流过式介质阻挡放电电离质谱法结合随机森林模型快速鉴别棉、涤纶纺织品

为实现对棉、涤纶纺织品的快速准确鉴别,开发了电烙铁灼烧-流过式介质阻挡放电电离质谱法。结果表明,电烙铁灼烧-流过式介质阻挡放电电离质谱法无需样品前处理,操作简便,单次数据采集用时仅为4~5 s。使用棉、涤纶与棉涤混纺纺织品样品的质谱指纹图谱数据,建立了基于随机森林算法的预测模型。优化后的随机森林模型五折交叉验证与袋外验证的误判率分别为2.50%和2.52%。基于袋外验证混淆矩阵,求得该模型的预测准确率为97.5%,对棉与涤纶样品的精确率、召回率和F1分数均高于95%,满足快速鉴别要求。该方法可为棉、涤纶纺织品真伪鉴别与品质评价提供技术参考。

流过式介质阻挡放电电离质谱法结合随机森林模型鉴别名贵木材种类

本研究开发了电烙铁灼烧-流过式介质阻挡放电电离质谱法快速准确鉴别名贵木材制品的种类,并根据质谱指纹图谱数据,建立了基于随机森林算法的预测模型。结果表明,电烙铁灼烧-流过式介质阻挡放电电离质谱法无需样品前处理、操作简便,单次分析用时仅为4~5 s,符合快速分析要求。优化后的随机森林模型经过袋外误判率和十折交叉验证误判率分别为4.76%和4.74%,模型分类准确率大于95%。该方法能够准确区分黄檀属、古夷苏木属和紫檀属木材样品,并成功应用于网售名贵木材制品种类的快速鉴别,可为名贵木材制品的真伪鉴别与品质评价提供科学依据与技术参考。

介质阻挡放电电离-小型便携式质谱法现场快速筛查喷雾化妆品中禁用物质

本文建立了介质阻挡放电电离结合小型便携式质谱法现场快速筛查喷雾化妆品中禁用物质。介质阻挡放电电离源以石英管作为介质阻挡,以氦气为载气,流速220 mL/min。将电离源置于小型便携式质谱仪进样口前端3 cm处,喷雾化妆品样品位于电离源正上方8 cm处。样品无需前处理,按正常使用方法按压染发喷雾剂和喷雾化妆水样品喷雾阀,产生的样品微滴与介质阻挡放电电离源产生的等离子体束发生碰撞和电荷转移,实现目标化合物的离子化。结合小型便携式质谱仪,实现了染发喷雾剂中4种禁用着色剂和喷雾化妆水中4种禁用芳香剂的现场快速筛查,检出限在10~50μg/kg之间,检测时间小于1 min。该方法简便、快速、高效,适用于喷雾化妆品中禁用物质的现场快速筛查。

气流量对介质阻挡放电离子源电离效率的影响

采用实验方法研究了介质阻挡放电离子源对乙醇样品标准气在不同的流量条件下离子源电离效率的问题。研究结果表明:离子源的电离效率随着载气流量的增加而呈减小的变化趋势。在低流量(60 L/h)条件下电离效率较高,可以达到33%;随着流量的增加电离效率急剧下降,当流量大于160 L/h后,电离效率的减小趋势就变得比较缓慢,在最大流量(400 L/h)时电离效率最低,仅有3.5%左右。

介质阻挡放电中的紫外线预电离

为解决大气体下尤其是空气辉光放电产生等离子体的困难,通过采用脉冲火花放电产生的紫外线对介质 阻挡放电预电离试验研究了紫外线预电离对降低空气击穿场强、“点燃”主放电的作用和气压与主放电频率对预电 离的影响;探讨了与气体流动等条件相结合,用预电离方法实现大气压下空气中辉光放电的可能性。

含空气杂质大气压氦气介质阻挡放电中彭宁电离作用

进行大气压氦气介质阻挡放电,通过测量放电起始电压和发射光谱,研究本底空气压强BAP在0.8～1000Pa时放电中彭宁电离作用的变化规律。结果发现:BAP<190Pa时,放电起始电压显著降低,N2+第一负区391.4nm谱线强度随BAP增大而增大;BAP>190Pa时,放电起始电压显著线性增大,391.4nm谱线强度随BAP增大而逐渐下降,最终几乎趋于零。He原子的各谱线强度随BAP增大而逐渐递减。探讨其物理过程为:放电起始电压的结果和发射光谱的结果均指出彭宁电离作用随BAP改变而变化;He原子各谱线强度变化是由于淬灭造成的。

