1 南京工业大学 机械与动力工程学院，南京 211816
2 南京工业大学 电气工程与控制科学学院，南京 211816
过度使用抗生素导致的水污染，对自然环境和人类健康造成了重大威胁。低温等离子体作为一种绿色环保的高级氧化技术，被认为是一种最具前景的抗生素降解方法之一，然而在降解效率和能量效率方面还有待进一步提高。利用纳秒脉冲放电激励针-水结构气液放电，获得了一种能产生高活性等离子体的瞬态火花模式放电，并应用于水中四环素降解，研究了脉冲电压、频率、初始浓度、初始pH值等参数对四环素降解的影响，结果表明初始浓度50 mg/L，脉冲电压9 kV、频率2 kHz，初始pH值为中性的条件下四环素的降解率最高，处理时间10 min时降解率达到了91.6%，能量效率和每阶电能分别为0.165 g·kW−1·h−1和0.78 kW·h·m−3。自由基淬灭实验表明羟基自由基 (·OH) 在四环素降解过程中起主要作用，而H2O2和O3的作用稍弱。细胞毒性实验也表明气液放电处理10 min后的溶液毒性显著下降。
低温等离子体 气液放电 四环素抗生素 抗生素降解 活性氧物种 non-thermal plasma gas-liquid discharge tetracycline antibiotics antibiotic degradation reactive oxygen species 强激光与粒子束
2024, 36(3): 035001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 宇航智能控制技术国防科技重点实验室，北京 100089
4 自然资源部第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室，浙江 杭州 310012
5 中国科学院大学杭州高等研究院物理与光电工程学院，浙江 杭州 310024
针对水下鬼成像重构质量下降、分辨率退化的问题，分析水体对散斑场传播的作用，提出在重构计算前将参考臂散斑进行校正的方法，以实现对物臂散斑场的退化补偿，进而提高水下鬼成像的成像质量。首先根据近似的S-S（Sahu-Shanmugam）散射相函数和Wells模型推导得到调制传递函数，用来描述水体对散斑的退化作用；然后对参考臂散斑场进行校正补偿，使参考臂散斑与物臂散斑具有相同的退化程度以恢复关联性；最后采用校正后的参考臂散斑进行图像重构。从理论上证明了所提方法在二阶关联计算中会使得图像退化加剧，而在基于伪逆的重构计算中则可以有效提高图像分辨率、改善图像质量。通过仿真和实验验证了理论模型的正确性，该研究为远距离水下目标鬼成像图像恢复提供了新的思路。
海洋光学 水下鬼成像 散斑场退化补偿 水体调制传递函数 二阶关联 伪逆
1 天津大学未来技术学院，天津 300072
2 天津大学海洋科学与技术学院，天津 300072
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
在散射环境下获取的图像质量退化严重，细节对比度降低，极大地限制了光学成像技术在诸多领域的应用。由于散射光具有部分偏振特性，基于偏振成像的去散射技术近年来得到了广泛的关注及应用。但传统的偏振去散射方法的复原效果十分依赖对场景偏振参数的准确估计，对强散射的复杂场景难以取得理想的去散射效果。为了克服这一缺点，提高偏振去散射方法在不同环境中的适用性，着眼于偏振图像的区域细节，提出一种基于区域细节强化的偏振去散射新方法。该方法结合对比度和Stokes矢量来确定两幅待复原的偏振子图，通过频域处理估计模型的关键参量，然后利用散射退化模型反解出未退化图像，最终融合形成去散射图。实验结果表明：所提方法在不同种类散射环境（雾霾或浑浊水体）和不同散射强度下均具有良好的复原效果，提高了偏振算法的适用性；同时，充分利用了偏振图像的强度分布特点，能够突出原图中的强偏振区域，可同时复原高低偏振目标物体，增强图像的细节信息。
偏振光学 图像退化 散射 偏振成像 对比度 区域细节 激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211017
1 广东工业大学先进光子技术研究院，广东 广州 510006
2 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
3 通感融合光子技术教育部重点实验室，广东 广州 510006
4 广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
光频域反射（OFDR）是一种基于光调频连续波原理的分布式光纤测量技术，它利用扫频光干涉信号频率与光纤位置之间的傅里叶变换关系获取沿光纤分布的散射/反射/损耗、相位和偏振等特征信息，可进一步反演光纤感测的温度、应力/应变等外界物理场分布。相比于时域、相干域等分布式测量技术，OFDR的优点是可兼顾高空间分辨率、高测量灵敏度、长测量距离、大动态范围、高速响应等性能。回顾了OFDR的测量原理，综述了分布式测量噪声来源、空间点扩展函数退化机理以及测量误差与噪声抑制等OFDR性能提升关键技术；推导了基于OFDR分布式传感的测量极限，分析了提升传感精度与测量距离的若干方法；概述了国内外OFDR仪器发展现状及其在集成波导器件与保偏光纤等测试、光纤陀螺环内部应力传感等应用范例，最后展望了未来的若干研究方向。
光频域反射技术 测量退化机理 分布式传感极限 光频域反射仪器 高性能应用
