1 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室，合肥 230029
2 中国科学技术大学 核科学技术学院，合肥 230029
针对太赫兹直线加速器，开发了基于EPICS分布式系统的横向截面尺寸测量系统。该系统采用束斑检测器完成束斑到光斑的转换，并通过远心镜头将光斑成像到CCD相机，完成对光斑图像的采集，之后基于ADAravis将相机采集的图像数据汇入到EPICS数据库。由于暗电流以及环境辐射的影响，在采集到的图像中会存在椒盐噪声，因此使用卷积神经网络（CNN）对图像中的椒盐噪声进行抑制，最后对图像进行高斯拟合计算出束流截面尺寸。实验结果表明，CNN可以有效地消除椒盐噪声，并且系统的分辨率达到15.8 μm，满足系统设计要求。
EPICS ADAravis 束流截面测量 机器学习 卷积神经网络 EPICS ADAravis beam profile measurement machine learning convolutional neural network 强激光与粒子束
2024, 36(3): 034004
1 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室, 河北工业大学, 天津 300130
3 国民核生化灾害防护国家重点实验室, 北京 102205
4 等离子体科学和能源转化北京市国际科技合作基地, 中国科学院电工研究所, 北京 100190
化学气体毒剂杀伤快、 易扩散、 难处置, 一旦使用或泄露将对****和社会稳定造成巨大威胁, 因此有必要发展一种可以现场实时检测化学毒害气体的方法。 目前, 传统气体检测方法主要包括红外吸收光谱、 气相色谱/质谱、 离子迁移谱和各种气体传感器等, 但其便携性、 灵敏度、 广谱性难以兼得, 无法完全满足现场检测需求。 基于发射光谱(OES)响应快、 灵敏度高、 广谱性好、 可重复性强的独特优势, 提出了一种大气压低温等离子体发射光谱检测技术。 分别以纳秒高压脉冲、 直流自脉冲和微波作为等离子体激励源, 使用毒性较小的甲基膦酸二甲酯(DMMP)作为沙林模拟剂进行发射光谱检测; 以乙醇作为环境有机干扰物, 对乙醇与DMMP光谱进行了主成分分析; 并探究了放电脉冲频率与特征光谱强度的关系。 结果表明, 三种激励源产生的等离子体都可辨别出DMMP特征光谱: P原子特征谱线波长为213.82和215.09 nm, PO基团谱带波长为253.67和255.6 nm。 光谱识别度方面, 使用微波激励源时DMMP特征光谱最为明显, 而使用纳秒脉冲与直流自脉冲激励源时光谱连续本底强烈。 方法适用性方面, 微波等离子体无电极污染、 但需要氩气维持, 可作为建立毒害气体发射光谱数据库的手段; 而纳秒脉冲与直流自脉冲激励源可在常压空气环境中直接检测。 三种激励形式下等离子体区域都存在气体加热效应, 微波等离子体气体温度最高(约1 300 K), 而纳秒脉冲和直流自脉冲放电气体温度相近(分别约为980和880 K)。 研究发现, 提升脉冲重复频率可以显著增加DMMP特征光谱强度, 其与脉冲频率在1~40 kHz内呈线性关系(相关系数大于0.98)。 所提出的大气压等离子体发射光谱检测方法具有响应快、 操作简单等优点, 可扩展性强、 具有小型化潜力, 为毒害气体快速检测装备研发提供了技术参考。
大气压等离子体 光谱诊断 气体检测 Atmospheric pressure plasma Spectral diagnosis Gas detection 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1728
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室，合肥 230029
