气溶胶微生物粒子本征荧光计数仪器设计

针对气溶胶微生物粒子实时监测的需求,对基于微生物粒子本征荧光和光散射检测方法和装置进行了研究。分析了粒子光散射检测的基本原理,对微生物粒子荧光活性分子以及金黄色葡萄球菌等6种微生物进行了荧光光谱的测试和分析,确定了405nm激发光和双路散射光的整体设计方案。通过对气路和检测腔结构的重要参数仿真,实现了其优化设计,最后,完成了检测装置的构建。初步测试结果表明:该装置实现了对粒子散射光和荧光的同步探测,可以对普通尘埃粒子和微生物粒子进行区分和计数,为进一步开展气溶胶微生物粒子浓度的实时监测仪器研发奠定了基础。

基于本征荧光的生物气溶胶测量激光雷达性能

为研究本征荧光对生物气溶胶粒子探测精度的影响,本文在阐述生物气溶胶荧光光谱信号探测原理的基础上,设计了一台紫外激光诱导荧光雷达.该雷达选用波长为266 nm的四倍频固体激光器作为激励光源,基于本征荧光波长、探测距离等主要参数,对生物气溶胶荧光光谱回波信号的信噪比及粒子浓度的最小分辨率进行数值仿真分析.仿真结果表明,在探测误差小于10%的情况下,距离为1.5 km时,系统对生物气溶胶荧光波长的有效探测范围为300—800 nm;而在距离为2.1 km时,荧光波长的有效探测范围为300—310 nm.此外,在探测距离定义为0.1 km,荧光波长为350和600 nm时,系统对物气溶胶粒子浓度的最小分辨率分别为2个颗粒/L和4个颗粒/L,最小分辨率的差值为2个颗粒/L.仿真结果有利于了解荧光波长变动时激光雷达系统的探测准确度,进而实现大气生物气溶胶更加有效的探测.

基于归一化本征荧光信号的气溶胶分类技术研究

提出了一种利用归一化荧光信号对气溶胶颗粒进行分类的方法。将单个粒子的荧光信号在对应散射光信号上的归一化值分为四个区间,在四个区间内分别进行计数。将其应用于以405 nm激光二极管为激发光源的荧光粒子计数器,实现了对细菌、核黄素、香烟烟雾、汽车尾气、荧光微球等不同气溶胶粒子的初步分类。同时,采用主成分分析算法对实验结果进行了可视化分析。该方法可应用于微生物粒子的识别和预警,降低环境中非生物荧光粒子的干扰。

基于本征荧光测量的双通道生物气溶胶检测技术研究

近年来,大气生物气溶胶的实时监测技术已经成为研究领域的热点。在已有技术的基础上,研发出了含有280nm和365nm两种激发光波长的双通道生物气溶胶检测系统。利用该检测系统,分别测量了色氨酸、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的荧光光谱和强度,确定了对该系统两个通道进行标定的方法,并结合对牛血清蛋白(BSA)以及易引起误判的香烟烟雾等物质的测量结果进行了分析与探讨。实验结果证明了通过多通道紫外光诱导生物气溶胶粒子产生本征荧光,并对荧光光谱与强度等信息进行分析可以较为准确地实现对粒子种类的预判别。这种技术具有较强的应用价值与发展空间。

基于色氨酸本征荧光测量的生物气溶胶检测技术研究

生物气溶胶与环境质量和人类健康密切相关。基于光学测量的气溶胶检测技术具有快速、无损和灵敏的优点,是目前的研究主流。而对检测系统的标定技术及其评价方法尚无国家标准可依。基于本征荧光测量技术,研制完成了一套针对包括病毒气溶胶在内的生物气溶胶检测装置。并在此基础上,以色氨酸气溶胶作为被检物,提出了一种生物气溶胶检测与标定方法。实验结果表明,研制的检测装置对色氨酸气溶胶具良好的线性响应特性,线性相关系数R2≥0.99,灵敏度达到4000L-1。证明了通过测量气溶胶中色氨酸含量检测生物气溶胶技术的可行性与可靠性。还探讨了利用多通道本征荧光检测技术实现对生物粒子种类进行预判别的可行性。

