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单离子束-微流控细胞高通量辐照技术

强激光与粒子束 2024年第9期36卷 81-87页

作者：詹福如中国科学院智能机械研究所合肥230031

辐照通量是指单位时间里离子辐照的细胞数量,是单离子束细胞辐照系统的重要性能指标。为提高单离子定位辐照通量,将微流控技术应用于单离子束细胞辐照系统,实现了单离子-单细胞精确定位自动辐照技术。微流控芯片上建立细胞储液池、O_(2)... 详细信息

辐照通量是指单位时间里离子辐照的细胞数量,是单离子束细胞辐照系统的重要性能指标。为提高单离子定位辐照通量,将微流控技术应用于单离子束细胞辐照系统,实现了单离子-单细胞精确定位自动辐照技术。微流控芯片上建立细胞储液池、O_(2)和CO_(2)注入通道、恒温加热、p H检测、细胞检测等功能机构。细胞微流受驱动在通道中保持运动,离子经微流控芯片辐照点射入微通道,对动态细胞进行辐照。基于CASLIBB装置,建立离子定位微流细胞的计算模型,研究离子精确瞄准微流细胞的基本方法和规律,获得微流细胞速度、最大辐照通量、辐照剂量、细胞间距等多个参量之间的相互约束关系,成为系统运行的理论指导。提出“即测即打”运行模式,以加快辐照速度,提高离子定位准确性。结果表明,细胞速度和辐照通量均存在上限值,提高微流细胞数密度和离子发射密度,是提高辐照通量的可选方法。采用微流控技术后,辐照通量达到10 000细胞/h,相比之前提高10倍以上。计算数据和实验结果基本吻合。

关键词：单离子束微流控辐照通量定位辐照微流细胞

基于多元数据的夏季鸡舍环境质量评价及其对产蛋性能的影响

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农业工程学报 2024年第8期40卷 188-197页

作者：谢苗苗李华龙詹凯安徽大学江淮学院合肥230031 中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所合肥230031 安徽省农业科学院畜牧兽医研究所合肥230031

蛋鸡舍环境质量直接影响蛋鸡产蛋性能。为探究夏季蛋鸡舍环境质量及其对产蛋性能的影响,研究提出基于多元数据的分析方法,首先采集鸡舍内7类关键环境因子数据,按照热环境、光环境和气体环境分组,再根据改进D-S证据理论规则进行迭代融合... 详细信息

蛋鸡舍环境质量直接影响蛋鸡产蛋性能。为探究夏季蛋鸡舍环境质量及其对产蛋性能的影响,研究提出基于多元数据的分析方法,首先采集鸡舍内7类关键环境因子数据,按照热环境、光环境和气体环境分组,再根据改进D-S证据理论规则进行迭代融合,得到蛋鸡舍各检测点环境质量的综合评价结果,进而分析其对产蛋性能的影响。以夏季八层层叠式蛋鸡舍为试验鸡舍开展试验。结果显示:八层层叠式蛋鸡舍下四层的环境质量和平均产蛋率的最优位置均处于鸡舍前端;平均产蛋率最差的位置处于鸡舍中端,该位置环境质量综合评价结果为一般;上四层平均产蛋率最优位置为鸡舍中端,该位置环境质量综合评价结果为适宜;平均产蛋率最差位置和环境质量最差位置均为鸡舍后端(靠近风机端)。在试验鸡舍所有检测点中,平均产蛋率高于86%的检测点,环境质量综合评价结果大都为适宜,平均产蛋率低于86%的检测点,环境质量综合评价结果为一般或差,鸡舍内各检测点环境质量综合评价结果与平均产蛋率的变化趋势高度一致。该研究为准确评价蛋鸡舍环境质量,揭示蛋鸡舍环境质量对产蛋性能的影响提供了一种行之有效的方法。

