气溶胶飞行时间激光质谱仪在机动车尾气检测中的应用

使用气溶胶飞行时间激光质谱仪(ATOFMS)对机动车排放出的尾气进行在线测量,在排放出的气溶胶单粒子中检测出包括钠、钙、CnHm等在内的有机和无机离子.实验表明可以用钙离子和一些典型的有机质谱峰作为监测机动车尾气的标记,同时说明了此装置实时在线测量机动车尾气成分的可行性,也可以为机动车尾气气溶胶粒子在大气气溶胶中的分配情况进行化学路径跟踪.     

基于光声光谱和腔衰荡光谱的气溶胶光学特性测量研究

气溶胶光学特性是影响大气辐射强迫的重要因素, 对全球气候起着决定性作用。针对当前气溶 胶光学特性测量仪器存在的测量参数单一、测量不确定度高和溯源体系不完善等问题,本文 将光声光谱(PAS)技术和光腔衰荡光谱(CRDS)技术相结合,实现了气溶胶的消光、吸收及散 射系数同时在线测量, 并研制了一套大气气溶胶多光学参数的高精度在线测量装置。本文测量装置经过NO₂气体 标准物质校准 后,用于大气气溶胶光学特性测量,具有测量相对误差小于4%、测量重复性优于0. 2%和测量不确定 度为2.8%(k=2)等优点。与积分浊度计 、黑碳仪现场实验数据比较,本文测量装置的消光系数、吸收 系数和散射系数的E_n值均小于1,显示出良好的测量一致性和 稳定性。实验结果表明,本文测量装置具备 多参数测量能力,且测量结果准确可靠,可用于大气气溶胶光学特性的现场实时测量,也可 用于相 关测量仪器的计量校准,为测量仪器提供量值溯源。     

质子转移反应飞行时间质谱的建立与性能研究

介绍了自主研制的质子转移反应飞行时间质谱的基本结构和性能。首先对数据采集卡甄别离子脉冲的阈值电压进行了优化,结果表明当阈值电压为0.33V时,H316O+(m/z 19)与H318O+(m/z 21)的离子计数比约500:1;然后考察了水团簇离子H3O+(H2O)n的分布与漂移管约化电场的关系,结果表明,当E/N为139 Td时,团簇离子得到很好地抑制,质谱观察到的离子主要是H3O+,其纯度可达99%以上;随后考察了质谱的分辨率,结果表明在m/z124处,分辨率最好,达到2653; 采用不同浓度的乙醇标样对仪器的线性范围和检测限性能进行了测试,结果表明该仪器的线性动态范围可达三个数量级,检测限可达3.8 ppb; 最后用该质谱仪检测了实验室空气,得到了实验室空气的质谱图。自主研制的质子转移反应飞行时间质谱可实现对痕量挥发性有机物的实时在线测量,在环境、食品、医学等领域具有重要应用价值。     

集成光电探测器绝对光谱响应度的研制

分析了光电探测器的结构及光谱响应度的测试原理,基于LabVIEW图形化软件,研制了一套0.2～1.1 μm的光电探测器绝对光谱响应度测试装置.本系统采用单光路小光点标准替代法进行测量,系统组成灵活并可扩展,配合自行研制的驱动电路和采样保持电路,可以满足不同器件的需要.采用本系统对上海技物所研制的多种集成光电探测器的绝对光谱响应度进行测试,测试结果表明了系统的可行性.     

气溶胶单粒子的检测效率与基质辅助激光解吸电离研究

利用基质辅助激光解吸电离(MALDI)技术,在自行研制的气溶胶飞行时间质谱仪(ATOFMS)上实时探测单个生物气溶胶粒子的粒径和化学成分。采用双束激光空气动力学方法进行气溶胶粒子粒径的测量,并用266 nm的Nd∶YAG激光器对粒子进行激光解吸电离。以2,5-二羟基苯甲酸(DHB)和芥子酸为基质,对多肽生物样品进行了实验研究。质谱峰中质子化的分析物阳离子是在气相时,和基质通过质子转移反应形成的;而分析物碱金属加和物阳离子是在气相离子分子反应中,通过气相阳离子转移反应形成的。气溶胶粒子的检测效率为0.01%左右,命中率为10%左右。实验结果表明,该仪器可以满足大气中气溶胶单粒子的实时在线检测。     

磁性液体强化扬声器音圈散热的实验研究

实验将封有聚α-烯烃合成油基磁性液体的两玻璃管放置于磁场中,研制了磁性液体在均匀磁场中瞬态双热线导热 系数的实验测量装置,测试发现磁性液体的导热系数在均匀磁场中随磁场强度的增大而显著增大.研制了恒压法在线实时 检测扬声器音圈温升的测量装置,评价了在同一工况下空气和磁性液体对扬声器音圈温升的影响,测量发现磁性液体能显著 ...     

