物工厂生菜栽培,能够获得相比能量投入更高的产量。矿质元素含量的降低可能是长期连续光照伤害的机制之一。     

红蓝复合光谱对两个生态型羊草光合生理特性的影响

采用LED红蓝光源激发产生不同比例、不同强度红蓝复合光,对实验控制培养的两个生态型羊草光合生理特性进行研究。两个生态型羊草在红蓝复合光低于50 μmol·m-2·s-1时光合作用不能进行,红蓝复合光强高于50 μmol·m-2·s-1后,光合速率、气孔限制值和蒸腾速率不断上升,但灰绿型羊草在红蓝复合光达到1 150 μmol·m-2·s-1、黄绿型羊草在红蓝复合光达到907 μmol·m-2·s-1后,光合速率不再增加,出现光饱和现象,同时气孔限制值增加以减少水分过多的消耗,蒸腾速率下降。植物在各个生理指标之间进行权衡,保证在生理损伤最小的情况下获得最大生产能力。在高光条件时,蓝光对光合的作用已逐渐消弱,红光对光合生理的作用逐步增强。在同样的红蓝复合光源照射条件下,灰绿型羊草在保持较低的气孔限制和较高水平水分消耗时,依旧能有较高的光合速率,表明灰绿型羊草光合生产能力和生理的适应性强于黄绿型羊草。对两个生态型羊草光合生理特性产生影响的主要因素就是红蓝复合模拟光谱。     

交替光谱辐照对叶用莴苣营养元素水平的影响

在人工光型植物工厂中采用深液流水培法栽培叶用莴苣,依托光谱时空分布可精准调控的智能LED光源系统,应用电感耦合等离子体原子发射光谱技术（ICP-AES）,研究了5 min,10 min,15 min,30 min,60 min,2 h,4 h和8 h等不同间隔的红、蓝光谱交替照射对叶用莴苣中K,P,Ca,Mg,Fe,Mn,Zn和Cu等8种营养元素吸收和累积的影响。结果表明：(1) 与同时照射模式相比,所有的交替光谱处理均显著提高了叶用莴苣地上部生物量,其中鲜重提高幅度约为18.6%~67.4%,干重提高幅度约为5.1%~88.0%;所有的交替红蓝光谱照射下叶用莴苣体内Mg,Fe和Zn元素的植株累积量均得到显著（p＜0.05）地提高;所有的红蓝交替光谱辐射处理均不同程度地降低了叶用莴苣植株中Ca元素含量。(2) 间隔为5 min的红蓝交替光谱辐射下莴苣植株Fe元素含量显著高于其他任意处理,较其他处理增加了38.87%~85.37%,高频次的红蓝光切换照射刺激了叶用莴苣植株对Fe元素的吸收。(3) 红蓝交替光谱辐射有利于提高叶用莴苣的能量利用效率,与红蓝同时供光的RB处理相比,所有交替处理均显著提高了叶用莴苣的光、电能利用率,提高幅度分别约为34.3%~87.5%和34.6%~87.9%;其中,间隔为4 h的红蓝交替光谱辐射下叶用莴苣植株的光、电能利用率均最大,分别为6.13%和2.01%,除间隔为5和10 min的红蓝交替光谱辐射处理外的其他交替光谱处理下的植株光、电能利用率均与处理间最大值无显著性差异。(4) 叶用莴苣对K和Mg两种元素的吸收在红蓝光交替间隔为10 min,15 min,60 min及4 h等多个处理下呈现拮抗现象。(5) R/B(30 m)处理下叶用莴苣中P,Ca,Fe和Mn等四种元素的含量水平均呈现处理间最低水平,其中P和Ca元素含量水平显著低于对照。     