关键词：多元数据数据融合改进D-S证据理论层叠式蛋鸡舍环境质量产蛋性能

2.94μm LiNbO_(3)声光调Q Er:YAG激光输出脉冲特性

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物理学报 2024年第4期73卷 186-191页

作者：王滔宁姜玲玲程庭清王礼江海河中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥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合肥230031

2.94μm纳秒铒激光是宽调谐中红外激光和临床医疗研究中重要的固体激光源.本文研制了新型LiNbO_(3)声光调Q Er:YAG激光器,研究了20 Hz重复频率下不同调Q延迟时间和耦合腔镜反射率对激光输出脉冲特性的影响规律.根据测量激光器的热透镜... 详细信息

2.94μm纳秒铒激光是宽调谐中红外激光和临床医疗研究中重要的固体激光源.本文研制了新型LiNbO_(3)声光调Q Er:YAG激光器,研究了20 Hz重复频率下不同调Q延迟时间和耦合腔镜反射率对激光输出脉冲特性的影响规律.根据测量激光器的热透镜焦距设计了凹凸谐振腔补偿热透镜效应,获得了激光单脉冲能量为34.68 mJ、脉冲宽度为119.9 ns的调Q输出,相应的峰值功率为289.24 kW,与平平腔相比输出能量提高了2.09倍.据我们所知,这是目前声光调Q Er:YAG激光器中获得的最高能量,可为进一步研究宽调谐中红外激光技术提供新的手段.

关键词：固体激光器 Er:YAG LiNbO_(3)声光调Q开关

针对船舶排放污染物分布监测的地基快速IDOAS技术研究

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1537-1545页

作者：胡春桥罗宇涵宋润泽常振奚亮周海金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安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

针对我国船舶排放污染物防治的迫切需求,2021年中国出台了《船舶大气污染物排放监测通用要求》,对船舶大气污染物排放的监测精度提出了更高的要求。现阶段,我国内河中的多数船只都以低端柴油发动机作为主要动力来源,并在未来的很长一段... 详细信息

针对我国船舶排放污染物防治的迫切需求,2021年中国出台了《船舶大气污染物排放监测通用要求》,对船舶大气污染物排放的监测精度提出了更高的要求。现阶段,我国内河中的多数船只都以低端柴油发动机作为主要动力来源,并在未来的很长一段时间内,柴油机都将继续作为船舶的主要动力装置使用。船舶使用的油品通常杂质多、品质差,加上柴油发动机大多较为老旧,老化的柴油发动机工作时会排放大量硫氧化合物、氮氧化合物等大气污染物,对大气环境造成严重危害,因此对于船舶大气污染物排放的监测研究尤为重要。基于成像差分吸收光谱技术研制了一套地基快速成像差分吸收光谱系统,能够实现对污染物空间分布的“拍照”式探测。系统时间分辨率可达秒级,系统视场角为6°×6°。选择无云条件下的正午天顶太阳散射光光谱作为参考光谱并使用QDOAS软件对获得的数据进行反演。根据系统中摄像头采集到的观测区域图像信息,将污染气体浓度信息与空间信息进行匹配,能够获得船舶大气污染物的空间二维分布情况。为验证系统的可靠性,2022年9月,在铜陵以发电厂烟羽中的SO_(2)为目标进行了比对验证实验,并与推扫地基成像差分吸收光谱仪器的结果进行了相关性分析,SO_(2)斜柱浓度的相关性为0.935。2022年12月,采用地基快速成像差分吸收光谱系统对长江船舶污染物排放进行了观测,获取了时间分辨率为5 s的SO_(2)连续空间二维分布信息,通过与摄像头获取的图像信息匹配,能够将高浓度排放追溯到具体船只。该研究为船舶等快速移动污染源的监测提供了有效的实时监测手段,为船舶排放的治理提供了可靠的数据支撑。

关键词：快速成像差分吸收光谱技术二维分布船舶大气污染二氧化硫

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月球直射辐照度仪同光轴装调及传递定标

光子学报 2024年第4期53卷 158-170页

作者：王鑫蕊李新潘琰李萍张权韦玮秦萌萌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合肥230031 中国科学技术大学合肥230026