气溶胶态生物粒子检测下限和响应时间的实验测定

气溶胶态生物粒子的检测下限和响应时间是生物气溶胶荧光检测设备的2项重要指标。介绍一种空气中生物气溶胶浓度的检测方法,利用纯净空气在缓冲瓶中稀释发生的模拟生物气溶胶粒子浓度,稀释后的气溶胶一路进入光学颗粒物粒径谱仪,测量结果作为标准计数,另一路进入气溶胶检测设备完成测定。结果表明,所设计生物气溶胶荧光检测设备对纯净空气和真实空气中浓度<1 000/L的生物气溶胶粒子均具有较高检测灵敏度,响应时间<1 min。这对于空气中生物气溶胶粒子或其他粒子的计数测量及仪器标定具有一定借鉴意义。

荧光探针技术在聚合物自组装研究中的应用

采用自组装技术制备新型功能性材料已成为聚合物材料的一个热门研究领域。大部分两亲性聚合物,如嵌段聚合物、接枝聚合物、星型聚合物、树枝状聚合物和部分无规聚合物及聚电解质,在特定条件下可发生自组装。在聚合物自组装的研究中,荧光技术已经得到了广泛的应用,尤其是荧光探针技术。根据荧光探针分子荧光光谱特征峰荧光波长、强度、偏振以及寿命等参数的变化,可以简便而又准确地研究聚合物的临界胶束浓度、温度和pH敏感性、结构与自组装形态的关系、微环境变化等信息。本文综述了荧光探针技术在两亲性聚合物自组装行为研究中的应用,重点介绍了荧光探针技术研究聚合物亲水亲油平衡值(HLB值)、浓度、温度、pH、溶剂组成及离子强度等因素对聚合物自组装形貌和微观特性参数的影响。此外,结合我们的研究工作对本征荧光光谱方法在聚合物研究中的应用做了阐述和展望,以期为两亲性聚合物的设计合成、自组装行为控制及应用提供参考。

荧光成像无损显现纸张潜指印研究

荧光成像技术是无损检测潜在指印的重要技术手段。针对纸张类检材表面遗留潜在指印,采用紫外激光器作为激发光源,检材热处理技术与荧光成像技术相结合。实验控制检材热处理温度与时间,增强遗留指印物质成分受激发射荧光强度,减弱或消除背景荧光干扰,提高指印纹线与背景的亮度反差。利用荧光成像技术,实现了常用书写纸表面遗留的潜在新鲜混合指印、汗迹指印及陈旧性指印的显现与提取,为热处理技术与荧光成像技术无损显现纸张潜指印的应用提供了实验依据。

掺铒光纤光源辐照致有源区损耗研究及其抗辐照设计

在辐照环境下,掺铒光纤光源谱宽、平均波长稳定性及功率稳定性与光纤陀螺精度直接相关。为研究高性能、抗辐照掺铒光纤光源,研究了掺铒光纤光源辐射致有源区损耗特性。利用Er3+的本征荧光光谱作为光源原始输出光谱,结合“多重光褪色”和“980nm泵浦功率闭环控制技术”,提出了一种高性能、抗辐照掺铒光子晶体光纤光源设计方案。结果表明,在50krad照射剂量下,光源谱宽大于40nm,平均波长稳定性约5.4×10^(-7)/krad,输出功率衰减小于0.1dB。该宽谱光源在辐射环境下具有良好的综合性能,特别适用于战略级高精度干涉式光纤陀螺。

渗透性纸张上潜在指印检测技术研究

潜在指印的检测是物证检测中关键的一步。针对多种渗透性纸张上遗留的潜在指印,基于潜在指印残留物中有机物成分在紫外光激发下会产生荧光的特性,采用266 nm紫外激光器作为激发光源,通过二维激光扫描系统对潜在指印区域进行快速扫描,采用窄带滤光片滤除干扰光,以指印条纹对比度作为依据优化实验参数,采用剔除奇异亮点和提高对比度的方法复原指印荧光图像。通过对复印纸、书写纸、学生作业纸、便利贴和报纸这5种渗透性纸张上的汗指印和油指印进行检测,获得了汗指印和油指印的清晰图像。该方法可实现渗透性纸张上潜在指印的无损检测,在刑事侦查、痕迹检测等多个领域具有重要应用。