采前LED红蓝光连续光照对不同光质与氮形态水培生菜生长及营养元素吸收的影响

红光和蓝光是植物进行光合作用和光形态建成的主要有效光谱,且红蓝发光二极管(LED)成为植物工厂的主流光源。为实现LED连续光照在植物工厂中的应用,探明植物对红蓝光谱连续光照的响应特征及其与栽培氮形态和LED红蓝光质的关系十分必要。在环境可控的植物工厂内,采用水培方法和ICP-AES测试技术,研究了采收前LED红蓝光连续光照(CL)对不同光质与氮形态水培生菜生长及营养元素吸收的影响。在光照强度150μmol·m~(-2)·s~(-1)下,试验设置了3种红(R)蓝(B)光质:2R∶1B(Q_(2∶1)), 3R∶1B(Q_(3∶1))和4R∶1B(Q_(4∶1)),以及2种氮形态:80%硝态氮(N_(80%))和100%硝态氮(N_(100%))。结果表明, CL前, LED光质与营养液氮形态互作处理对水培生菜的地上干重具有显著影响,对地上鲜重及根鲜干重无显著影响,对N, C, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn的含量及积累量均无显著影响。CL后,光质与营养液氮形态互作处理对水培生菜的根鲜重与根干重有显著影响,对地上鲜干重的影响无显著差异,只对N, P的含量, N, P, Fe, Zn的积累量有显著影响。CL对水培生菜的生物量,矿质元素含量及积累量有显著影响,与CL前相比,地上鲜重,根鲜重,地上干重及根干重均显著增加;各营养元素含量均有不同程度的降低趋势,其中CL显著降低了N, P, Fe, Zn的含量,而对于C, K, Ca, Mg, Mn, Cu的含量无显著影响。CL均显著提高了N, C, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn的积累量。综上所述, CL前, LED光质与氮形态对生菜地上干重具有显著影响,对各营养元素的含量及积累量均无显著影响。CL后, LED光质与氮形态对根鲜干重具有显著影响,对N, P的含量及N, P, Fe, Zn的积累量具有显著影响, N_(80%)Q_(4∶1)处理积累的量最高。与CL处理前相比,水培生菜的地上鲜重,根鲜重,地上干重及根干重均显著增加; CL显著降低了N, P, Fe, Zn的含量,显著提高了N, C, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn的积累量。因此,栽培光氮条件N_(80%)Q_(4∶1)和采前LED红蓝光连续光照结合可以提高水培生菜营养元素含量。     

西藏日食太阳辐射观测研究

日食现象会对地球太阳辐射、大气气象以及人类活动等造成相应的影响。2020年6月21日（夏至）在西藏发生了一次日食现象,西藏阿里日环食最大食分达到了0.995,拉萨地区日偏食食分也高达0.953。两地日食均发生在当地正午前后。本研究利用罕见的日食出现机会,对西藏阿里和拉萨日食过程中的太阳光谱、太阳总辐射和太阳紫外线变化特征进行了同步观测研究。观测表明阿里日环食在当地正午（北京时间14:41分）前后持续了约3小时27分钟;拉萨日食出现时间比阿里滞后约26 min,持续时间比阿里短3分28秒。实地观测表明在日食期间,阿里光谱观测中最强单色（476.6 nm）光峰值从初亏（13:01分）时刻的1 669.234 mW·m-2·nm-1陡然衰减到食甚（14:44分）时刻的61.936 mW·m-2·nm-1,损失约96.0%;相应时刻太阳总辐射强度从1 221.217 W·m-2衰减到56.086 W·m-2,也损失约95.4%。拉萨日食期间最强单色（476.6 nm）光峰值从初亏（13:27分）时刻的1 563.876 mW·m-2·nm-1亏损到食甚（15:13分）时刻的26.391 mW·m-2·nm-1,亏损约98.3%;相应时刻太阳总辐射强度从1 605.663 W·m-2衰减到28.169 W·m-2,也亏损约98.2%。观测研究发现拉萨太阳紫外线B剂量率从初亏的60.8 W·m-2减弱到食甚的0.9 W·m-2值,减弱了98.5%。该次日食对西藏地面各种太阳辐射强度造成95%以上能量损失。     

LED组合光谱对水培生菜矿物质吸收的影响

在植物工厂全密闭环境中水培种植大速生生菜,以光谱比例可调节的LED灯板为植物生长光源,应用电感耦合等离子体原子发射光谱技术(ICP-AES),研究了红蓝LED组合光谱下生菜对K,P,Ca,Mg,Na,Fe,Mn,Zn,Cu,B,Mo等11种营养元素的吸收特性。结果表明：(1)与叶绿素生理吸收波峰(峰值450和660 nm)对应的单一或组合光谱均可增强水培生菜根对Na, Fe, Mn, Cu, Mo元素的吸收能力,且单一红光光谱的促进作用最为显著,四种元素含量分别为荧光灯全光谱下的7.8, 4.2, 5.3, 11.0倍;(2)根对K和B元素的吸收量在荧光灯全光谱下达到最大分别为10.309 mg·g-1和32.6 μg·g-1,而在红、蓝单一或组合光谱下吸收能力降低;(3)单一蓝色光谱下根对Ca和Mg元素的吸收受到抑制,分别比荧光灯对照降低35%,33%;(4)生菜在30%蓝光+70%红光的光谱条件下生物量最高,而在20%蓝光+80%红光条件下对Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, B七种元素的累积量达到最大值。试验结果为水培生菜光源光谱选择及营养液配方调节提供了理论依据。     