采用激光水平仪与平面反射镜相结合的方式,在实验室模拟月球对追踪相机与探测镜头进行同光轴装调,避免未同光轴导致测试不到信号或者信号太小造成数据不准确的问题,实验结果显示实验室同光轴装调误差在±0.03°以内。为保证仪器定标系... 详细信息

采用激光水平仪与平面反射镜相结合的方式,在实验室模拟月球对追踪相机与探测镜头进行同光轴装调,避免未同光轴导致测试不到信号或者信号太小造成数据不准确的问题,实验结果显示实验室同光轴装调误差在±0.03°以内。为保证仪器定标系数的准确性,采用已溯源于国家计量基准的标准灯传递定标微光灯的方式,利用激光测距仪与激光水平仪、平面反射镜相结合的方式保证传递定标精度,解决了直接使用标准灯定标带来的探测器非线性响应误差和长定标距离误差的难题。为地基对月观测仪器建立高精度的月球辐射模型提供了一种思路与解决方法。

关键词：辐射定标月球直射辐照度仪激光水平仪同光轴传递定标

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临近空间紫外辐射环境及影响因素研究

光子学报 2024年第3期53卷 180-194页

作者：安源王先华叶函函施海亮吴时超李超孙二昌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合肥230031 中国科学技术大学合肥230026

临近空间的紫外辐射对天体生物学、飞行器材料等产生重要影响,为加深对其的认知,基于OH与O3的光化学关系改变紫外辐射强度的原理,利用戈达德地球观测系统—化学模型对中国区域临近空间OH与O3浓度的时空变化特性进行分析。根据OH和O3浓... 详细信息

临近空间的紫外辐射对天体生物学、飞行器材料等产生重要影响,为加深对其的认知,基于OH与O3的光化学关系改变紫外辐射强度的原理,利用戈达德地球观测系统—化学模型对中国区域临近空间OH与O3浓度的时空变化特性进行分析。根据OH和O3浓度的变化,利用对流层紫外和可见光辐射传输模型对紫外B波段辐射进行模拟计算,揭示了高度在22~42 km之间的辐照度在3.43~16.15 W·m^(-2)之间;华北区域、华中和华南区域以及南海区域等的辐照度呈现出双峰和振荡相结合的特征,辐照度极值出现的月份在各区域并不一致;受O3吸收作用影响,辐照度的年较差最大值2.29 W·m^(-2)出现在华北区域的32 km高度处,最小值0.53 W·m^(-2)为南海区域的42 km高度处;辐照度变化最为剧烈的情况均出现在22 km高度处,可达2.42%~32.79%。结果表明在不同条件下紫外辐射对天体生物、飞行器材料等的影响与作用程度存在很大差异,在开展相关的研究时须具有针对性。

关键词：临近空间紫外辐射辐射传输时空分析 OH O3

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水体表观光学特性测量系统的研制与定标

光学学报 2024年第6期44卷 52-63页

作者：陈胜利郑小兵李新韦玮刘恩超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安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

为满足海洋水色卫星遥感器在轨定标与真实性检验需求,研制了一套三通道同色散光路、同系统定标、同步观测的水体表观光学特性测量系统(WAOPAS)。WAOPAS的光谱范围覆盖350~900 nm,光谱分辨率优于3 nm,具备自动调节观测几何、自动增益积... 详细信息

