新形势下提升地方高校实验室科研能力的探讨

实验室是高校教学和科研的重要基地,是实施素质教育,培养和提高学生创新意识与实践能力的重要场所。建设和利用好实验室的教学科研地位在知识经济时代至关重要,也是适应新形势下高等教育健康发展的需要。     

基于便携式拉曼高光谱成像技术的散装奶粉中硫脲可视化现场快速检测方法研究

硫脲是一种含氮量高、毒性较大的潜在蛋白掺假化合物,常规的实验室检测方法过程复杂、效率低,无法满足口岸对大批次散装奶粉样本质量快速筛查的需求。为解决口岸抽样监管缺乏快速实时评价方法的难题,利用自主搭建的便携式点扫描拉曼高光谱成像系统,开发了一种简单高效的奶粉中硫脲现场可视化快速检测方法,确保散装奶粉在进出口环节的精准监管。研究以不同添加浓度（0.005%~2.000%）的硫脲奶粉混合物为样本,分别用Whittaker平滑方法和自适应迭代重加权惩罚最小二乘算法（airPLS）消除光谱数据的背景随机噪音信号和荧光背景干扰,峰值识别后对硫脲特征位移处的单波段数据进行二值化处理,得到混合样本感兴趣区域的二值热图,通过二值图中硫脲像素点的有无和坐标,对奶粉中的硫脲进行定性判别和定位分析。进一步分析得感兴趣区域内硫脲像素点数目与添加浓度的关系,结果表明随着添加浓度的增加,硫脲像素点数目呈线性增长趋势,其中线性拟合的决定系数(R2)为0.991 3,硫脲的最低检出浓度为0.05%。在0.25%,0.60%,1.20%和1.50%的添加水平下,利用像素点数目和线性拟合关系预测奶粉中硫脲的浓度,结果显示预测浓度的相对误差范围为-9.41%~4.01%,相对标准偏差小于7%。该点扫描拉曼高光谱成像系统能在10 min内完成单个样本的检测,结合软件控制系统,实时对奶粉中的硫脲颗粒进行定性、定量和污染分布分析,方法简单高效、准确性好、灵敏度高、稳定性强,为口岸现场对散装奶粉中硫脲掺假物的实时快速检测提供了技术监管手段,能显著提升口岸现场散装样本的监管环节质量评价的精准性,为进口奶粉快速通关提供技术保障。     

CAFe DUMP前刮束器的设计研制

位于中国科学院近代物理研究所的超导直线加速器样机CAFe是一台质子超导直线加速器实验样机,围绕该装置的束流实验研究将为下一步设计研究加速器驱动次临界洁净核能系统(ADS)专用的超导直线加速器打下基础并提供经验。为了实现CAFe的10 mA束流指标,需要设计研制专门的束流收集器(DUMP)和对应的刮束器。本工作就CAFe DUMP前刮束器的研制进行了系统的设计和计算工作。刮束器面向束流侧的材料采用Al6063,确保束流轰击后的剩余放射性活度处于安全范围。基于蒙特卡罗粒子输运模拟,开展放射性核素及剩余剂量分析。结果表明,退役时刮束器外围剂量为可接受的百微希沃特每小时量级。通过ANSYS的热分析,计算了不同束流情况下刮束器的温度分布及温度变化,研究了刮束器在正常运行时移除热量的能力和在异常状况下应急保护的能力。计算结果表明,刮束器可以满足安全移除强流高功率束流束晕的设计需求。在CAFe高功率束流实验中,刮束器及DUMP运行正常,束流监测指标与设计一致,证明研制的刮束器实现了安全移除束晕、监测束流参数和保护DUMP的功能。     

基于光纤传感器的压缩机状态监测

往复式压缩机是石油化工企业中一种应用广泛的大型动力设备,其故障一般可通过振动和温度异常进行判别。主要介绍了光纤传感器的基本原理,并提出了一种基于Bragg光纤光栅传感器的故障状态监测方法。对某石化企业的往复式压缩机进行了在线监测,对其温度和振动进行监测,结果均符合正常工作指标。     

电导抑制-离子色谱法同时测定生活饮用水中7种阴离子

建立一种同时测定F-、Cl-、NO2-、SOi42-、Br-、NO3-和PO43-7种阴离子含量的抑制电导离子色谱检测方法.离子色谱法选用ICS-3000型离子色谱仪(美国Dionex公司),Dionex IonPac AS11-HC色谱分析柱,Dionex IonPac AG11-HC色谱保护柱,ASRS300型-4mm阴离子抑制器,RFIC试剂控制器,KOH淋洗液30.0mmol/L,电导检测器进行分析.本法的线性范围广、相关性好,检出限低,结果准确,回收率在97.6％-103.4％.该方法操作简便快速,精密度和灵敏度都很高,且试剂无毒无害,可满足国家饮用水卫生标准的检测要求.     

