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基于MAX-DOAS观测的鹤山地区对流层甲醛廓线反演研究

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1781-1788页

作者：钱园园罗宇涵周海金窦科常振杨太平奚亮汤付颖徐自强司福祺中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

甲醛(HCHO)是大气中一种十分重要的痕量气体,它不仅与人类健康和环境密切相关,还在对流层光化学反应中扮演着极其重要的角色。近年来,我国珠三角地区的秋季对流层臭氧及甲醛污染问题较为严重,而对流层甲醛也是分析边界层臭氧形成机理的... 详细信息

甲醛(HCHO)是大气中一种十分重要的痕量气体,它不仅与人类健康和环境密切相关,还在对流层光化学反应中扮演着极其重要的角色。近年来,我国珠三角地区的秋季对流层臭氧及甲醛污染问题较为严重,而对流层甲醛也是分析边界层臭氧形成机理的关键性指标之一,因此,在珠三角地区开展甲醛观测实验具有十分重要的意义。利用多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)反演了鹤山超级站2019年9月20日至10月3日期间的氧气二聚体(O_(4))与HCHO的差分斜柱浓度(DSCD),使用几何近似法得到了甲醛的大气质量因子(AMF),进而获得了对流层甲醛的垂直柱浓度(VCD)。结果显示,观测期间的对流层甲醛VCD在4.99×10^(13)~6.48×10^(16)molec·cm^(-2)之间波动,平均值为2.18×10^(16)molec·cm^(-2)。将MAX-DOAS反演的对流层甲醛VCD与TROPOMI结果进行了对比,结果表明,MAX-DOAS与TROPOMI结果近乎一致,相关性系数R为0.80,但9月25日与28日的TROPOMI结果偏低了约25%,这可能是由于观测方式不同所导致的。此外,该研究还基于反演的O_(4)与甲醛DSCD,使用基于最优估计算法的海德堡大学廓线反演算法(HEIPRO)反演了观测期间的对流层气溶胶及甲醛廓线,结果表明,甲醛污染主要集中在近地面0~800 m内,观测期间的甲醛污染主要来源于当地的工业及机动车尾气排放。将MAX-DOAS技术反演的近地面甲醛结果与2,4-二硝基苯肼色谱技术测量结果进行了对比,结果表明,两种技术的近地面甲醛结果的一致性较高,均观测到了9月27至29日的近地面甲醛高值(峰值达到了14.31μg·m^(-3)),且相关性系数R为0.88,斜率为0.98,验证了MAX-DOAS技术反演的近地面甲醛结果的可靠性。MAX-DOAS技术可实现对流层甲醛VCD的实时监测,可作为验证星载观测结果的一种重要手段,结合最优估计算法,MAX-DOAS技术还可以实现对流层甲醛廓线的反演。

关键词：多轴差分吸收光谱技术对流层甲醛最优估计算法鹤山卫星校验

基于SiGe材料的热电器件输出性能仿真计算分析

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稀有金属 2024年第3期48卷 378-387页

作者：赵明孙陆军黄望哩肖尊奇姜志忠中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院安徽合肥230026

近年来,高温热电材料SiGe合金的制备工艺不断优化,其热电优值得到不断提升,作为温差发电器件材料在未来深空探测装备发电应用中展现出巨大的应用价值。基于目前研究发展的SiGe合金,在考虑接触电阻与热阻的基础上,利用ANSYS软件构建了平... 详细信息

近年来,高温热电材料SiGe合金的制备工艺不断优化,其热电优值得到不断提升,作为温差发电器件材料在未来深空探测装备发电应用中展现出巨大的应用价值。基于目前研究发展的SiGe合金,在考虑接触电阻与热阻的基础上,利用ANSYS软件构建了平面型SiGe热电器件的仿真模型,分析电极厚度、电偶臂间距、电偶臂结构、热损和热端温度变化对器件输出性能影响。结果表明,器件开路电压和最大输出功率分别为0.315 V和0.56 W,与器件实验结果的误差均小于5%,模型具有较好的计算精度。减小热端SiMo电极厚度和电偶臂间距有效提高了器件输出性能,当器件电极厚度为1 mm,电偶臂间距为3 mm时,输出功率和热电效率达0.85 W和6.80%。结构设计发现,当n型和p型电偶臂横截面积比为0.90时,输出功率获得最大值;面积比为1.10时,转换效率获得最大值。器件与环境之间换热系数的增大有利于输出功率的提高,但转换效率大幅降低。器件输出性能变化相对热端温度变化具有滞后性,温度阶跃变化之后重新达到稳态所需要的时间为0.048 s,大于温度线性变化重新达到稳态所需要的时间0.022 s。研究结果可为后续器件的加工制备提供理论指导。

