UV-LED表面消毒辐射场的数学模拟体系的建立及试验验证

为了实现紫外发光二极管(Ultraviolet Light-Emitting Diodes,UV-LED)表面消毒器设计的优化、高效、智能化目的,研究建立了UV-LED表面消毒辐射场的数学模型,并进行了试验验证。根据该数学模型,编写了VBA(Visual Basic for Applications)程序,对辐射场进行了模拟和分析。结果显示,辐射模型的计算值与实测值接近,试验验证了辐射模型的可行性。试验进行了应用举例,当照射距离与灯间距的比值为0.4时,选择最大发光角90°的UV-LED可使辐射场最优化;当照射距离与灯间距的比值为0.8和1.6时,对应的最优选择分别是45°和30°的UV-LED。数学模型和相关计算方法为优化设计紫外线表面消毒设施提供了模拟、优化的有效工具。

无线紫外光MIMO通信系统信道容量估算方法

无线紫外光通信系统易受大气散射等因素的影响,导致通信信道容量估算准确率较低。为此,提出一种无线紫外光多入多出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)通信系统信道容量估算方法。根据信道特征,构建无线紫外光MIMO通信系统的信道容量估计模型,获取无线紫外光的单次散射传输特性,利用符号补码式的方法改进空时编码,设定高级检测器中符号的接收能耗,使每个符号保持在标准功率数值范围内,完成通信系统信道检测式编码。根据不同发射角和接收角计算无线紫外光通信的路径损耗比,通过泊松随机分布获得最终通信系统信道容量的估算结果。实验结果表明,所提方法的传输速率可高达8 Mbps,误码率始终低于10-3bit/s,估算准确率在90%以上,估计时间低于4 ms,估算效果好,可为通信行业发展提供理论依据。

传统中医药防治皮肤光老化的作用机制

皮肤光老化是指暴露在外的皮肤长期反复受到UV辐射所导致的皮肤干燥、松弛、皱纹、色素不均、色斑等现象。常见的抗皮肤光老化的方法有使用防晒剂、抗氧化剂,但是大多数药物制剂对皮肤有着较强的刺激作用。而传统中医药具有天然及毒副作用小的优势已经在中医美容方面有着悠久的历史,本文就中医药对于皮肤光老化治疗的作用机制展开综述。

紫外光辅助MnFe_(2)O_(4)@活性炭活化过硫酸盐降解盐酸四环素

通过水浴-逆共沉淀法制备磁性催化剂MnFe_(2)O_(4)@AC(MFA),并对其结构和磁性进行了系统表征。结果显示,MnFe_(2)O_(4)纳米颗粒包覆在活性炭(AC)表面,构成了多级孔结构。MFA较AC基体材料的比表面积有所下降,但仍高达176 m^(2)·g^(-1),平均孔径为8.49 nm。MFA的比磁化强度高达38.92 emu·g^(-1),可利用外磁场实现高效固液分离。以MFA为催化剂,在紫外光辅助下活化过硫酸氢钾(PMS)降解盐酸四环素(TC)。研究表明,在紫外光辐照下MFA/PMS体系对TC降解率能够达到97.70%,是无紫外光照射体系的1.2倍;共存阴离子、药剂制度、TC初始质量浓度等因素对系统的催化性能具有显著影响。循环5次之后,降解率仍可达到82.76%。自由基猝灭实验表明,超氧自由基(·O_(2)^(-))和单线态氧(^(1)O_(2))是紫外光辅助MFA/PMS高级氧化体系中的主要活性氧。机理分析表明,MFA的高吸附性为催化降解提供了良好的基础,紫外光辐照和MFA/PMS高级氧化体系的协同效应可显著提升活性基团的生成效率,从而促进了有机分子的降解。

紫外光对不同埋藏环境丝织品的劣化影响研究

利用扫描电镜、傅立叶红外、热重分析、氨基酸分析等现代分析技术对紫外光照下模拟不同埋藏环境丝织品的劣化差异进行探究,结果表明:紫外光照射使丝织品表面产生脆性断口、黄度值增加、断裂强力下降、无规卷曲/β-折叠含量比值上升、热最大分解速率温度下降,酪氨酸、大侧基氨基酸的含量减少。紫外光对不同埋藏环境丝织品的劣化影响各不一样,其中对有氧埋藏环境和碱埋藏环境丝织品的破坏更严重。因此博物馆馆藏丝织品保存条件的选择应当根据埋藏环境差异进行细化,对有氧环境和碱环境出土丝织品要格外注意紫外光防护。此外,丝织品的热最大分解速率温度的下降与紫外光照射时间呈线性关系,可以用于量化评估丝织品的劣化程度。