基于非合作目标激光气体遥测仪的设计开发与应用研究

激光气体遥测作为本征安全气体探测方法,可进行实时在线、非接触、远距离探测,具有独特的优势。基于非合作目标设计和开发一款具有完全自主知识产权的便携、轻巧、可实用化的手持式激光甲烷气体遥测仪,其温控芯片采用WTC3243,控温精度可达0.01℃,收发一体光学遥测组件采用平行光轴设计。通过标准气体比对测试,结果表明测量相对误差在±5%范围之内,测量综合偏差为293×10^-6 m,遥测仪测量值与标准积分浓度值之间的拟合优度达0.999。经过不同遥测距离测试,结果表明遥测距离可达20 m,且系统具有不同遥测距离测量的一致性。通过甲烷泄漏气团实际环境模拟测试,结果表明设计与开发的该手持式激光甲烷气体遥测仪完全可用于实际燃气管道等场所甲烷气体泄漏的实时在线、非接触、远距离遥测,且满足测量要求。     

用于激光在线粒度分析的两次测量法

在实时在线激光衍射粒度测量中，观察窗玻璃上污染物对测量结果有直接影响，提出了可消除污染物影响的两次测量法。讨论了测量原理，并模拟现场颗粒状况用标准粒子进行了一系列实验，结果令人满意。     

基于前向Mie散射的激光雾滴谱仪

为测量大气中雾滴粒子的分布,自主研制出基于激光及光电探测技术的前向Mie散射的激光雾滴谱仪。通过标定测试及实际测量,对研制仪器的准确性进行了实验验证,结果表明:研制的激光雾滴谱仪可对大气中2～50μm粒子进行准确测量,粒子谱分布及其折合液水含量与国外同类产品相比具有较好的一致性,测量数据相关的系数为0. 74。该仪器可用于降雾天气的实时观测,以及雾生消微物理过程研究。     

基于傅立叶变换红外光谱技术的烟气超低排放监测系统应用研究

中国的大气环境污染形势严峻,地域性大气问题严重,以燃煤为主的火力发电厂、燃煤锅炉等是最主要的SO₂、NO_x排放源。现行的燃煤烟气排放标准做了严格规定,从而对烟气连续排放在线监测技术提出更苛刻的要求。基于傅立叶变换红外光谱技术与伴热式多次反射池技术,研究燃煤电厂SO₂、NO污染气体超低浓度检测系统。针对SO₂、NO的分子吸收光谱特征, 采用SiC作为光源,选择测量波段1900~2600 nm;采用傅立叶变换红外光谱技术对测量光谱进行处理,与现场两台设备的测量数据进行分析, SO₂、NO气体的相关性良好,满足超低排放烟气监测需求。     

猪肉冷藏过程中顶空挥发性有机物快速检测研究

为了研究猪瘦肉与肥肉、五花肉在冷藏过程中的挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)特征,利用自主研制的质子转移反应质谱分别对三类猪肉在低温冷藏过程中产生的VOCs进行定时直接检测,得到了不同猪肉在新鲜时和变质后的VOCs质谱图以及冷藏过程中特征VOCs的变化趋势图.分析发现乙醇是三种新鲜猪肉的共同VOCs特征,而新鲜肥肉的特征是顶空存在乙醛,新鲜五花肉则具有二者的共同特征.冷藏过程中,三类肉的顶空VOCs在1～9日内均处于相对稳定阶段,之后变化的共同特征是乙醇等不含硫VOCs浓度迅速上升后下降,而二甲基二硫醚等含硫VOCs浓度开始上升,但各类猪肉顶空的VOCs浓度比率及变化快慢有较大区别.     

基于吸附管采样/冷阱聚焦方法的环境大气VOCs富集系统研究

研制出一种基于吸附管采样/冷阱聚焦方法的环境大气挥发性有机物(Volatile organic compounds, VOCs)富集 系统。环境大气中的VOCs先被吸附管采样,之后转移聚焦至冷阱中,冷阱热解析后VOCs随高纯载气进入GC-FID系 统中。使用标准气体(苯、甲苯、乙苯)测定系统性能,实验结果表明:本系统设计的冷阱对于VOCs(苯系物)聚 焦效率达到90%以上,标准样品相对标准偏差均小于3%,线性相关系数均大于0.99。该系统运行稳定,满足对环境 大气的VOCs富集的需求。     

OH自由基启动异戊二烯光氧化反应时间演化特性的研究?

利用烟雾箱反应装置,开展了OH自由基启动的异戊二烯光氧化生成二次有机气溶胶（SOA）反应的研究。用质子转移质谱仪（PTR-MS）监测反应物异戊二烯浓度、气相产物异丁烯醛和甲基乙烯酮（m/z=70）浓度随反应时间的变化;用扫描电迁移率粒径谱仪（SMPS）监测二次有机气溶胶产生和生长过程;用同步辐射光电离质谱仪（SRPIMS）检测不同反应时刻的光氧化气相产物的质谱。实验数据显示随着反应时间的增长,异戊二烯浓度逐渐减少,主要气相产物的浓度逐渐增加,SOA逐渐产生和增长;当异戊二烯快要消耗完时,SOA仍然继续增长。它表明由于有机气溶胶粒子的产生,主要的气相产物表面上发生的后续反应或者非均相反应产物对SOA的生长具有促进作用。     