关键词： SiGe 热电器件数值模拟输出性能

谷物多酚与膳食纤维调控肠道菌群缓解小鼠肥胖作用研究

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中国食品学报 2024年第8期24卷 225-235页

作者：刘欣果綦文涛庞邵杰方微王勇上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 国家粮食和物资储备局科学研究院北京100037

目的:探究谷物多酚(阿魏酸和咖啡酸)和膳食纤维(阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖)复合物缓解高脂饮食诱导的小鼠肥胖的效果。方法:将48只雄性C57BL/6J小鼠随机分为对照组(CON)、谷物多酚和膳食纤维复合物组(PPDF)、高脂饲料组(HFD)和高脂饲料... 详细信息

目的:探究谷物多酚(阿魏酸和咖啡酸)和膳食纤维(阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖)复合物缓解高脂饮食诱导的小鼠肥胖的效果。方法:将48只雄性C57BL/6J小鼠随机分为对照组(CON)、谷物多酚和膳食纤维复合物组(PPDF)、高脂饲料组(HFD)和高脂饲料加复合物组(HFD+PPDF),自由摄食18周后,基于血液生化和组织病理学指标评价PPDF对肥胖小鼠的影响,并通过高通量测序技术分析结肠菌群组成变化。结果:与HFD组相比,HFD+PPDF组小鼠体质量增加、肝脏指数、血清谷丙转氨酶(ALT)和丙二醛(MDA)水平分别降低13.71%,12.62%,35.49%和22.97%(P<0.05);超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性分别提高43.12%和36.66%(P<0.05),糖耐量异常改善。PPDF增加了高脂饮食小鼠肠道菌群的多样性,其中Ace指数和Chao1指数分别升高30.07%和30.93%(P<0.05);双歧杆菌、罗氏菌属和Lachnospiraceae_NK4A136_group菌属丰度分别升高76.56%,1727.46%和315.43%(P<0.05);而乳杆菌属、罗姆布茨菌属、丹毒荚膜菌属、Clostridium_sensu_stricto_1和布劳特氏菌属丰度分别降低68.52%,90.17%,61.39%,75.19%和95.62%(P<0.05)。相关性分析表明,双歧杆菌属和阿克曼氏菌属与体质量增加、肝脏指数和糖耐量异常呈显著负相关关系,与抗氧化活性呈显著正相关关系;而乳杆菌属、罗姆布茨菌属、丹毒荚膜菌属、Clostridium_sensu_stricto_1和布劳特氏菌属与之相反。结论:PPDF可通过增加肠道菌群多样性和有益菌丰度,改善小鼠糖代谢紊乱并预防肥胖。

关键词：多酚膳食纤维谷物肥胖肠道菌群

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表型组学时代下的人类遗传资源利用与管理的发展趋势

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中国科学：生命科学 2024年第6期54卷 1002-1007页

作者：陈兴栋刘振球金力复旦大学人类表型组研究院上海200438 复旦大学泰州健康科学研究院泰州225300

人类遗传资源是指可单独或联合用于识别人体特征的遗传材料与信息,包括所有来自于人体的样本以及基于样本产生的数据及相关信息,是生物医药研究与创新的重要基础,对揭示健康与疾病的人群规律至关重要,同时也是支撑疾病防控策略制定的关... 详细信息

人类遗传资源是指可单独或联合用于识别人体特征的遗传材料与信息,包括所有来自于人体的样本以及基于样本产生的数据及相关信息,是生物医药研究与创新的重要基础,对揭示健康与疾病的人群规律至关重要,同时也是支撑疾病防控策略制定的关键资源,已成为关乎公众健康、生命安全的战略性、公益性和基础性资源.迈进表型组学的新时代,确保人类遗传资源的合法合规获取、有效管理、开发利用及共享,成为了科研工作中的核心议题.本文将从人类遗传资源管理现状、发展动态及其与表型组学的联系等几方面进行综述.