无线紫外光中继协作无人机集结编队方法

为了解决无人机集结编队时机间通信易受强电磁干扰问题,采用紫外信标模型完成集群无人机的信息交互,从而实现集结定位,将一致性理论与无线紫外光虚拟势场避障法相结合,在空中集结时使无人机编队的飞行姿态、航向角以及速度保持一致,以跟随无人机作为中继节点,提升相邻无人机发现概率,提高编队队形准确性;同时提出无线紫外光通信协作无人机中继集结编队方法,实现了无人机编队快速准确形成期望编队队形。结果表明,所提方法使得无人机四边形编队、五边形编队、六边形编队的通信可靠性分别提升了7.69%、9.41%和10.0%。该研究为无人机编队集结方法和无人机编队中的机间通信提供了一定的理论参考。

大幅面拼接式光固化3D打印机的研究

数字光学处理技术(digital light processing,DLP)光固化打印具有较高的打印效率与成型精度,因此在3D打印领域有着较高的应用价值,但在一些模型制造等需要运用3D打印的场景中,打印较大尺寸的物体时,由于数字微型显示芯片(digital micromirror device,DMD)尺寸的限制,很难使用单个光机完成大幅面打印。为解决此问题,采用多光机拼接打印,将大尺寸切片再次切片分给两台光机进行拼接打印,再通过调整接缝处的能量密度以实现较大尺寸的打印。经过试验可知,拼接打印的精度与强度较好,且打印面积从150 mm×120 mm扩大到了150 mm×237 mm。

基于人体健康的3种城市森林夏季林内紫外线辐射环境特征比较研究

以中波紫外线为主的紫外辐射对人体健康具有多种生物学影响,城市森林能够为居民提供温和的紫外辐射环境。为了解林下紫外线辐射环境特征是否存在树种间差异,对北京市3种常见遮荫树种的夏季林下紫外辐射(UV)强度、林内与林外UV辐射的比值(SR)、UV-B在总UV辐射中占比(UV-B/UV),以及VD合成和红斑效应两种人体作用有效辐射强度(UV_(VD)、UV_(er))进行了测算。结果表明:(1)三种林分林内紫外辐射总量是林外的3%-10%,不同林分的林内UV强度具有显著差异,元宝枫林对UV屏蔽能力最强,其次是栾树林和国槐林;(2)三种林分林冠对不同波长上紫外辐射能量的屏蔽能力具有明显的一致性,林冠对UV-B的屏蔽能力没有在UVA波段强和稳定,林内UV-B/UV普遍高于林外,其中元宝枫林最高,其次为栾树林,国槐林最低;(3)林冠明显改变了日光UV_(VD)和UV_(er)两种人体作用光谱曲线的形态,三种林分内的人体作用光谱曲线形态相似,强度上,林内外UV_(VD)/UV_(er)值均接近1,不同林分间没有显著差异;(4)胸径、无截取散射、平均叶倾角、叶面积指数和叶片透光性等树种特性或林冠结构特征会影响林内UV的强度,但不同林分内的紫外辐射光谱曲线变化趋势和波峰、波谷的位置基本一致,说明林内UV光质特征的树种间差异不明显。

关于紫外线循环风空气消毒机医院感染管理策略的探讨

目的探讨紫外线循环风空气消毒机在医院中的应用与效果。方法选取日照市中医医院内2020年1月—2023年6月3间面积、布局与设施完全一样的诊室作为空气消毒试验场地,分别采用移动紫外线消毒车、臭氧空气消毒机与紫外线循环风空气消毒机进行杀菌消毒处理,对上述2种消毒方式的消杀结果展开比较。结果消毒前,3间诊室细菌菌落数比较,差异无统计学意义(P>0.05);消毒后,甲、乙、丙3间诊室的细菌菌落数分别为(153.43±31.42)cfu/m^(3)、(120.43±19.34)cfu/m^(3)、(80.52±14.24)cfu/m^(3),相比消毒前更低(P<0.05);同时,消毒后,丙诊室细菌菌落数低于甲诊室、乙诊室(P<0.05);消毒1、2 h后,甲、乙、丙3间诊室细菌菌落数均显著高于本组消毒0.5 h后,且甲诊室、乙诊室消毒1、2 h后细菌菌落数显著高于丙诊室同时间点细菌菌落数,两两比较,差异有统计学意义(P<0.05)。结论同传统紫外线灯与臭氧空气消毒机相比,紫外线循环风空气消毒机有着更好地消毒效果,且安全性较好,操作简单。