不同光谱成分条件下叶用莴苣矿质元素吸收分析

以叶用莴苣为试验材料,应用ICP-AES等技术,研究了不同光谱成分及其组合条件下生菜对矿质元素的吸收特性。结果显示:(1)生菜常量、微量矿质元素含量比约为Ca:Mg:K:Na:P=5.5:2.5:2.3:1.5:1.0,Fe:Mn:Zn:Cu:B=25.9:5.9:2.8:1.1:1.0,且LED及荧光灯处理下的生菜各元素含量均高于自然光,差异显著;(2)生菜在红蓝组合LED光R/B=1:2.75处理下对K,P,Ca,Mg,B元素的吸收量及累积量均达最大,LED及荧光灯红光均可显著促进生菜对Fe和Cu元素的吸收;(3)矿质元素含量较高及干物质积累量较高的处理均为LED灯R/B=1:2.75和B/W=1:1。     

呼吸性粉尘吸收系数的光声光谱探测

针对呼吸性粉尘浓度连续、可靠、低成本的实时检测需求,实现了光谱应用技术创新,提出了一种基于光声光谱的呼吸性粉尘探测系统,低功率二极管激光器光谱中心波长为403.56 nm及相应的NO₂有效吸收截面为5.948 5×10-19 cm2·mole-1;通过频率扫描拟合得到了1.35 kHz的谐振频率。开展了光声池结构的影响分析,得到了光声池长度参数对本底噪声影响较小但对激光信号影响较大、内径参数对本底噪声存在一定影响但对本底噪声影响较小的结论。在考虑品质因数、加工条件、使用场合和待测对象属性等影响情况下,选用120 mm的长度参数和8 mm的内径参数;基于长度为60 mm、内径为25 mm的缓冲腔结构,开展了缓冲隔板对系统稳定性的影响分析,通过在缓冲腔中设置缓冲隔板,降低了本底噪声、稳定了系统,其幅值及波动由(2.83±0.11) μv稳定为(1.26±0.03) μv。分析得到了NO₂的比吸收系数为195.28 Mm-1·(mg·m-3)-1,利用NO₂气体在405 nm处的吸收对系统进行了标定,得到了拟合斜率为0.0436 8 μv/Mm-1、相关系数为0.998、池常数为300.24 Pa·cm·W-1的结论。同时在1 min平均时间下,得到了系统探测浓度下限及吸收系数为2.30 μg·m-3和0.448 Mm-1。基于标准微球的聚苯乙烯作为气溶胶发生器对象开展了呼吸性粉尘的吸收系数影响分析,进行了5μm以下不同数浓度颗粒及同一数浓度下不同粒径颗粒吸收系数的测试,结果表明：呼吸性粉尘的吸收系数和数浓度成正比,线性拟合后的斜率为10.598±0.641 96,相关系数为0.993;吸收系数曲线的方差在3～4 Mm-1间,不同粒径的颗粒对吸收系数存在着一定的影响;随着粒径增加,吸收系数随之增加。开展了环境大气中NO₂的测量,选用0.2 μm的过滤膜滤除粉尘的干扰,实验结果表明大气NO₂浓度为16.4~61.6 μg·m-3,平均浓度为41.1 μg·m-3。为了证实测量系统的准确性,与课题组自行研发的长光程差分吸收光谱系统(LP-DOAS)进行了对比测试,测试结果显示了本光声光谱系统和LP-DOAS系统测量NO₂浓度的相关性较好,线性拟合后的斜率为1.011 78±0.040 13,相关系数为0.947 81。开展了环境大气中呼吸性粉尘的测量,选用5 μm过滤片过滤环境大气,通过“NO₂+5 μm粉尘”和“NO₂+0.2 μm粉尘”两路测量对象的差分测量,得到了呼吸性粉尘的变化趋势,可以满足自然悬浮状态下的呼吸性粉尘吸收系数实时测量。     

