高分辨率近红外成像光谱仪光学系统

研究了一种在近红外波段具备良好成像能力的双凹面光栅成像光谱仪系统。对这种串联光栅系统中存在的主要像差像散和彗差进行了分析,并计算获得了该系统的最优成像条件:两个光栅和柱面透镜的最优摆放位置。这种改进型的Wadsworth系统可以在全波段近似消除彗差和像散,具备良好的光学成像质量,并仅通过刻线密度较低的光栅即可实现高光谱分辨率。设计了一个工作于780~1 100 nm波段的成像光谱仪系统,其光谱采样达到0.92 nm/pixel,全视场调制传递函数在17 lp/mm的奈奎斯特频率下高于0.45,系统像差得到充分校正,且加工和装调公差比较宽松。研究结果分析证明了设计理论的正确性。     

液相色谱/线性离子阱-静电场轨道阱高分辨质谱法快速筛查葡萄酒中的合成色素

基于液相色谱/线性离子阱-静电场轨道阱高分辨质谱(LC/LTQ-orbitrap MS)技术构建了合成色素的质谱数据库,利用精确质量数和该数据库中二级质谱图的匹配度分析筛查,建立了葡萄酒中15种水溶性合成色素的快速筛查方法。葡萄酒样品通过弱阴离子交换柱进行净化后经苯基色谱柱分离,然后用LTQ-orbitrap MS对样品中的色素进行筛查和定量检测。结果显示,葡萄酒中15种色素的检出限在0.00040~0.18 mg/L之间,3个加标水平的回收率在43.1%~127%之间,平均相对标准偏差均小于10%。加标样品的二级质谱图与数据库中标准样品二级质谱图的匹配度均达到98%以上。该方法可在无标准物质的情况下对葡萄酒中的15种合成色素进行筛查检测。     

二元手性选择体系毛细管电泳/电化学分离检测手性药物酚苄明对映体

采用羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)组成的二元手性选择剂体系,以8mmol/L三羟甲基氨基甲烷(Tris) 10mmol/L柠檬酸(Cit) 10mg/LHPMC 25mmol/LHP-β-CD为电泳运行液,在熔融石英毛细管(50μmi.d.×45cm)中,分离电压 15kV,方波安培检测,手性药物酚苄明对映体获得良好的基线分离,线性检测范围为4～105μmol/L,检出限为1.5μmol/L。对影响灵敏度和分离度的电泳运行液组成、手性选择剂(HP-β-CD、HPMC)浓度以及进样方式和样品介质等进行了详细讨论。应用于市售盐酸酚苄明片剂中酚苄明对映体的分离检测,取得满意结果。     

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪主镜热特性分析

空间环境温度的变化对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪光学系统成像质量的影响很大。以主镜组件为例,利用有限元方法对不同的温度分布形式,即均匀温度场及3个方向温度梯度对主镜面形的影响进行了分析。通过对不同温度分布下主镜表面各点的变形量进行标准球面拟合,得到了面形 RMS 值的变化规律,通过对比主镜面形公差的设计要求,确定了主镜正常工作所需的控温范围。其中均匀温度场的温度变化量需≤2℃,由于主镜对Z向温度梯度分布相对X向和Y向更敏感,因此对热控提出了Z向的温度梯度要求,而无需对X向和Y向温度梯度进行控制。     

固相微萃取-气相色谱-质谱法同时测定天然饮用水中39种有机污染物

提出了固相微萃取-气相色谱-质谱法测定天然饮用水中39种有机污染物含量的方法。为使固相微萃取达到更高的效率,选用60μm PDMS/DVB作为固相萃取头的涂层,萃取温度及时间为90℃和30min,解析温度及时间为270℃和10min。用J&W DB-35 MS毛细管色谱柱分离,电子轰击离子源选择离子监测模式检测。39种有机污染物的质量浓度均在0.10～50.0μg.L-1范围内与其峰面积呈线性关系,方法的检出限(3S/N)在0.002～2μg.L-1之间。方法的回收率在82.0%～110%之间,测定值的相对标准偏差(n=6)在2.0%～13%之间。     

全超导托卡马克装置（EAST）充气成像系统光学设计

为了观测全超导托卡马克装置（EAST）中充气成像系统（gas puff imaging, GPI）的谱线强度,提出一套GPI光学观察系统。以匹兹伐型物镜为初始结构进行优化,使系统像差控制在1/4 内,在观察波长656.2 nm/587.6nm下,设计系统光学传递函数在16 lp/mm下达到了0.76。对温度参数在20~250范围内作多重结构分析,选取的透镜材料热膨胀系数非常相近,光学频率在16 lp/mm时,子午方向的光学传递函数几乎无变化,而弧氏方向的光学传递函数由0.82变化到了0.69。根据光学观察窗口所在物理环境,对其进行静力学、热力学仿真研究,可以看到石英窗口的形变量达到了1/5 ,将该形变代入光学设计中进行容差分析,系统的MTF0.5。通过快速相机捕捉到的系统成像光谱画面图显示,该系统能清晰地观察物面的谱线强度分布以及变化。     

精准农业观测高数值孔径短波红外成像光谱仪光学系统

研究了一种在1.0~2.5 m短波红外波段上可用于机载精准农业观测的成像光谱仪光学系统。研究分析了用于精准农业探测所需的成像光谱仪科学性能参数,着重改进了Dyson成像光谱仪系统并获得了完善的消像散条件,使得其各组成部分在沿光轴方向和垂直光轴方向均具备足够的空间,确保了狭缝、探测器和光学镜片的光机结构放置。设计成像光谱仪具备良好光学性能,光学系统F数为1.5,视场28,狭缝长度25 mm,光谱分辨率12.7 nm,空间分辨率1 mrad,系统像差得到充分校正,公差比较宽松。该系统的研究将为精准农业遥感应用提供一种思路。     

大数值孔径介质结构透镜

提出了一种新型大数值孔径介质结构透镜,能量利用率达到了44%。通过数值仿真FDTD计算证明该聚焦器件能实现高的能量利用率和接近衍射极限的聚焦光斑,且聚焦光斑的旁瓣很小。其次,对该透镜的色散性能进行了研究,发现该透镜具有与普通透镜相反的色散特性。故该透镜可以与普通透镜组合消色差。另外,该透镜克服了最小特征尺寸,实现了大数值孔径,针对波长10.6 m设计了相同口径、不同F数的介质结构透镜,最小F数达到了0.25。     

检测胃蛋白酶原Ⅰ的便携式荧光测试系统

人体血清中的胃蛋白酶原Ⅰ是临床医学中诊断胃食管反流的常用生物学指标,而传统的检测方法存在测试时间长、成本高、灵敏度低等缺点.设计了一种能够快速定量检测胃蛋白酶原Ⅰ的荧光测试系统.首先使用便携式显微镜采集样品的荧光图像,再利用RGB颜色通道中R通道图像处理算法对荧光图像进行检测和分析.最后根据实验数据,拟合出标准曲线,拟...