2种不同消毒方法对口腔综合诊疗室空气消毒效果的对比研究

目的研究等离子体立体消毒与紫外线平面消毒法在口腔综合诊疗室的空气消毒效果,探讨有效、适宜的空气消毒方法。方法对360名就诊者进行超声波洁治术,洁治后即刻用2种不同消毒方法消毒口腔综合诊疗室并布采样点研究,120例布采样点于遮挡物前面,对照组1为紫外线平面消毒,实验组1为等离子体立体消毒,2组各60例;120例随机布采样点(存在采样点位于遮挡物背面的可能),对照组2为紫外线平面消毒,实验组2为等离子体立体消毒,2组各60例;120例布采样点于遮挡物背面,对照组3为紫外线平面消毒,实验组3为等离子体立体消毒,2组各60例。结果对照组1、实验组1实验前后菌落总数差值中位数分别为1.85、1.90,实验组1空气菌落数下降与对照组1相比,差异无统计学意义(P>0.05)。实验组2、对照组2实验前后菌落总数差值中位数分别为2.80、1.70(P<0.05),实验组2空气菌落数下降高于对照组2。实验组3、对照组3实验前后菌落总数差值中位数分别为2.25、0.30(P<0.05),实验组3空气菌落数下降高于对照组3。结论等离子体立体消毒法对于口腔综合诊疗室空气消毒的有效性优于紫外线平面消毒法,值得临床推广运用。

基于分离多量子垒电子阻挡层的AlGaN基深紫外发光二极管

通过分离多量子垒电子阻挡层(EBL)结构,实现了AlGaN基DUV-LED器件性能的提升。由仿真结果可得,与传统的块状EBL相比,采用分离多量子垒结构的EBL可以获得更高的空穴浓度和辐射复合速率。这得益于EBL中间的夹层形成了空穴加速区,使得空穴在加速区获得能量,从而提高了空穴注入效率。另外,多量子势垒结构还能够通过提高电子势垒有效抑制电子泄漏,从而大幅度提升器件性能。综上所述,多量子垒电子阻挡层的引入可以显著提升AlGaN基DUV-LED器件的性能。

模拟干旱条件对重度石漠化土壤易提取态腐殖质光化学行为的影响

为探讨光照对土壤腐殖质直接光反应的影响,采集重度石漠化土壤模拟干旱条件,探讨不同波段紫外线(长波黑斑效应紫外线(UVA)、中波红斑效应紫外线(UVB)、短波灭菌紫外线(UVC))照射对重度石漠化土壤腐殖质易提取态光化学行为的影响。结果表明:(1)土壤有机碳质量分数无明显变化,UVA和UVB组全氮质量分数随照射时间逐渐增加,而UVC组逐渐减小,碳氮质量分数比与全氮质量分数变化相反;(2)由于氮损失造成含氮水溶性的芳香类物质减少,导致UVC组水提液整体呈现疏水组分减少的状态,而脂肪链类的疏水官能团整体均呈增加趋势,A_(250)/A_(365)值同样支持上述结论;(3)以甲醇为提取剂时,UVA、UVB、UVC组的芳香性及相对分子质量均减小,且变化程度明显大于水提液的变化,均以腐殖酸为主且有向富里酸转化的趋势,S_(254)、S_(260)、A_(253)/A_(203)值均表明不溶于水的极性物质的芳香性和疏水组分均减少;(4)以正己烷为提取剂时,S_(254)、S_(260)、A_(253)/A_(203)值均表明不溶于水的非极性物质的芳香性和疏水组分均减少。故增加甲醇和正己烷的提取能够印证结论(2),并补充水提液无法提取非水溶性物质的不足,同时拓展了紫外光谱技术在腐殖质表征技术方面的应用。综上所述,不同波段紫外线光照能对重度石漠化地区土壤腐殖质组成及相关性质产生不同程度改变,并且可以通过改变氮素的固定与释放,影响石漠化土壤生态的碳氮循环过程。