合肥董铺水库大气VOCs成分变化特征及源解析

利用固相微萃取-气相色谱质谱法(SPME/GC-MS)对合肥市董铺水库监测站大气挥发性有机物（volatile organic compounds, VOCs）进行了连续检测,研究了一定时间内该地区大气VOCs的组成及变化特征。研究结果表明该地区VOCs主要由苯系物、醛酮类和烷烃构成。并用PCA/APCS（principal component analysis /absolute principal component scores）受体模型对大气中VOCs的来源进行了分析。结果表明该地区大气中VOCs主要有4个来源,分别为机动车排放源、化学试剂源、工业生产源和医用酒精挥发源,其贡献率依次为38.9%、49.48%、8.13%和3.49%。     

Humidity‐Compensating Sensor for Volatile Organic Compounds Using Stacked Porous Silicon Photonic Crystals

One‐dimensional photonic crystals constructed from multilayered stacks of porous Si are used as sensors for gas‐phase volatile organic compounds (VOCs). The ability of a double‐stack structure to provide compensation for drift due to changing relative humidity (RH) is investigated. In this approach, two separate photonic crystals (dielectric stacks) are etched into a crystalline Si substrate, one on top of the other. The top stack is chemically modified to be hydrophobic (by hydrosilylation with dodecene) and the bottom stack is made hydrophilic (by hydrosilylation with undecylenic acid). It is shown that the optical spectrum of the double‐stack structure provides an effective means to discriminate VOCs from water vapor. In this approach, shifts in the peak frequencies from both photonic crystals are measured simultaneously. Because the two stacks respond differently to water and to VOC, the effect of changing humidity can be nulled by calculating the weighted difference between the two peak frequencies. Reliable determination of the concentration of VOC vapor in nitrogen over a range of RH values (25% < RH < 75%) is demonstrated. The ability of the double‐stack structure to discriminate between water vapor and VOCs is quantified for four different VOCs: toluene, dimethyl methylphosphonate (DMMP), heptane, and ethanol.     

基于虚拟气体传感器阵列的肺癌检测电子鼻

提出了一种无创电子鼻诊断肺癌的新方法。该方法结合虚拟声表面波(SAW)传感器阵列的概念和图像识别方法,对肺癌病人、正常人和老慢支病人的呼出气体进行了检测,确定11种挥发性有机成分(VOCs)为肺癌特征气体。此外,在细胞水平上进行研究,证明了肺癌细胞培养液中存在的特征性VOCs是肺癌细胞新陈代谢的产物,可以作为判定特定肺癌细胞的依据,为确定肺癌病人呼吸中的特征性气体提供病理根据。     

连续波500W全固态Nd∶YAG激光器研究

研制了全国产化全固态半导体激光器(LD)抽运模块,Nd∶YAG激光输出功率达500W。介绍了优化抽运模 块结构参数的程度。从增益分布特性等方面,介绍了研究其输入 输出功率特性的实验装置,随着抽运功率的增加, Nd∶YAG激光输出以斜率效率47%线性增加,最大输出功率达到575W,光 光转换效率达26.1%。采用He Ne 激光探测法实验测量了该抽运模块中的热透镜效应。通过测量热焦距,分析了其热透镜效应:热透镜焦距与抽运 功率成反比,抽运功率很小时,热焦距大,热透镜效应很小,被Nd∶YAG棒的修凹面补偿,所以此时热焦距较大,热 效应不显著。随着抽运功率的增大,热焦距减小,热透镜效应越来越显著。     

新风量对室内VOCs浓度分布影响的模拟分析

本文分析了影响室内空气品质的污染物VOCs(挥发性有机化合物)的来源及危害，介绍了对其进行控制的几种方法，并用数值模拟的方法研究了新风量对室内VOCs浓度的影响。     

电子电气产品挥发性有机物释放量测试技术及其标准化研究

系统分析了电子电气产品中挥发性有机物释放对环境和人体健康的危害及其来源,并根据挥发性有机物的特性,进一步比较研究了国内外在该领域测试技术标准的发展状况,对电子电气产品中挥发性有机物释放量测试方法进行初步研究,并提出要加快该领域相关技术和标准化研究的建议。     

静电放电电磁脉冲激励下材料屏蔽效能研究

为更好地评价电磁屏蔽材料对静电放电电磁脉冲的屏蔽效能,对静电放电脉冲激励下的材料的屏蔽效能进行了时域测试研究。以静电放电电磁脉冲为注入源,结合宽带同轴测试夹具和数字存储示波器,对一种平面材料的屏蔽效能进行了时域测试。通过得到的屏蔽前后的信号,计算了不同激励电压下该材料的峰值屏蔽效能,结果表明激励电压的大小对该材料的电磁脉冲屏蔽效能影响不大。通过对屏蔽前后信号的FFT 变换计算了其频域幅频特性曲线,与频域实验测试所得的幅频特性曲线进行了对比,结果比较一致。表明该时域测试系统能够可靠地评价材料对高压静电放电电磁脉冲激励下的衰减能力。