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冷冻电子显微镜技术进展及环境研究应用

化学学报 2023年第8期81卷 990-1001页

作者：杨宇洁巩宇锈顾天航张伟贤同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092 岭南现代农业科学与技术广东省实验室广州510642

电子显微镜是表征微观粒子结构的必要手段,但预处理过程会对含水样品结构造成破坏,导致结果失真.冷冻电子显微镜(Cryo-EM)技术通过将样品在低温下快速冷冻,使水合样品处于无定形玻璃态冰层内,在保障高真空度要求的同时减少电子辐射对样... 详细信息

电子显微镜是表征微观粒子结构的必要手段,但预处理过程会对含水样品结构造成破坏,导致结果失真.冷冻电子显微镜(Cryo-EM)技术通过将样品在低温下快速冷冻,使水合样品处于无定形玻璃态冰层内,在保障高真空度要求的同时减少电子辐射对样品的破坏,目前已成为高分辨地观察含水样品原始状态下结构最先进的手段,在生物、材料等领域应用广泛.本综述总结了冷冻电镜在电子元件、成像技术与分辨率等方面的进展,综述了样品制备方法及三维重构技术.鉴于绝大多数环境样品为含水样品,冷冻电镜技术在大气、水体、土壤等环境介质中的应用扩宽和深化了对环境中微纳米粒子本身形态结构和粒子间相互作用关系的理解.我们期待冷冻电镜为环境科学研究带来突破性贡献.

关键词：冷冻电镜快速冷冻含水样品玻璃态冰三维重构环境化学

纳米零价铁在水相反应中的表面化学和晶相转化

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化学学报 2019年第2期77卷 121-129页

作者：刘静顾天航王伟刘爱荣张伟贤污染控制与资源化研究国家重点实验室同济大学环境科学与工程学院同济大学化学科学与工程学院

纳米零价铁在水相中的表面化学特性和晶相等性质变化,将影响其反应活性及环境归趋等.总结近期课题组关于纳米零价铁在水相中表面化学和晶相转化的研究进展,为纳米零价铁污染控制化学提供基础理论.重点探讨水中有无溶解氧、不同水力学条... 详细信息

纳米零价铁在水相中的表面化学特性和晶相等性质变化,将影响其反应活性及环境归趋等.总结近期课题组关于纳米零价铁在水相中表面化学和晶相转化的研究进展,为纳米零价铁污染控制化学提供基础理论.重点探讨水中有无溶解氧、不同水力学条件复氧(静态和扰动)、重金属共存、无机阴离子共存对纳米零价铁颗粒表面化学特性和晶相转变的影响.同时也研究高分子电解质表面修饰后,颗粒在水相中表面及晶相的演变及对重金属去除性能的影响.研究表明,纳米零价铁与水相中的水分子、溶解氧、重金属离子及无机阴离子反应,零价铁失去电子演变为氧化铁、羟基氧化铁等;环境条件对颗粒结构性能产生影响,从而影响污染物去除效率及其在环境中的归趋.未来研究将重点探讨结构性能动态变化与不同污染物之间反应性能的影响,建立纳米颗粒的结构与性能之间关系模型,为纳米零价铁材料的环境应用提供理论依据.

关键词：纳米零价铁水相表面化学晶相性质转化

基于4D-CNNLSTM的动态脑网络情绪识别

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通信技术 2023年第3期56卷 282-288页

作者：顾田航范磊西安邮电大学计算机学院陕西西安710121 西安电子科技大学计算机科学与技术学院陕西西安710071

脑电信号是一种时变的非线性空间离散信号,为了反映大脑各区域之间的信息传递与空间关系,提出了一种基于四维特征和卷积长短时记忆网络的情绪识别方法(4D-CNNLSTM)。该方法将原始的脑电信号转换为二维平面-频率-时间的4D特征,随后使用... 详细信息

脑电信号是一种时变的非线性空间离散信号,为了反映大脑各区域之间的信息传递与空间关系,提出了一种基于四维特征和卷积长短时记忆网络的情绪识别方法(4D-CNNLSTM)。该方法将原始的脑电信号转换为二维平面-频率-时间的4D特征,随后使用卷积和长短时记忆网络学习特征的空间、频率和时间信息,最后使用SoftMax进行分类。实验结果表明,该方法具有良好的性能,情绪识别的准确率最高达到91.87%。

关键词：脑电信号情绪识别脑网络卷积神经网络长短时记忆神经网络

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应用纳米零价铁富集银的研究

化学学报 2017年第10期75卷 991-997页

作者：顾天航石君明滑熠龙刘静王伟张伟贤污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092 同济大学环境科学与工程学院上海200092 同济大学化学科学与工程学院上海200092

