随着医学检验对核酸检测技术要求的不断提高，现场检测（POCT）已经成为该领域的研究重点和难点。为了规避目前使用的POCT核酸检测仪器的缺点，构建了一种直轴型多通道光学检测系统，兼顾实现了多通道核酸实时荧光检测与即地即检。首先，基于正交式几何关系搭建了光路；然后，设计了一种新的直轴型多通道集成与切换装置以实现多个荧光检测通道的实时切换；最后，通过仿真验证了光路设计的有效性，并将本系统集成于自主设计的聚合酶链式反应装置上，以新型冠状病毒标准品进行了实时荧光检测实验。实验结果显示：本系统的变异系数最小可达0.02%；通道分辨率最低可达0.49 μg/mL，且没有通道串扰。同时，拥有良好的现场检测能力，可以配合仪器完成“样本进、结果出”的现场检测，为核酸POCT的多通道实时荧光检测提供了一种新思路。

针对目前建筑外窗气密性现场检测方法无法保证其所有安装外窗的气密性等级全部达标, 同时缺乏高效、便捷的检测手段, 提出一种外窗气密性能等级现场检测方法, 通过热像仪对外窗进行红外图像采集, 对图像中的异常区域进行缺陷检测并计算缺陷面积, 建立外窗缺陷红外检测模型。根据实验测得的室内外温差、外窗缺陷面积、空气渗透量, 建立外窗空气渗透量计算模型, 将此模型与外窗缺陷红外检测模型结合求得窗户的空气渗透量, 实现外窗气密性能的现场检测, 初步判定外窗是否符合相应的气密性能等级, 提高了外窗气密性能现场检测的效率, 为外窗气密性能等级现场判定提供一种新的途径。

近年来, 农产品安全领域中的药物残留问题引起了人们的广泛关注, 为了保障国家食品安全和国民健康、 促进经济贸易发展, 对农产品中的农药、 抗生素等有害残留物进行检测是非常必要的。 表面增强拉曼散射技术(SERS)作为一种新兴的检测手段, 具有操作简单、 耗时短、 灵敏度高等优点。 对SERS技术概况、 增强理论和增强基底进行了简要介绍, 以药物残留检测领域常用的金属溶胶类基底、 固体活性基底和柔性活性基底为切入点, 重点介绍了表面增强拉曼光谱技术在农产品(肉类、 水产品、 果蔬和其他部分农产品等)药物残留检测领域中的研究现状。 传统溶胶基底具有成本低、 易合成和SERS性能优异等特点, 为了提高增强效果, 众多研究者从尺寸和形态入手进行基底优化, 开发出花状纳米结构、 星状纳米结构、 棒状纳米结构和链状纳米结构等形态的溶胶颗粒; 基于复合材料互补协同效应发展了一系列的核壳纳米结构, 有助于提升胶体基底的拉曼性能和稳定性。 固体基底结构稳定, 具有较好的一致性、 重复性。 柔性基底主要有基于柔性器件的、 柔性聚合物的、 以及柔性碳材料的三类SERS基底, 其具有机械性能优良、 不易损坏、 成本低等优点, 有利于实现微创或无损检测。 通过对比分析, 发现基底类型、 待检农产品的基质、 农药类型、 检测环境均会对检测结果产生影响, 当前研究的灵敏度较高, 表明了SERS技术结合纳米基底在检测复杂基质中农药残留的应用潜力。 同时指出应用SERS技术进行农产品药物残留检测的挑战: (1)农产品体内的药物残留量低、 分布不均匀, 导致拉曼信号相对较弱且易受荧光干扰和背景噪声干扰; (2)农产品基质复杂, 对SERS光谱数据的影响不容小觑; (3)当前SERS检测方法尚未标准化, 不同检测方案的结果差异较大。 随着表面增强拉曼散射的支撑理论和检测技术的不断进步, SERS将在食品安全领域具有更广阔的应用前景。

挥发性有机物在自然环境中普遍存在,对人体健康造成显著影响,为此亟待发展高灵敏度的快速识别和检测技术。本文通过制备和优化表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)基底,实现了强吸附和弱吸附型挥发性有机物的检测。首先利用化学方法合成了粒径约为30 nm的均匀准球形金纳米粒子,该粒子具有SERS效应以及良好的化学稳定性,以该纳米粒子为单元,通过气液两相界面自组装技术制备增强性能好、SERS信号均匀的金纳米粒子单层膜(Au MLF),并以此为SERS基底对挥发性有机物苯硫酚进行了检测。为了实现弱吸附挥发物质的检测,对Au MLF表面进行了修饰,构建了聚二甲基硅氧烷(PDMS)-Au MLF复合基底,实现了苯及二甲苯等弱吸附型挥发性有机物的检测。

为了实现一体化结构干涉仪的现场数字化检测, 提出了一种电调谐波长移相干涉术, 通过控制注入电流, 调制半导体激光器(LD)的波长, 从而实现时域移相干涉。通过优化传统的随机移相干涉模型, 采用最小二乘求解线性回归模型迭代算法求解相位, 抑制了电调谐的控制精度有限、LD非线性引起的不等间隔移相, 以及环境震动引起的各采样点位相变化不同步的干扰。将该方法应用于现场检测的便携式斐索干涉仪上, 利用其与Zygo GPI XP/D型干涉仪测量同一块光学平晶, 测量结果的峰谷值偏差为9.91 nm,均方根值偏差为5.22 nm, 能满足现场定量检测的精度要求。该方法还可以应用于其他类型的激光干涉仪中。

火焰光度分析技术是一种能够快速灵敏检测硫、磷等元素的成熟方法.在环境检测,农残检测,工农业生产领域得到广泛应用.通过对传统火焰光度检测器的改进设计,采用光栅和CCD传感器阵列作为检测器的光电转换器件,拓展了检测化合物的种类,成功实现了对H2S,PH3,NH3,AsH3,Cl2为代表的硫、磷、氮、砷、氯五种元素的实时检测.由原来依靠特征波长检测拓展到利用物质火焰光度光谱信息进行定性定量分析.结合化学计量学的方法有望成为一种能够同时检测多类有毒有害气体的快速现场检测技术。

研制出了一种可用于商品玉米中水分、蛋白质、脂肪和淀粉含量现场快速检测的便携式短波近红外分析仪;讨论了仪器各部件的结构和性能,通过现场检测商品玉米及与国家标准方法测定结果的比较研究,证明该仪器对玉米中水分、蛋白质、脂肪的测定误差不大于0.5%,对淀粉的测定误差小于1.5%,表明该仪器已达到在现场进行准确、快速检测的要求.