激光应用 激光农业应用

S335.29 2006043038CO2激光预处理对UV-B辐射引起的小麦幼苗脂质过氧化伤害的防护作用=Protect effects of CO2laser pretreat-ment on wheat seedling lipid peroxidation by UV-B radia-tion[刊,中]/李方民(西北大学生命科学学院.陕西,西安(710069)) ,陆治国…∥光子学报.—2006 ,35(4) .—561-564用20 mW·mm-2CO2激光对小麦萌发的种子分别照射1、3、5、7 min,待其长至幼苗期,在光背景(PAR)90μmol·m-2·s-1条件下,用3 .10 kJ·m-2UV-B照射7 h·d-1,然后对其丙二醛( MDA)、还原型谷胱甘肽(GSH)、超氧化物岐化酶(SOD)、过氧…     

一个催化氧化四甲基联苯胺荧光测定超痕量铁的新方法

铁是一种必需的微量元素,它在生命过程中起着重要的作用,但是摄入过多的三价铁会使机体的载氧能力下降,引起不稳定血红蛋白病以及高铁血红蛋白症等疾病。无论是从人类健康还是环境保护角度出发,探究简便、快速、灵敏度高和选择性好的检测Fe（Ⅲ）的分析新方法很有意义。荧光分析是一种优异的分子光谱分析方法,具有灵敏度高、选择性强、操作简单等特点,在重金属离子的检测方面也取得了较好的进展,目前利用荧光法测定Fe3+也有报道,但有的灵敏度不高,有的选择性不好,有的试剂毒性较大。报道了一种简单、快速、灵敏检测Fe（Ⅲ）的四甲基联苯胺（TMB）荧光分析新方法。在pH 4.5 Tris-HCl缓冲液及35 ℃水浴条件下,H₂O₂氧化无毒易得的四甲基联苯胺（TMB）这一反应较慢;当有痕量Fe（Ⅲ）存在时,它催化过氧化氢（H₂O₂）氧化TMB生成具有较强荧光活性的TMB氧化产物（TMB_ox）,用激发波长280 nm激发,TMB_ox在405 nm处有一个较强的荧光峰,且在一定的范围内,随着Fe（Ⅲ）浓度的增大,其荧光强度线性增强。采用单变量变换法优化了荧光分析条件,选择Tris-HCl缓冲溶液的pH为4.5,其浓度为3.3×10-4 mol·L-1,TMB浓度为3.0×10-5 mol·L-1,H₂O₂浓度为6.0×10-6 mol·L-1,在35 ℃条件下反应35 min。在选定条件下,Fe3+浓度在0.027～400 nmol·L-1范围内,随着Fe3+浓度的增大,体系在405 nm处的荧光信号线性增强,其线性方程为ΔF_{405 nm}=2.31c+5.0,线性相关系数R2为0.985,其检出限为0.008 nmol·L-1。考察了共存物质对测定200 nmol·L-1 Fe（Ⅲ）的影响。结果表明,当相对误差在±10%之内,20 μmol·L-1的HCO-₃,K+,SO2-₄,NH+₄,Mn2+,Na+,Cu2+,Al3+,Zn2+,F-,Mg2+,Ba2+,Ca2+,Co2+,NO3-,NO2-,10 μmol·L-1的CO2-₃,Cr6+,2 μmol·L-1的Hg2+,BSA不干扰测定。表明该法具有较好的选择性。据此,建立了一个简单、快速、灵敏高、选择性高的测定Fe（Ⅲ）的荧光分析新方法。按以下步骤制备了乳制品的样品溶液,准确吸取1.4 mL乳制品加入600 μL乙酸（V/V=3％）,于10 000 r·min-1下离心3 min,然后吸取离心上清液1mL加入48 μL 2.5 mol·L-1 NaOH定容至2 mL,于10 000 r·min-1下离心3 min,最后吸取1 mL上清液稀释至5 mL得到样品溶液。然后采用该催化荧光分析新方法测定了牛奶样品中Fe（Ⅲ）含量,结果令人满意, 其相对标准偏差为0.29%～0.41%,回收率为94.6%～108.0%。     