大量研究表明,纳米零价铁(nanoscale Zero-Valent Iron,nZVI)对水中重金属,尤其是金、银等稀贵金属,有良好的分离富集作用.利用纳米零价铁反应器证明了nZVI可从废水中分离低浓度的银离子(Ag+),并生成高含量的"银矿石".此外,也证明了反... 详细信息

大量研究表明,纳米零价铁(nanoscale Zero-Valent Iron,nZVI)对水中重金属,尤其是金、银等稀贵金属,有良好的分离富集作用.利用纳米零价铁反应器证明了nZVI可从废水中分离低浓度的银离子(Ag+),并生成高含量的"银矿石".此外,也证明了反应区氧化还原电位能够反映nZVI与Ag+的反应速率和分离效率.利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱和高分辨透射电子显微镜等手段对反应产物进行表征,证实了Ag+可被nZVI还原为单质银,并以纳米颗粒的形式(<10 nm)沉积在nZVI表面.与其他材料(常见吸附/还原材料)相比,nZVI具有效率高,受pH影响小的优点.研究结果表明,nZVI是一种能够高效富集痕量银资源并产生高价值纳米银的材料.

关键词：纳米零价铁银富集纳米银纳米零价铁反应器

纳米零价铁富集水溶液中铀的表面化学及应用展望

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化学学报 2021年第8期79卷 1008-1022页

作者：滑熠龙李冬涵顾天航王伟李若繁杨建平张伟贤东华大学材料科学与工程学院南华大学资源环境与安全工程学院同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室华南农业大学岭南现代农业科学与技术广东省实验室

由于铀矿采冶、核能利用等类活动的影响,铀引起的水体污染问题日益严重.纳米零价铁(nanoscalezero-valent iron,n ZVI)及其复合材料可高效富集水溶液中低浓度的铀,在放射性废水的处理与铀的资源回收方面具有巨大的应用潜力.但是,不同研... 详细信息

由于铀矿采冶、核能利用等类活动的影响,铀引起的水体污染问题日益严重.纳米零价铁(nanoscalezero-valent iron,n ZVI)及其复合材料可高效富集水溶液中低浓度的铀,在放射性废水的处理与铀的资源回收方面具有巨大的应用潜力.但是,不同研究对n ZVI分离铀的机理和性能尚未形成一致的解释.因此,本综述归纳了n ZVI分离铀的研究进展,概括了溶液及固相反应机理(如吸附作用、还原作用、沉淀作用),重点分析了水质因素(如pH、U(VI)浓度、阳离子、阴离子、溶解氧)的影响机制.后续研究可注重分析铀废水中n ZVI的结构转化规律及水质因素的协同作用对n ZVI固定铀的机理、性能的影响;并基于放射性废水的水质或水处理工艺的特征,优化n ZVI材料结构且评估其处理放射性废水的长期稳定性和生态毒性;确定n ZVI固定铀的性能与水质组分及水处理工艺运行参数的数学相关性,建立监测和调控工艺的方法.

关键词：纳米零价铁铀放射性废水反应机理水质因素

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一种克服机载天线阵风扰动的方法

通信技术 2021年第7期54卷 1764-1767页

作者：田捷力仇钰清顾田航中国电子科技集团公司第三十九研究所陕西西安710065 陕西省天线与控制技术重点实验室陕西西安710065 西北工业大学陕西西安710072 西安邮电大学陕西西安710121

随着机载卫星通信的发展,为解决阵风扰动对高空飞行的机载天线跟踪性能的影响,确保通信信道稳定,采用伺服控制策略,研究阵风作用于飞机时,在飞行控制器的作用下所产生的姿态响应、阵风扰动建模、飞机阵风扰动建模、天线伺服控制建模及利... 详细信息

随着机载卫星通信的发展,为解决阵风扰动对高空飞行的机载天线跟踪性能的影响,确保通信信道稳定,采用伺服控制策略,研究阵风作用于飞机时,在飞行控制器的作用下所产生的姿态响应、阵风扰动建模、飞机阵风扰动建模、天线伺服控制建模及利用Simulink阵风模型对载机阵风扰动进行仿真,得出采用LQG+PI的方法。该方法可有效提高干扰抑制度,改善动态性能,为以后的工程验证提供参考分析。

关键词：无人机天线阵风扰动瞄准误差

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机载卫星通信天线跟踪误差分析

通信技术 2021年第3期54卷 745-749页

作者：田捷力李麒邓军顾田航顾新中国电子科技集团公司第三十九研究所陕西西安710065 陕西省天线与控制技术重点实验室陕西西安710065 解放军93216部队北京100085 西安邮电大学陕西西安710121 西安电子科技大学陕西西安710071