针对合肥光源（HLS-Ⅱ）辐射防护与安全需求，且合肥光源的控制系统是基于EPICS架构，为减少辐射监测系统中间的环节，提高合肥光源人身安全联锁可靠性，研制了基于嵌入式EPICS控制系统的中子监测仪。中子监测仪的关键部件-探测器选用BF3针对合肥光源（HLS-Ⅱ）辐射防护与安全需求，研制了基于嵌入式EPICS的中子监测仪，用于场所与环境辐射场中子的监测。合肥光源的控制系统是基于EPICS架构，为减少辐射监测系统中间的环节，提高合肥光源人身安全联锁可靠性，研制了基于嵌入式EPICS控制系统的中子监测仪。中子监测仪的关键部件-探测器选用BF3正比计数管，通过对正比计数管产生的微弱电信号加2 kV的正高压偏置，交流耦合介入前置放大器放大，后输出固定宽度的脉冲信号。信号由CORTEX-M3电路计数，后经CORTEX-A8电路处理后将数据发布到局域网。利用镅铍中子源和合肥光源现场辐射环境对所研制的监测仪性能进行了初步测试，结果表明，该监测仪达到设计要求，可用于中子监测。
合肥光源 CORTEX-M3电路 前置放大器 嵌入式EPICS HLS-II Cortex-M3 circuit preamplifier embedded EPICS 强激光与粒子束
2021, 33(2): 026001
详述了适用于3~5μm波段、长入瞳距多目标复合的投影光学系统设计。系统实现了干扰和目标发生器共用一个投影光学系统, 入瞳距大于2000mm。原理上采用目标系统、干扰系统、主投影系统分开设计, 并在主投影系统焦平面上放置中间像面实现目标和干扰的复合。给出了最后的设计结果, 包括点列图、调制传递函数曲线。入瞳距2050mm, 入瞳口径Φ75mm, 视场±2°。
准直光学系统 光学设计 半实物仿真 多目标 collimating optics optical design HWIL multi-targets
浙江大学生物系统工程与食品科学学院, 浙江 杭州 310058
应用可见/近红外光谱技术实现了转基因水稻叶片的快速识别和叶绿素含量(SPAD)的快速检测。 建立偏最小二乘-支持向量机(LS-SVM)鉴别模型, 校正集的正确率为100%, 同时应用连续投影算法(SPA)提取有效波长, 建立SPA-LS-SVM鉴别模型, 只用了全变量的0.3%进行建模, 其预测集的正确率达到87.27%。 在定量分析中, 各模型的最优结果均来自经过正交信号校正(OSC)的光谱数据, 经过SPA处理后的模型均优于最优的全波段PLS模型, 说明SPA是一种有效的波长选择方法。 最优SPAD值预测模型为SPA-LS-SVM, 其相关系数(r)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.902 2和1.312 1, 获得了满意的结果。 这说明提出的SPA-LS-SVM方法能快速识别转基因水稻叶片并对SPAD值进行准确预测, 为实现大田活体鉴别与连续监测提供了新方法。
可见/近红外光谱 转基因水稻叶片 叶绿素含量 连续投影算法 偏最小二乘-支持向量机 Visible/near-infrared spectroscopy Transgenic rice leaf Chlorophyll content Successive projections algorithm Least squares-support vector machines
南京理工大学, 软化学与功能材料教育部重点实验室, 江苏 南京210094
以硝酸亚铈为原料, 浓氨水为沉淀剂, 在80 ℃反应3 h并陈化9 h制备得到了纯CeO2纳米晶。 XRD分析结果表明产物属于立方晶系。 透射电镜观察发现产物呈六边形结构, 推测为多面体形CeO2的投影, 粒径在10 nm左右, 分散性良好。 沉淀剂浓度、 反应温度及陈化时间等对产物的纯度及形貌有明显影响。 碱浓度降低或陈化时间缩短都导致产物中出现Ce(OH)3杂质； 延长陈化时间, 产物粒径增大； 若反应温度低于40 ℃, 产物中出现大量Ce(OH)3杂质。 拉曼光谱研究表明, 纯CeO2纳米晶在465 cm-1处有一振动峰, 对应于立方萤石结构的F2g拉曼位移, 而含有Ce3+杂质的产物则在600 cm-1处还出现一小峰。 荧光光谱研究发现, 在波长为400 nm的激发光下, CeO2纳米晶在465 nm 附近出现一个不对称发射光谱峰。
CeO2纳米晶 沉淀法 谱学特性 CeO2 nanocystallines Precipitation method Spectral characteristics 光谱学与光谱分析
2009, 29(11): 3011