关键词：遗传资源表型组人群队列多组学

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用于连续碰撞检测的线性动态分离轴算法

计算机辅助设计与图形学学报 2024年

作者：张然杨子辉孙国民陶桂花霍前超汪建业安徽大学物质科学与信息技术研究院中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所

针对连续碰撞检测的检测效率低的问题，为了减少三角形基元检测数量，基于分离轴理论提出一种使用线性动态分离轴的快速连续碰撞检测算法. 在三角形对运动前后，利用迭代算法各找到一条分离轴，将其构造为线性动态分离轴; 然后剔除... 详细信息

针对连续碰撞检测的检测效率低的问题，为了减少三角形基元检测数量，基于分离轴理论提出一种使用线性动态分离轴的快速连续碰撞检测算法. 在三角形对运动前后，利用迭代算法各找到一条分离轴，将其构造为线性动态分离轴; 然后剔除在动态分离轴上的投影始终不相交的三角形对; 最后对无法剔除的三角形对使用其他剔除算法或者传统算法. 在多个可变形基准模型上的实验结果表明，所提算法的基础检测剔除率超过89%，在精确检测阶段具有更高的检测效率.

关键词：连续碰撞检测分离轴理论线性动态分离轴可变形模型

Fe_(34)Cr_(30)Mo_(15)Ni_(15)Nb_(3)Al_(3)高熵合金在500℃下氧含量为10^(-6)%的液态铅铋合金中腐蚀行为研究

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中国腐蚀与防护学报 2024年第5期44卷 1353-1360页

作者：潘宗宇刘静姜志忠罗林贾寒冰刘欣雨安徽大学物质科学与信息技术研究院合肥230601 中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026

制备了Fe_(34)Cr_(30)Mo_(15)Ni_(15)Nb_(3)Al_(3)高熵合金,铸态组织包含FCC相、Laves相和B2-NiAl相。随后将高熵合金置于500℃、氧浓度为10-6%(质量分数)的液态铅铋合金中进行1000~2000 h的静态腐蚀实验。结果表明:高熵合金未发生明显... 详细信息

制备了Fe_(34)Cr_(30)Mo_(15)Ni_(15)Nb_(3)Al_(3)高熵合金,铸态组织包含FCC相、Laves相和B2-NiAl相。随后将高熵合金置于500℃、氧浓度为10-6%(质量分数)的液态铅铋合金中进行1000~2000 h的静态腐蚀实验。结果表明:高熵合金未发生明显的元素溶解、铅铋渗透和相变。静态腐蚀1000~2000 h后,Laves相区域表面只生成了Fe-Cr尖晶石。但腐蚀1000 h后,FCC/B2-NiAl相区域表面除了内层生成了Fe-Cr尖晶石,外层还生成了贫Cr的FeCr尖晶石;随着腐蚀时间增加到1500 h,FCC/B2-NiAl相区域外层贫Cr的Fe-Cr尖晶石发生脱落;腐蚀2000 h后,Fe3O4开始生成,覆盖FCC/B2-NiAl相区域外表面。高熵合金表面的氧化层均较薄,厚度不超过3μm,表现出较好的耐腐蚀性。高熵合金具有良好耐腐蚀的原因是由于Laves相分布均匀,抑制了金属元素的向外扩散。

关键词： Fe_(34)Cr_(30)Mo_(15)Ni_(15)Nb_(3)Al_(3)高熵合金液态铅铋合金腐蚀 Laves相 Fe-Cr尖晶石

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光强非线性响应下的光致热弹光谱光强修正

光学精密工程 2024年第3期32卷 317-323页

作者：陈祥刘浩姚路许振宇胡迈阚瑞峰中国科学院合肥物质科学研究院安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 香港中文大学中国香港999077

提出了基于光强非线性响应的光致热弹光谱光强修正方法,实现了激光光强的准确修正。控制DFB激光器工作于波长调制模式,设置激光调制频率为16369.75 Hz,通过光纤放大器增强其出射光强非线性项的幅值,光束经多次反射池后汇聚于石英音叉根... 详细信息

提出了基于光强非线性响应的光致热弹光谱光强修正方法,实现了激光光强的准确修正。控制DFB激光器工作于波长调制模式,设置激光调制频率为16369.75 Hz,通过光纤放大器增强其出射光强非线性项的幅值,光束经多次反射池后汇聚于石英音叉根部激发光热信号,采用数字锁相放大器解调得到对应的谐波信号,通过多项式拟合谐波信号背景,反演得到与浓度及光强分别对应的谐波信号。实验结果表明,当光强从22.03 mW变化至3.16 mW,谐波信号背景幅值与光强具有良好的线性关系,线性相关系数大于0.998,归一化后的谐波信号幅值波动小于0.37%。针对甲烷测量,系统在较大的浓度范围内具有良好的线性响应,谐波信号信噪比表明系统的最低检测限达0.22×10-6。该研究为光致热弹光谱的光强修正提供了一种新的方法,可有效提高LITES系统在长期测量应用中的稳定性。