大气压介质阻挡放电中电子碰撞电离系数α的测定

电子碰撞电离系数α是气体放电研究中的一个重要物理参数,但现有的α系数数值都是在低气压Townsend放电实验中得到的,它们不适用于大气压下气体放电。为了尝试解决这个问题,提出了一种大气压下α系数的光学测量方法,它借助介质阻挡电极结构,在某些大气压气体中产生瞬态或稳态Townsend放电,利用带像增强器高速数码相机的纳秒曝光功能,记录气隙中瞬态发光强度空间分布,并与Townsend放电对应的理论发光强度分布进行比较,根据两者的最佳拟合效果推导出α系数。该方法被用于测定大气压氮气α系数,结果表明其基本可行,但仍需继续加以完善。

强电离介质阻挡放电脱硫的实验研究

本次实验研究了强电离介质阻挡放电方法脱除烟气中的SO2,将其直接氧化成雾状H2SO4微粒,认为强电离介质阻挡放电脱硫方法是一种很有前景的方法.并就等离子体反应时间、SO2原始浓度、O2浓度以及H2O浓度对SO2脱除率的影响进行了实验研究,其结果显示,在SO2浓度为4.00×10-4(v/v),O2浓度为21.0%(v/v),H2O浓度为4.0%(v/v)条件下,SO2脱除率最高达到了84%.

介质阻挡强电离放电合成高浓度臭氧的实验研究

研究了介质阻挡强电离放电非平衡等离子化学法合成臭氧的过程中折合电场强度、电介质厚度、放电间隙大小以及原料气流量等参数对臭氧产生浓度的影响规律。

介质阻挡放电电离技术及其应用研究进展

介质阻挡放电电离源是一种非表面接触型的常压敞开式电离源,借助大气压下惰性气体的介质阻挡放电产生稳定的低温等离子体,可在几秒钟内实现液态、固态和气态样品的解吸附离子化,将其用于质谱检测,无需复杂的样品前处理,在常温、常压环境下即可对样品进行原位、实时、快速和无损检测。介质阻挡放电电离源自提出以来发展迅速,现已被广泛应用于食品安全、公共安全、药物分析、环境监测、生命科学等诸多领域。本文综述了介质阻挡放电电离源的发展历程、电离机理、结构分类、影响因素及应用进展,并对其发展趋势进行了展望。

纳秒脉冲激励的表面介质阻挡放电中表面电离波传播特性

表面介质阻挡放电(SDBD)激励器在等离子体主动流动控制中应用广泛,其表面电离波(SIW)传播特性是优化激励器控制效果的重要参数之一。该文分别以聚四氟乙烯(PTFE)和环氧树脂(ER)为介质材料,制作了多地电极阵列结构的表面介质阻挡放电激励器,采用纳秒高压脉冲电源作为激励源,对表面介质阻挡放电中的表面电离波传播特性进行了实验研究。实验结果表明,在脉冲电压的上升沿发生了两次击穿,形成放电通道,分别为初级电离波和次级电离波。在电流曲线上表现为有两个峰值,第一个电流峰值指示初级电离波,第二个电流峰值指示次级电离波。对不同位置处的电流曲线进行积分得到其电荷分布与演化,发现靠近高压电极处的电荷消散的较快,远离高压电极处的电荷消散的较慢,且聚四氟乙烯介质在放电后有明显的电荷残余,而环氧树脂介质电荷残余不明显。此外,研究了外加电压幅值和重复频率对SIW传播特性的影响,结果表明,当保持电压幅值不变(14kV),在100~1000Hz范围内,脉冲重复频率越高,SIW的电流衰减速率越快,而SIW传播速度变化不大。保持重复频率不变(500Hz),在8~17kV范围内,脉冲电压幅值对SIW的电流衰减速率基本没有影响,但是SIW的传播速度随着脉冲电压幅值的增大而增加。该研究结果有助于SDBD激励器的放电参数优化。