短波长紫外辐射对干红辣椒上黄曲霉的抑制机制

由于黄曲霉毒素具有强烈的致癌性,干红辣椒中的黄曲霉和黄曲霉毒素污染已经引起人们对食品安全的担忧。为研究短波长紫外线(ultraviolet light C,UV-C)在控制干红辣椒上黄曲霉污染的潜力。该研究通过控制UV-C紫外照射距离和时间,测定UV-C紫外在培养基和干红辣椒上黄曲霉菌落生长的直径和产黄曲霉毒素B1的含量,比较干红辣椒在不同UV-C照射时间前后颜色、天然着色物质、辣椒素类物质的变化,并通过测定黄曲霉胞内物质泄露、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量以及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GSH)活性,研究UV-C紫外对黄曲霉的抑制机理。结果表明,UV-C紫外辐射在培养基上可以有效控制黄曲霉生长和产毒,菌落直径抑制率可达到100%,而且抑制效果依赖于辐照剂量;在干红辣椒上UV-C表现出类似的抑制黄曲霉生长和产毒效果,紫外处理2.5 h时,菌落总数下降2个数量级(抑制率大于95%);紫外照射距离为10cm时,黄曲霉生长直径仅为(14.75±0.86)mm,抑制率可达到60%以上。当紫外照射时间低于1.5 h时,对干红辣椒的品质影响不大;通过测定发现UV-C对黄曲霉的损伤机制是破坏细胞膜完整性、破坏细胞内抗氧化系统以及造成细胞脂质过氧化。由此可知,UV-C可作为控制干红辣椒中黄曲霉污染的有效工具,并降低干红辣椒中黄曲霉毒素污染。

基于锥形超晶格p-AlInGaN层的AlGaN基深紫外发光二极管性能优化

为了解决AlGaN基深紫外(DUV)发光二极管(LED)中的严重电子溢出和低空穴注入的问题,本文提出了一种新型锥形超晶格p-AlInGaN层,它大幅改善了基于AlGaN的DUV LED的光电特性.与传统结构相比,所提出结构的输出功率提高了337.8%;同时它的内部量子效率(IQE)也高达96%,并且没有效率下降现象.仿真计算结果表明,锥形超晶格p-AlInGaN层的引入明显增加了多量子阱(MQWs)内载流子的浓度并降低了量子阱(QWs)内的电场,导致了更高的辐射复合率,为改善DUV LED的性能提供了一个有吸引力的解决方案.

REG增强的脱细胞猪角膜/聚甲基丙烯酸羟乙酯原位一体式全层复合人工角膜

背景:目前用于全层移植的人工角膜缺乏生物活性及力学适配性,组合式人工角膜存在镜柱和周围组分间的界面问题。目的:在脱细胞猪角膜原位固化制备具有多肽增强、匹配自然角膜机械强度、良好透光性的一体式全层人工角膜。方法:使用非离子型脱细胞试剂Triton X-100与超声冻融及超级核酸酶相结合的方法制备脱细胞猪角膜,将聚甲基丙烯酸羟乙酯单体与光引发剂同时引入脱细胞猪角膜中,通过紫外滤光片遮住除中心区域以外的部分,使用275 nm紫外光引发中央区域聚合,除去未反应的单体及引发剂后得到中央光学区,同理在后板层固化隔水区,最后引入REG活性多肽,得到原位一体式全层人工角膜,表征人工角膜的物理性能、力学性能、透光性、降解性能及体内外生物相容性。结果与结论:①实验在脱细胞猪角膜的中央区域采用聚甲基丙烯酸羟乙酯原位构建了一个具有聚合物和胶原纤维共存的光学区,扫描电镜下可见人工角膜的上表面较为粗糙且轮廓不规则,具有明显的凹陷和突起结构,下表面相对光滑;该人工角膜具有接近于天然角膜的力学性能,光学区透光率达到自然角膜的80%,浸泡于含胶原酶的PBS无菌溶液中可较好地保留固化光学区和隔水区,维持角膜的基本结构;该人工角膜具有良好的细胞相容性,能够为细胞提供适宜的黏附生长环境,有利于角膜上皮细胞的迁移和黏附,促进血管内皮细胞的生长和新生血管的形成,促进上皮化过程;人工角膜植入SD大鼠皮下12周后具有良好的生物相容性和安全性,可降低植入初期的急性炎症反应;②结果表明,实验制备的一体式全层人工角膜具有作为全层人工角膜支架材料的潜力。

基于BCPO发光材料近紫外有机发光二极管的电致发光效率与稳定性

近十年来,制备近紫外有机发光二极管成为有机电子学领域的研究热点之一.但是当器件的电致发光波长延伸到400 nm以下后,对器件中各功能层的材料选择提出了更高要求.本实验中,以宽带隙小分子材料BCPO(bis-4-(N-carbazolyl)phenyl)phenylphosphine oxide)为发光层,基于BCPO的发射光谱确定了电子传输材料和空穴传输材料,制备了电致发光峰位波长在384 nm附近的近紫外有机发光二极管.在最佳的器件结构下,器件的最大外量子效率达到2.98%,最大辐射功率达到38.2 mW/cm^(2).电致发光谱中波长在400 nm以下的近紫外光占比为57%.结果表明器件在恒压模式下展示了良好的稳定性,此外,对影响器件稳定性的多个关键因素给予了深入的分析.