关键词：光致热弹光谱谐波信号非线性响应多项式拟合光强修正

烷烃类混合气体测量中宽谱干扰抑制解析方法研究

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中国激光 2024年第13期51卷 277-287页

作者：彭云涛张志荣夏滑蔡永军孙鹏帅王前进王夏春庞涛吴边刘旭安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽合肥230601 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院安徽合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031 国家管网集团科学技术研究总院分公司河北廊坊065000 蚌埠学院电子与电气工程学院安徽蚌埠233030

随着我国油气管网铺设里程的增加以及城市燃气管网的广泛使用,油气管道泄漏成为研究的热点问题。油气泄漏产生的气体挥发物的主要成分除了甲烷以外,还包括丙烷和丁烷等标志性气体,精确测量它们的体积分数可以弥补甲烷单一测量的不足,具... 详细信息

随着我国油气管网铺设里程的增加以及城市燃气管网的广泛使用,油气管道泄漏成为研究的热点问题。油气泄漏产生的气体挥发物的主要成分除了甲烷以外,还包括丙烷和丁烷等标志性气体,精确测量它们的体积分数可以弥补甲烷单一测量的不足,具有非常重要的安全指导价值和环保意义。基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的光谱选择性、快速响应、高测量精度等优点,笔者选取近红外波段1685.9~1686.8 nm,同时测量了丙烷和丁烷的直接吸收与二次谐波信号,并利用偏最小二乘回归算法建立体积分数预测模型,有效提高了测量灵敏度和测量极限。该模型可以探测混合气体中体积分数低至168×10^(-6)(为丙烷爆炸下限的0.8%)的丙烷以及体积分数低至171×10^(-6)(为丁烷爆炸下限的0.9%)的丁烷。对于混合气体中丙烷和丁烷体积分数在100×10^(-6)~800×10^(-6)范围内的实验组,丙烷的预测最大绝对误差为34×10^(-6),丁烷的预测最大绝对误差为51×10^(-6);对于混合气体中丙烷和丁烷体积分数在2000×10^(-6)~10000×10^(-6)范围内的实验组,丙烷的预测最大绝对误差为64×10^(-6),丁烷的预测最大绝对误差为148×10^(-6)。误差均控制在爆炸下限的3%以下。为了进一步验证实验系统的稳定性,在高低体积分数下分别持续记录了30 min的光谱信号并进行了体积分数反演,所建立的模型在保证测量精度的同时具有较好的动态稳定性,可以满足油气管道泄漏检测的实际要求。

关键词：光谱学可调谐二极管激光吸收光谱油气管道泄漏烷烃类混合气偏最小二乘回归

基于可变荧光统计法的藻类活体细胞密度宽范围检测实验

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光学学报 2024年第12期44卷 164-173页

作者：王勰殷高方赵南京胡翔黄朋马明俊徐敏甘婷婷杨瑞芳方丽张小玲王翔程钊中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031 安徽大学物质科学与信息技术研究院信息材料与智能感知安徽省实验室安徽合肥230601 安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241200

提出区间增益系数动态调整的可变荧光统计学分布检测方法,以可变荧光统计分析法为基础,随机抽样测量,统计可变荧光值的方差σ^(2)。分析不同细胞密度样本的可变荧光值方差σ^(2)与区间增益系数a之间的关系,利用区间增益系数动态调整方... 详细信息

提出区间增益系数动态调整的可变荧光统计学分布检测方法,以可变荧光统计分析法为基础,随机抽样测量,统计可变荧光值的方差σ^(2)。分析不同细胞密度样本的可变荧光值方差σ^(2)与区间增益系数a之间的关系,利用区间增益系数动态调整方法准确测量宽细胞密度范围内的活体藻细胞密度。实验结果表明,该方法对羊角月牙藻细胞密度检测上限达到4640 cells·mL^(-1),较原始方法提高了近200倍;蛋白核小球藻、羊角月牙藻、斜生栅藻和杜氏盐藻检测结果与显微镜分析法的检测结果具有较高的一致性,相关系数R2均在0.999以上,相对误差绝对值均小于20.00%;直接测量楯形多甲藻与羊角月牙藻的混合藻种,检测结果与显微镜分析法的检测结果也具有较高的一致性,相对误差绝对值均小于20.00%。

关键词：海洋光学可变荧光活体藻细胞密度检测区间增益系数动态调整