为满足海洋水色卫星遥感器在轨定标与真实性检验需求,研制了一套三通道同色散光路、同系统定标、同步观测的水体表观光学特性测量系统(WAOPAS)。WAOPAS的光谱范围覆盖350~900 nm,光谱分辨率优于3 nm,具备自动调节观测几何、自动增益积分时间、数据远程传输和自动预处理功能,可实现全天候无人值守观测。3台传感器采用相同的色散采集单元设计,使WAOPAS具有相同的光谱范围和采样间隔,分辨率最大差异为0.26 nm,保证了光谱测量匹配性。海面辐亮度、天空辐亮度及海面入射辐照度的快速同步多次采集,最小化了天空光变化和海面波动对测量精度的影响。辐亮度与辐照度采用同一定标系统、近同步定标方案,遥感反射比测量不确定度同步降低了0.34%~0.83%(比例系数K=1)。开展了与国际主流测量仪器的户外比对试验,结果验证了所研制系统的测量可行性。

关键词：海洋光学表面之上法遥感反射比传感器

大气CO_(2)成像卫星遥感的点源排放分辨能力影响因素分析

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光学学报 2024年第12期44卷 71-83页

作者：李超王先华叶函函吴时超施海亮李大成孙二昌安源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安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

对卫星成像遥感的分辨能力开展理论分析,基于拉格朗日粒子扩散理论的CALPUFF模型得到点源大气CO_(2)排放烟羽分布结果,设计可探测像元统计和排放强度估算方法,以1×10^(-6)和4×10^(-6)的卫星反演精度和现有CO_(2)排放强度估算误差为标... 详细信息

对卫星成像遥感的分辨能力开展理论分析,基于拉格朗日粒子扩散理论的CALPUFF模型得到点源大气CO_(2)排放烟羽分布结果,设计可探测像元统计和排放强度估算方法,以1×10^(-6)和4×10^(-6)的卫星反演精度和现有CO_(2)排放强度估算误差为标准,分析不同排放强度和气象条件下监测点源CO_(2)排放所需的最低空间分辨率。理论分析表明:空间分辨率越高,探测到的CO_(2)烟羽越完整,CO_(2)排放强度定量精度越高,对气象和排放强度因素的适应范围越广。探测分辨能力与排放强度成正比,与500 t/h排放强度对应所需的空间分辨率2.0 km相比,3000 t/h排放强度所需的空间分辨率提高至4.5 km;探测分辨能力与风速成反比,静风(风速为0)条件对应所需的空间分辨率为3.0 km,在10.0 m/s风速条件下,所需的空间分辨率为1.0 km。分析成像卫星的分辨能力并说明其适用场景,为未来成像探测数据的CO_(2)排放分辨能力分析和信息解译方法提供理论基础。

关键词：大气光学 CO_(2)烟羽排放强度卫星成像遥感空间分辨率扩散模型

非线性最小二乘法在傅里叶变换红外光谱定量分析中的误差估计

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光子学报 2024年第4期53卷 20-31页

作者：李新春刘建国徐亮沈先春徐寒杨束胜全王钰豪金岭邓亚颂孙永丰中国科学技术大学环境科学与光电技术学院合肥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合肥230031

根据统计学的参数估计理论,提出在傅里叶变换红外光谱定量分析中使用非线性最小二乘法进行浓度反演的参数误差估计方法。实验中,通过光谱平均次数来控制噪声水平,以此来评估不同噪声水平下混合气体中各组分反演结果的估计误差。结果表明... 详细信息

根据统计学的参数估计理论,提出在傅里叶变换红外光谱定量分析中使用非线性最小二乘法进行浓度反演的参数误差估计方法。实验中,通过光谱平均次数来控制噪声水平,以此来评估不同噪声水平下混合气体中各组分反演结果的估计误差。结果表明,对于自研抽取式傅里叶变换红外光谱仪,8次平均光谱即可满足反演误差小于3%的需求,64次平均光谱的反演结果配合估计误差可以实现对平均浓度的覆盖率达到100%。随着噪声水平的降低,仪器、环境等非噪声因素的扰动是估计误差的主要部分。该方法在优化光谱定量分析的参数配置和指导光谱仪器系统设计等诸多方面具有重要的应用前景。

关键词：傅里叶变换红外光谱定量分析非线性最小二乘多组分误差估计