芬太尼类新精神活性物质的介质阻挡放电电离质谱特征研究

建立了介质阻挡放电电离质谱(DBDI-MS)法采集46种芬太尼类化合物的二级质谱数据,并研究其质谱碎裂规律。芬太尼重要前体物质N-苯乙基-4-哌啶酮和4-苯胺基-N-苯乙基哌啶的特征碎片离子分别为m/z 105和m/z 188;以芬太尼分子结构为母核,当苯乙基或哌啶环上发生取代反应时,在碰撞诱导解离过程中,芬太尼类化合物会产生质量数为149 u的特征中性丢失碎片;当取代基发生在N-苯丙酰胺基时,易产生m/z 188特征碎片离子。利用本方法检测粉末样品中芬太尼含量,方法定量限为1 mg/kg。本研究对未知芬太尼类化合物的非靶向筛查和可疑粉末样品中芬太尼的快速检测提供了技术参考。

激光解吸介质阻挡放电电离质谱快速检测苹果表皮的农药残留

搭建了一台大气压激光解吸介质阻挡放电电离质谱(laser desorption coupled dielectric barrier discharge ionization mass spectrometry,LD-DBDI-MS),凭借DBDI源的高效、软电离特性,显著提高了检测灵敏度.利用该装置对苹果表皮的痕量农药残留进行原位定性和半定量检测.通过标准品加入法,建立了苹果表皮农药三环唑残留的标准定量曲线.苹果表皮三环唑的最低检测量低至1 ng(相当于130μg/kg),远低于国家标准GB 2763—2019所规定的果蔬类三环唑的最大残留限量(2 mg/kg).该方法灵敏度高,稳定性好,无需样品前处理,1 min内便可完成单个样品的检测,因此LD-DBDI-MS可作为水果等复杂基质中农药分子超标的快速检测工具.

大气压不同惰性气体介质阻挡放电特性的比较

为了加深对大气压惰性气体介质阻挡放电的认识,使用电特性测量、高速摄影,发射光谱等手段研究了平板结构大气压惰性气体介质阻挡放电的放电模式、演化过程以及放电机理,并对不同气体的放电特性进行了比较。实验结果表明在2～8mm大气压氦气、氖气中可很容易的实现稳定的均匀放电,并且其放电模式为辉光放电。对2mm气隙的高频大气压氩气介质阻挡放电研究的结果表明,氩气中不易实现覆盖整个电极的均匀放电,而随外加电压的增加,更容易出现自组织的斑图;当气隙距离>3mm时氩气放电为细丝状的流注放电,并且其放电通道中的电流密度可达7.5A/cm2。ICCD高速相机拍摄的时间分辨放电图像显示,大气压氦气、氖气以及氩气的均匀放电为汤森放电向辉光放电的演化过程。光谱诊断结果表明,惰性气体的高能亚稳态粒子与杂质分子的彭宁电离对放电的均匀性起着非常关键的作用。氦气放电等离子体中观察到了氮离子的第一负带系N2+(B2Σu+→X2Σg+);而在氖气和氩气中没有发现这个带系,观察到的是氮分子的第二正带系(C3Πu→B3Πg)的发射谱线,这说明氖原子和氩原子的亚稳态能级太低不足以激发氮离子的第一负带系。

介质阻挡放电产生等离子体技术研究

从吹出等离子体浓度高的要求出发 ,考察诸多大气等离子体发生技术后看到 ,介质阻挡放电产生等离子体是最有效且较方便的技术。在实验室中得到的放电电流曲线证实了电离区的悬浮在空气中的离子可被吹出。被吹出等离子体的浓度虽经受了扩散、复合、气流和电场迁移等因素的影响 ,使浓度随距离增加而衰减 ,但在离开电离区 15 cm远处仍测得离子数密度达 10 9量级 。

大气压氦气/氮气和氩气/氮气射频介质阻挡放电六边形斑图特性比较

为研究放电参数对射频介质阻挡放电的放电模式和斑图特性的影响,通过分析活性粒子在放电中所发挥的作用来探究放电机制的差异,采用一个表面覆盖有石英介质的铜电极和一个自制水电极的放电系统,在大气压氦气/氮气混合气体和氩气/氮气混合气体射频介质阻挡放电中获得了六边形斑图,并研究了电源功率、氮气流量对斑图特性的影响。通过比较两种放电形成的斑图发现:氦气/氮气混合气体中形成六边形斑图所需电源功率更高且具有更强的辉光背景。利用发射光谱诊断技术揭示了放电形成的活性粒子,分析认为亚稳态粒子通过Penning电离或Penning激发在放电中发挥了关键性作用。这不仅有助于深入理解射频介质阻挡放电的物理机制,还对斑图动力学的研究有参考价值。