不同LED光质对枳壳幼苗生长发育的影响

重庆是全国唯一的柑橘黄龙病非疫区及首创“柑橘良种无病毒三级繁育体系”的产区。但是,由于重庆年均日照时数少且年内分配不均,使其柑橘育苗周期显著长于其他产区,严重制约了重庆柑橘苗木产业的发展速度。利用新型节能光源发光二极管(LED)进行秋冬季补光,可缩短柑橘育苗周期,加快优质无毒柑橘新品苗木的繁育。为了阐明不同LED光质及配比对枳壳幼苗生长发育的影响,以砂培枳壳幼苗为试验材料,采用6种LED光处理(红光、蓝光、红蓝1∶1、红蓝4∶1、红黄蓝4∶1∶1 和白光),统计、测定了植株的表型和生物量指标, 为缩短柑橘砧木及新品种苗木繁育周期提供理论和实验依据。结果表明：与荧光灯相比较,不同的LED复合光均显著促进了根伸长、茎增粗(除红蓝1∶1外)、叶变窄;LED红蓝1∶1和红蓝4∶1复合光抑制茎伸长、叶片数形成,促进叶增厚,且后者的叶长被促进、叶面积增大;而红黄蓝4∶1∶1复合光促进茎伸长、叶形成、叶伸长、叶变薄和叶面积增大。相对于单色光来说LED白光及高比例红光的复合光更有利于枳壳幼苗物质合成以及其地上、地下物质分配量;且LED红黄蓝4∶1∶1复合光下枳壳幼苗地上部分的生物量最大,而根冠比最小。因此,LED红黄蓝4∶1∶1复合光最适宜于枳壳幼苗的物质合成与地上部分生长,可为光照不足季节或地区(特别是重庆地区)柑橘苗木的LED精准补光技术构建提供理论依据。     

不同光质对人参愈伤组织生长及皂苷含量的影响

人参主要依靠大田栽培,耗时长,利用植物组织培养技术不仅可以缩短育种年限,还可以用来生产次生代谢产物.在组织培养中,光质对于药用植物次生代谢产物的影响受到了人们广泛关注.以人参愈伤组织为试材,采用超高效液相色谱法,研究了不同光质(包括红光、红蓝光、蓝光、绿光、黄绿光)对人参愈伤组织生长状态、总皂苷及9种皂苷单体Rg1,R...     

紫外-可见光谱法研究Fc(COOH)2和BSA相互作用

采用紫外-可见光谱法(UV-Vis)研究Fc(COOH)₂ (λ_max=255 nm)与BSA(λ_max=277.5) 的相互作用。实验结果表明：Fc(COOH)₂在10~190 μmol·L-1范围内吸光度与浓度呈良好的线性关系(r=0.998 4),BSA在100~1 900 mg·L-1范围内,吸光度与浓度呈良好的线性关系(r=0.999 2),BSA与Fc(COOH)₂反应后,最大吸收波长移至275 nm。当固定Fc(COOH)₂或BSA的浓度时,Fc(COOH)₂或BSA的吸光度随着BSA或Fc(COOH)₂浓度的增加而增大,说明Fc(COOH)₂与BSA存在分子间的相互作用,主要是由于Fc(COOH)₂和 BSA能形成氢键,分子链增长,吸收的能量增加,导致吸光度增大。同时考察Fc(COOH)₂和 BSA的吸光度随时间的变化,70 μmol·L-1的Fc(COOH)₂与1 900 mg·L-1的BSA反应0.1,24和96 h后,在λ_max=275 nm处的吸光度由1.062分别变为1.045和0.986;当700 mg·L-1的BSA与190 μmol·L-1的Fc(COOH)₂反应0.1,24和96 h后,在λ_max=275 nm处的吸光度由0.813分别变为0.794和0.750。     