Cu-Fe-TiO2/膨润土复合光催化剂的表征及性能

以膨润土为载体,用溶胶-凝胶法制备了不同焙烧温度的Cu-Fe双金属掺杂的TiO2/膨润土复合光催化剂,采用XRD、TG-DSC和N2吸附技术对其结构进行了表征,通过光催化降解直接天蓝染料废水,考察了焙烧温度对催化剂光催化性能的影响.结果表明,当焙烧温度高于300℃时,催化剂中出现了锐钛矿型TiO2,掺杂的Cu2+、Fe3+可能进入了TiO2晶格取代了部分Ti4+,使其晶格产生了一定程度的畸变,形成了复合半导体,拓宽了TiO2的光谱响应范围,并且Cu2+、Fe3+掺杂的TiO2复合半导体进入了蒙脱石层间,与膨润土成功复合,增大了催化剂的比表面积并改善了催化剂的孔体积,提高了光催化剂活性和再生性.     

E-field measurement of a pulse line ion accelerator

The E-field of pulse line ion accelerator (PLIA) is unique with high frequency (～MHz), large magnitude (～MV/m), and limited measuring space (～cm). The integrated optical E-field sensor (IOES) has remarkable advantages and has been used for PLIA E-field measurement. Firstly, the transfer function of the IOES has been calibrated to ensure measurement accuracy. The time-domain response illustrates that the sensor has a fast dynamic performance to effectively follow a 4 ns rising edge. Then, the E-field distribution along the axis and near the insulator surface of the PLIA was measured, showing that propagation of the E-field is almost lossless and the E-field near the insulation surface is about 1.1 times larger than that along the axis, which is in accordance with the simulation result.     

步进摩擦分析测试平台的研制

研制了步进摩擦分析测试平台,可用于检测人体在静止及运动路面上的步进摩擦特性.该平台主要由六自由度摇摆台、三维测力台和数据采集系统三部分构成,六自由度摇摆台可提供六个自由度的任意组合运动,用来模拟舰船、海浪和地震等工况;三维测力台可测量出人体在行走时的三维力和力矩;数据采集系统将六自由度运动平台和三维测力台的输出数据采集并保存到计算机中,用来分析人体运动时的步进摩擦特性.采用研制平台进行了一组试验,结果表明:人在上、下坡行走时的垂直地面反作用力与在水平路面行走时的垂直地面反作用力具有不同的分布规律,并且垂直地面反作用力均随坡度角的增大而减小.     

含空气层与多孔材料的复合结构隔声特性研究

基于高速列车减振降噪需求,本文应用Biot提出的多孔弹性介质声传播理论,采用传递矩阵法理论推导了典型分层结构的隔声量计算公式,给出了空气层与多孔材料对分层复合结构隔声特性的影响。将传递矩阵与遗传算法相结合,对特定中低频段内的复合结构隔声特性进行了优化。研究结果表明:空气层和多孔材料有助于分层复合结构隔声量的提高,特别是空气层对低频隔声有很好的促进作用,另外空气层与多孔材料的分配情况也影响着隔声效果。含有空气层的复合结构在提高隔声量的同时降低了结构的总体重量,实现了高速列车隔声材料低能耗和轻量化的设计目标。     

页岩气开采中的井底压力并行计算

根据页岩气流动特点建立了考虑混合气体高压物性参数、渗透率与孔隙度随压力变化的页岩气流动方程,通过定义拟压力函数将页岩气流动的偏微分方程线性化。针对页岩气开发采用水平井多段压裂技术,采用Newman乘积原理得到地层拟压力流动方程的解析解表达式。依据解析解的特征将解析解分解成适合并行计算的无限求和及积分形式,提出了一套基于CUDA的页岩气地层压力算法,将地层拟压力函数解析解划分为多个并行度较高的步骤,利用GPU的并行计算能力,设计每个步骤的CUDA核函数,在英特尔i3 540CPU(3.07GHz主频,4GB内存)和NVIDIA的GTX 550显卡上,计算了页岩气的井底压力,分析了井底压力特征。实验结果表明,页岩吸附影响曲线变化剧烈程度,而扩散主要影响曲线发生变化的时间,在GPU上的页岩气压力计算可达近40倍的加速比。