随着机载卫星通信的工作频段向着宽频带和多频段拓展,Ku/Ka双频段天线已成为目前发展的主流。双频段天线的指向跟踪方式直接影响卫星通信的性能,而天线系统各项误差可导致天线的指向精度、跟踪精度不能满足动载体快速、可靠与实时捕获... 详细信息

随着机载卫星通信的工作频段向着宽频带和多频段拓展,Ku/Ka双频段天线已成为目前发展的主流。双频段天线的指向跟踪方式直接影响卫星通信的性能,而天线系统各项误差可导致天线的指向精度、跟踪精度不能满足动载体快速、可靠与实时捕获卫星的需求,导致卫星链路中断,数据丢失,无法正常通信。因此,介绍了机载Ku/Ka双频段天线系统的组成和采用的跟踪方式,分析在不同的跟踪方式下指向误差和跟踪误差的产生因素,并提出改善误差的解决方式,估算跟踪精度。

关键词：机载天线指向误差跟踪误差

基于FY-3E星载红外观测的交叉定标匹配不确定性分析

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红外与激光工程 2023年第4期52卷 9-20页

作者：杨天杭张春明左丰华胡勇顾明剑中国科学院红外探测与成像技术重点实验室上海200083 中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049 北京理工大学光电学院北京100081

星载红外高光谱传感器与多通道光谱传感器在轨交叉定标时能够提升数据精度和质量,交叉定标样本通常采用星下点交叉方式匹配筛选,包括空间、时间、观测几何角度和光谱匹配,匹配误差的不确定性将对最终交叉定标精度产生影响。采用FY-3E同... 详细信息

星载红外高光谱传感器与多通道光谱传感器在轨交叉定标时能够提升数据精度和质量,交叉定标样本通常采用星下点交叉方式匹配筛选,包括空间、时间、观测几何角度和光谱匹配,匹配误差的不确定性将对最终交叉定标精度产生影响。采用FY-3E同平台红外高光谱大气探测仪HIRAS-II和中分辨率光谱成像仪MERSI-LL均匀晴空背景进行观测,根据视线向量匹配HIRAS-II星下点瞬时视场内的MERSI-LL像素,分别通过模拟视场偏移、观测天顶角偏差和光谱响应函数变化单独分析空间、观测几何角度和光谱匹配误差引入的匹配不确定度。结果表明,空间失配引起观测背景辐射亮温变化,偏移一半像元视场时的相对不确定度约为10%,达到一个像元时为25%~30%;观测几何角度失准引起光谱辐射亮温变化,观测天顶角偏移20°时的不确定度优于0.2%;光谱响应函数差异引起光谱等效辐射亮温变化,响应函数发生展宽时对吸收通道的不确定度最大约为2.5%,窗区通道为0.4%,收缩时的不确定度整体优于0.3%,平移引起的不确定度相对较小,移动5倍波长间隔时优于0.1%。

关键词：红外交叉定标交叉匹配不确定性

FY-3F/HIRAS-Ⅱ的发射前光谱定标

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光学学报 2024年第12期44卷 396-403页

作者：邵春沅顾明剑漆成莉李路杨天杭陈星中国科学院上海技术物理研究所红外探测与成像技术重点实验室上海200083 中国气象局国家卫星气象中心北京100081

基于仪器的光学视场特性进行有限视场和离轴效应的光谱模拟,研究针对面阵傅里叶光谱仪光谱校正的方法。首先,开展仪器线型函数(ILS)影响分析,确定不同影响因素(有限光程差、有限视场、离轴效应等)的分析方法;其次,以面阵型圆形探测器为... 详细信息

基于仪器的光学视场特性进行有限视场和离轴效应的光谱模拟,研究针对面阵傅里叶光谱仪光谱校正的方法。首先,开展仪器线型函数(ILS)影响分析,确定不同影响因素(有限光程差、有限视场、离轴效应等)的分析方法;其次,以面阵型圆形探测器为例,结合仪器自身光学特性,构建仪器线型函数模型;然后,利用气体吸收光谱模拟离轴效应产生的光谱定标误差和光谱敏感性;最后,基于FY-3F/HIRAS-Ⅱ发射前光谱定标数据,进行光谱校正和定标精度验证。实验结果表明:有限视场和离轴效应使得光谱存在展宽,并向低波数方向偏移。经过光谱定标和校正,中心最差像元光谱定标精度由-24.69×10^(-6)减小到0.54×10^(-6),边缘最差像元由-513.38×10^(-6)减小到-0.15×10^(-6),且3个波段内所有像元均满足小于7×10^(-6)的指标要求。

关键词：光谱学光谱定标仪器线型函数离轴效应红外高光谱大气探测仪