基于页岩气返排液中甲烷浓度及排放速率的红外光谱反演研究

随着页岩气的开发,传统的手持式甲烷测量仪无法继续应对复杂的开采工况。针对页岩气开发过程中温室气体甲烷的浓度及排放速率难以实时在线监测的问题,利用自主设计并搭建的开放光程傅里叶变换红外光谱（FTIR）测量系统,对页岩气开采过程中各种工况下返排液进行实时在线测量。其中FTIR分辨率为1 cm-1, 光程为50 m,红外光源通过返排液正上方被光谱仪接收。对测量所得的红外光谱进行多次平均,提高光谱质量并进行反演计算。从HITRAN数据库中提取甲烷特征吸收截面,考虑环境与仪器等影响,对测量温度进行修正,选取合适的吸收波段,与水汽的吸收截面进行吸收峰叠加,合成标准光谱。使用最小二乘法对实测光谱与标准光谱进行拟合,从而反演出甲烷浓度。并根据返排液排放速率,结合光路通过返排池的距离及红外光谱反演浓度,对页岩气开采过程中甲烷排放速率进行计算。结果表明：不同开采工况下,光谱反演浓度呈明显起伏变化。更换三项分离器时,甲烷浓度有明显上升;在点燃火炬时,甲烷浓度持续低值;其红外光谱反演浓度符合页岩气开采过程中甲烷排放情况。改变测量光谱平均次数,对返排液甲烷进行单位小时和连续80小时测量并分析。在单位小时内,甲烷浓度在100～800 μmol·mol-1范围内呈现明显起伏变化;甲烷的排放速率在50～300 m3·h-1内波动。对返排液进行80小时连续测量,甲烷浓度最大值为936.4 μmol·mol-1,其最大排放速率达到535.1 m3·h-1;最低值为36.82 μmol·mol-1最小排放速率为18.63 m3·h-1。反演数据结果说明：在页岩气开发过程中,其返排液为一个无组织甲烷排放源,且排放速率在短时间内变化十分明显。红外光谱反演浓度和传统手持式甲烷测量仪测量结果具有较好一致性,相关系数为0.743 6。相对于传统手持式甲烷测量仪器,红外光谱反演法具有响应速度更快,非接触远距离,实时在线测量等优势。     

转光农膜的光谱特性研究

通过太阳光谱以及菊花、番茄作用光谱的测试分析 ,讨论了植物生长与太阳光谱的关系 ,表明太阳光谱中 2 80～ 380nm的紫外光 ,5 0 0～ 6 0 0nm的绿黄光及 72 0nm以上近红外光植物利用率较低 ,4 30～ 4 80nm的蓝紫光和 6 30～ 6 90nm的红光有利于增强光合作用。依据植物光合作用和太阳光谱特征 ,设计出CaS∶Cu ,Cl-蓝光膜 ,利用CaS∶Eu2 ,Mn2 ,Cl-,设计出绿光转红光的红光膜。讨论了红蓝复合双峰增益膜及紫外光转红光的稀土有机配合物的光谱特性。农用光能转换剂研制面临新的突破 ,利用反Stocks位移技术研制开发近红外光转红光膜值得关注     

基于离轴腔增强吸收光谱双组分CH4/H2O高灵敏度探测研究

H₂O和CH₄在气候变化过程中起着关键作用,实时在线测量H₂O和CH₄浓度一直都是国内外学者研究的热点问题之一。利用1.653 μm可调谐半导体激光器作光源,结合反射率为99.997 6%的两片高反射镜组成离轴腔增强吸收光谱装置,开展了H₂O和CH₄的高灵敏度测量研究。离轴腔增强系统的有效吸收光程通过吸收面积-浓度关系法来标定,吸收面积-浓度关系法的可行性首先通过已知光程的光学吸收池进行验证,确定有效后用于标定离轴腔增强系统的有效光程。结果表明,基长为21 cm的离轴腔增强系统的有效吸收光程达到了8 626.3 m。当谐振腔内压力为5.06 kPa时,利用7组不同浓度的CH₄标准气体（0.2～1.4 μmol·mol-1）对系统进行了线性响应标定测试,得到了CH₄吸收的积分面积与浓度拟合关系曲线。系统的稳定性、可实现的最小探测灵敏度等信息通过Allan方差进行分析,结果表明系统对探测CH₄的最佳平均时间为100 s,最小可探测浓度极限为7.5 nmol·mol-1;系统对探测H₂O的最佳平均时间为200 s,最小可探测浓度极限为55 μmol·mol-1。对提高系统测量精度的数据处理方法也进行了分析研究,结果表明相比于多次平均方法,Kalman滤波能显著的提高测量精度,而且缩短了系统的响应时间。最后,利用搭建的离轴腔增强实验系统结合Kalman滤波数据处理方法对实际大气中CH₄和H₂O浓度进行了连续两天的测量,CH₄每天平均的浓度分别为2.1和2.08 μmol·mol-1,H₂O每天平均的浓度分别为11 515.6和11 628.6 μmol·mol-1,由此可知建立的离轴腔增强吸收光谱装置能够用于大气CH₄和H₂O的测量,另外建立的系统也可用于相关工业领域的高灵敏度CH₄和H₂O监测。