大气压空气均匀介质阻挡放电的演化及α系数测量

为实现较大间隙下的大气压空气介质阻挡均匀放电,通过ICCD高速相机研究了大气压空气均匀放电随时间的演化过程,并利用光学方法测量了大气压空气的电子碰撞电离系数（α系数）。ICCD高速时间分辨图像表明,大气压空气中的均匀放电是由汤森放电起始,随着放电的发展逐渐增强,当电流达到峰值时刻,放电也最强,但仍然为汤森放电。利用汤森放电阶段拍摄的纳秒级曝光时间的序列发光图像,对α系数进行了测量,测量了E/p0为29~32 V/（m·Pa）范围的大气压空气中的α系数。测量结果表明,α/p0与E/p0在一定范围内有函数关系,不同研究者在相同约化电场下测量得到的α/p0数值是接近的,至于细微的差别,一是来源于各自测量方法的不同,二是由于空气的附着系数在低E/p0值下十分分散,这也导致α系数的有效值也比较分散。该结果补充了低E/p0下α系数实验数据的空白。

空气杂质对大气压氦气介质阻挡放电中主要化学过程的影响

在大气压介质阻挡放电(DBD)的实验和应用中,因容器气密性等因素,不可避免的会渗入空气杂质。为了研究混入空气杂质的大气压氦气DBD中的等离子体化学过程,建立了包含26种粒子和154个反应的氦气–空气大气压DBD一维流体仿真模型,着重研究了主要电离路径和激发态物质的演化过程。仿真结果表明:在1～200×10^(–6)空气杂质摩尔分数范围内,最主要的电离过程是电子碰撞电离和彭宁电离,并且氧分子比氮分子更容易与氦激发态物质发生彭宁电离反应;起次要作用的电离过程则是各激发态粒子间的碰撞电离和分步电离;由于负离子摩尔分数较低,负离子的电子脱离反应影响最小。随着空气杂质摩尔分数增加,因为O_2(a)的激发阈值低,O_2(a)摩尔分数线性上升,最终成为含量最多的激发态物质;而N_2(C)因激发阈值较高,N_2(C)摩尔分数始终保持在最低位;与彭宁电离反应相关的激发态物质He~*与He2~*的含量,随空气杂质摩尔分数上升均是先增加后降低,不同的是He2~*比He~*更早地出现含量下降的情况。

低压下苯介质阻挡放电产生等离子体的探测

利用同步辐射真空紫外单光子电离技术和分子束取样,研究了低压下苯的介质阻挡放电产生的低温等离子体.通过测量光电离质谱和光电离效率谱,鉴别了等离子体放电过程中产生的一系列自由基和中性分子的化学结构.

采用强电离放电生成高浓度氧活性粒子溶液

为优化氧活性粒子（ROS）在水中的生成条件,并为ROS溶液生成装置提供优化系统参数的依据,研究了ROS质量浓度在水温、pH值、O2给气体积流量、ROS投加体积质量,以及系统气压（混溶压力）等因素作用下的变化规律.实验中,气态ROS在强电离条件下通过介质阻挡放电生成,以O3计,通过O3检测仪测定其浓度;水中ROS质量浓度采用DPD分光光度法测定,用CRS来表示.实验结果表明：水温、pH值与CRS呈极显著负相关（相关系数P＜0.01）,ROS投加体积质量与CRS呈极显著正相关（P＜0.01）,O2给气体积流量与CRS无显著相关性（P＞0.05）; CRS在水温分别为16℃与24.5℃之间、pH=6.5与pH=7.0之间、O2给气体积流量为2 L/min与3 L/min之间均为差异不显著（P＞0.05）,其余各水温、pH值、O2给气体积流量之间均为差异显著（P＜0.05）或差异极显著（P＜0.01）;较低混溶压力下CRS显著升高（P＜0.01）,20～40 mg/L ROS投加体积质量下混溶压力与O2给气体积流量交互作用对CRS有显著影响（P＜0.01）.分析认为：低温或偏碱性的水体、较大的ROS投加体积质量、较低的混溶压力均有利于提高ROS溶液的质量浓度;水温在低温范围内的改变、水体pH值在偏酸性及偏碱性范围内的改变、O2给气体积流量在较大量输入范围内的变化均会导致CRS的显著变化;较高的ROS投加体积质量下,对ROS溶液质量浓度影响能力由大到小依次为系统气压＞O2给气体积流量＞系统气压与O2给气体积流量交互作用.