紫外光引发制备PAA/CMC高吸水树脂及性能研究

以羧甲基纤维素钠(CMC)为骨架,通过紫外光引发聚合将单体丙烯酸(AA)接枝到CMC骨架上,合成PAA/CMC高吸水树脂。采用单因素实验法优化并确定了具有最高吸水能力的树脂的最佳制备条件。结果表明,合成树脂的最优条件为:CMC用量为0.05 g,AA质量浓度为0.48 g/mL,中和度为40%,引发剂和交联剂的用量分别为AA质量的0.3%和0.05%,反应时间55 min。所制备的高吸水树脂在蒸馏水中的最大吸水倍率为1281.21 g/g,在生理盐水中的最大吸水倍率为69.42 g/g。采用红外、热重以及扫描电镜对树脂的结构进行表征。结果表明,该制备方法成功合成了PAA/CMC高吸水树脂,其具有较好的热稳定性,树脂表面有明显的褶皱结构,具有吸水速率快、保水性好等特点。

可拆卸式深紫外光纤真空馈通结构

空间引力波探测中需要利用深紫外光的光电效应中和检验质量上积累的电荷,实现电荷管理。真空馈通是引入深紫外光纤的关键组件,须在实现电荷管理的同时确保惯性传感器真空度。文章提出了一种可拆卸的真空光纤馈通结构,通过金属套管的阶梯沉孔结构设计实现与深紫外裸光纤密封耦合,结合内螺钉压紧柔性材料获得金属套管与法兰的可拆卸密封。介绍了真空光纤馈通结构的设计与制作流程,通过氦质谱和光功率计测量了整体结构的泄漏率以及光传输损耗。实验结果表明,所设计的馈通组件的真空漏率小于1.0×10^(-12)Pa·m^(3)·s^(-1),传输深紫外光时的光功率损耗低于0.5 dB,能够满足地面和太空实验对电荷管理的需求,保障引力波探测正常进行。

孵化期紫外线和绿光照射对茶花鸡胚胎及雏鸡生长的影响

试验旨在揭示孵化期中波紫外线和绿光照射对茶花鸡胚胎及雏鸡生长的影响。试验选择茶花鸡种蛋450个,随机分为对照组、紫外线组和绿光组,每组150个种蛋。在种蛋孵化0~18 d,对照组不作任何光照处理,紫外线组每天连续接受30 min中波紫外线(照射剂量12.75μW·h/cm^(2))照射,绿光组每天连续接受12 h绿光(光照强度523 lx)照射,测定并分析各处理组孵化后期胚胎和出壳后2周内雏鸡的生长指标差异。结果显示:在孵化期内,紫外线组14 d、16 d、18 d胚胎重和体长以及14 d、16 d心脏重显著高于对照组(P<0.05),14 d和18 d残余卵黄重显著低于对照组(P<0.05),而紫外线组和绿光组各项指标差异均不显著(P>0.05);绿光组仅16 d心脏重和18 d胚胎体长显著高于对照组(P<0.05)。出壳后,紫外线组雏鸡的0、7、14日龄体重、体长、胫骨长、跖骨长、胸宽和胸深显著高于对照组(P<0.05或P<0.01),0日龄体长和胫骨长,7日龄体重、胫骨长、跖骨长和胸深,14日龄体重和胫骨长显著高于绿光组(P<0.05或P<0.01);绿光组雏鸡3个日龄体重、0日龄胸宽和胸深、7日龄体长及14日龄胸宽显著高于对照组(P<0.05或P<0.01)。综上可见,孵化期接受适量中波紫外线或绿光照射可促进鸡胚和雏鸡生长,且紫外线照射的效果总体上优于绿光。

阻燃改性环氧树脂的抗紫外老化研究

以阻燃改性环氧树脂为研究对象,添加不同配比的光稳定剂Tinuvin 770和抗氧剂Irganox 1010,研究紫外老化对材料性能的影响。对紫外老化前后材料的化学结构、表面形貌、力学性能、阻燃性能和热性能等进行测试分析,研究表明紫外线会破坏阻燃剂的结构,使得环氧树脂发生降解和氧化。两种助剂的加入使紫外老化后试样的力学性能保留率和阻燃性能得到提升,其中,只添加抗氧剂Irganox 1010的试样在老化28 d后性能表现最优异,拉伸、弯曲强度保留率从未添加助剂试样的80.37%、81.61%分别提升到100.10%、92.50%,极限氧指数(Limiting oxygen index, LOI)由34.4%提升到37.5%,老化后的试样也表现出更好的热稳定性。结果表明,添加抗氧剂Irganox 1010对提升阻燃改性环氧树脂的抗紫外老化效果最佳。