棒曲霉素（PAT）是苹果汁中最常见的真菌毒素，对消费者健康和经济发展有很大危害，本文研究了辉光放电等离子体（Glow discharge plasma，GDP）对苹果汁中PAT的降解作用及对苹果汁风味物质的保护作用。结果表明：当直流电压为550 V、电流范围为10～90 mA时，GDP处理苹果汁15 min时PAT降解率达到92.89%，在30 min内，可溶性固形物和酚类物质无明显变化，电导率、氧化还原电位、色值略升高，pH略有降低；20 min后利用气相色谱质谱联用仪（Gas chromatography and mass spectrometry，GC-MS）可在苹果汁中检测出38种风味物质，其中包括酯类8种，醇类7种，醛酮类20种和3种其他类，且比原苹果汁增加了苯乙酮和6,10-二甲基-5,9-十一双烯-2-酮，前者具有似甜香味，后者具有香精油的味道，使苹果汁味道更加鲜美。该研究结果可为GDP降解苹果汁中PAT和对苹果汁风味物质的保护作用提供依据。
辉光放电等离子体 苹果汁 降解 棒曲霉素 风味物质 Glow discharge plasma Apple juice Degradation Patulin Flavor component 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(6): 060403
辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(6): 060401
为了研究激光技术在废水降解领域中的应用, 采用激光诱导空化技术对酸性黑溶液进行降解, 通过紫外分光光度计对降解后的溶液进行分析表征, 获得激光能量和溶液初始质量浓度对降解能力的影响;结合空泡动力学理论和空化化学效应, 揭示了激光空化降解酸性黑溶液的机理。结果表明, 随着激光能量的增加, 初始质量浓度为20 mg/L的酸性黑溶液的降解率从0.78%逐步增加到27.28%; 在100 mJ激光能量下, 当溶液中酸性黑溶液的初始质量浓度从5 mg/L提升至20 mg/L时, 降解率从98.55%降低至7.63%;激光能量越高, 降解率越大; 初始质量浓度过大, 则激光空化难以对酸性黑溶液进行降解。该研究推进了激光空化降解染料等有机废水技术的发展。
激光技术 降解率 激光空化 初始质量浓度 激光能量 laser technique degradation rate laser cavitation initial mass concentration laser energy
为研究铁尾砂泡沫混凝土抗冻融性能, 制备了5组目标密度为900 kg/m3的泡沫混凝土, 在硫酸盐环境下冻融循环后, 对比分析不同铁尾砂掺量泡沫混凝土的质量损失、强度损失、孔隙面积率和微观结构。以质量损失和强度损失为衡量指标, 评选最优配合比, 基于Wiener退化过程进行可靠度分析并预测剩余寿命。结果表明: 在硫酸盐冻融循环过程中, 泡沫混凝土表面损伤, 内部孔隙连通形成裂缝, 各试件质量呈先增加后减少的趋势; 抗压强度和孔隙面积率持续下降, 细粒径铁尾砂的掺入有效缓解了泡沫混凝土的损伤。其中, 20%(质量分数)铁尾砂掺量的泡沫混凝土抗冻融能力最强, 试件经过约300次冻融循环后失效。本研究可为泡沫混凝土在冻土地区的应用提供思路。
铁尾砂 泡沫混凝土 冻融循环 硫酸盐环境 Wiener退化过程 iron tailings sand foam concrete freeze-thaw cycle sulfate environment Wiener degradation process
1 中国电子科技集团公司 第二十六研究所, 重庆 400060
2 2. 重庆市固态惯性技术企业工程技术研究中心, 重庆 401332
3 重庆市固态惯性技术工程实验室, 重庆 401332
贮存寿命是长使用周期、高可靠性产品的重要考核指标之一。为评估某型加速度开关的贮存寿命, 该文采用温度应力四量级水平恒定应力加速试验方法研究了加速度开关的退化过程, 并将阿伦尼斯加速模型与漂移布朗运动相结合, 建立了产品的可靠性模型。最后采用极大似然和最小二乘法对试验数据进行了拟合分析。结果表明, 某型加速度开关在100 ℃的加速量级下, 其等效贮存年限可达33年, 满足产品有效贮存期的要求。
阿伦尼斯模型 布朗运动 加速退化试验 温度应力 贮存寿命 Arrhenius model Brownian motion accelerated degradation testing temperature stress storage life
1 河北工业大学材料科学与工程学院，天津 300131
2 华南理工大学材料科学与工程学院，广州 510641
近年来，基于明胶和微纳米生物活性玻璃(MNBG)的复合水凝胶被广泛用于组织再生领域，然而MNBG对水凝胶矿化和降解性能的调控规律尚不明确。通过制备不同MNBG含量的明胶基复合水凝胶，探究了MNBG含量对复合水凝胶体外矿化及降解性能的影响。结果表明：复合水凝胶体系不影响MNBG的生物活性离子释放，而表层高含量MNBG团聚体形成负曲率接触界面则是复合水凝胶发生体外矿化的必要条件；此外，提高MNBG的含量和快速矿化形成羟基磷灰石层均能够有效降低明胶基复合水凝胶的降解速率。
微纳米生物活性玻璃 复合水凝胶 体外矿化 降解 micro-nano bioactive glass composite hydrogel in vitro mineralization degradation
