天空背景辐射测量系统

刘文清院士从事环境光学工作二十余年，总结多年的研究成果，新著《环境光学和技术》。为了更好的交流环境光学技术，刘文清院士近日在北京做了报告《碳达峰碳中和背景下 环境光学与技术发展机遇》，报告结束之后，刘院士接受了仪器信息网的采访。中国工程院院士 安徽光机所所长 刘文清关于《环境光学和技术》《环境光学和技术》全书600多页，分为十章，主要内容包括绪论、差分光学吸收光谱技术、可调谐半导体激光吸收光谱技术、傅里叶变换红外光谱技术、非分散红外测量技术、激光雷达技术、光散射测量技术、荧光光谱技术、激光诱导击穿光谱技术和大气环境立体监测技术系统集成及应用。刘院士为我们简单的介绍了这本书的情况。“我们从2000年就开始做环境光学研究，很早就想把自己做的研究、成果、经验，甚至一些教训，进行总结、分享。但是一直比较忙，此书的出版还要感谢安徽科学技术出版社，是他们的不断督促，让这本书得以最后出版。”“这本书比较实际，没有特别多理论方面的内容，主要包括我们的一些实际数据、基本公式推导以及一些第一手资料等，更加偏向技术层面。”“我们刚开始从事这方面研究的时候，环境领域还不太认可光谱技术，而随着国家环境问题越来越多，需要对快速的环境变化进行观察，尤其是一些污染物痕量气体的相互作用，环境光学技术越来越多的发挥作用。这本书的出版也希望给现在的学生、想做行业交叉研究人员做参考、借鉴。”新技术、新应用是环境光学发展的驱动器环境光学就是利用光学的技术来解决环境领域的需求，随着光学技术的发展和环境领域新需求的提出，环境光学技术也在不断发展。刘院士以空气质量监测子站为例，介绍了技术发展对行业的推动作用。目前空气质量监测子站监测的六个参数的检测采用的是光谱技术，这都是国外三四十年前开发的技术，而其中的光源有氘灯、氙灯、汞灯等。随着光电技术的发展，出现了LED光源，LED光源一是省电一是寿命长，而氘灯和氙灯也就2000个小时的寿命。所以用LED光源代替原来光源，再加上新算法，我们就可以形成自己特有的仪器设备。但是新技术的推动可能需要政府、协会或者公司间联盟来推动，仅靠一家公司可能推动不了。碳达峰和碳中和是我国未来40年环保的重要任务之一，而碳源碳汇监测技术是双碳目标达成的重要技术支撑。国际大气成分变化探测网络涉及的仪器包括高分辨率FTS光谱仪、雷达、太阳辐射计、微波辐射计、UV-Vis光谱仪等，而这些仪器设备也以进口居多，我们还需要研发国产化的设备。碳达峰和碳中和下的仪器需求要想实现碳中和，需要很多技术支撑，比如二氧化碳捕集封存与利用技术、工业减碳技术、新能源替代技术等，但要想评估效果如何，需要的是监测技术。中国承诺两年一次自报清单、回应质询，但没有自己的排放监测数据，排放清单根据IPCC提供的排放因子计算。但采用国外的排放因子，结果普遍偏高，没有检查核对指标的主动权，没有碳交易的定价权！因此对于温室气体的监测，需要从点源、多点源、面源、区域、全球等不同空间尺度开发天空地一体化碳源碳汇监测技术。点源就是工业排放源的碳监测（包括二氧化碳、甲烷等主要温室气体），美国已经在2005年开始在工业排放气体监测设备中增加了CO2作为必须监测指标；多点源就是多个点源监测；面源监测主要针对面源排放，如养殖场，可以采用傅里叶红外技术，测量养殖场边界的二氧化碳和甲烷浓度，从而计算养殖场碳排放情况；区域监测主要针对一个区域，可以采用无人机遥感技术；全球监测需要采用的就是卫星，目前中国、美国、日本、韩国、欧洲等都已经发射了碳卫星，只不过分辨率还有待改进。如此多的监测需求，全部采用进口设备是不现实的，我国的仪器仪表厂商需要开发相应的仪器设备，并且刘院士相信国内的厂商也具备研发相关设备的实力。未来，对于仪器设备，国家应该会安排一些科研项目，也会有企业进行先期开发，我们还有十几年时间来达到碳达峰，还有40年时间达到碳中和，如果企业从现在开始策划，投入研发，肯定能赶上我国大量碳监测仪器设备需求。刘院士重点强调了二氧化碳背景站需求。目前二氧化碳浓度大约为400ppm，而每年的变化大约在1-1.5ppm，对于背景站的二氧化碳分析仪来说，相当于测量高背景下的微小变化，因此要求仪器有足够的分辨率。二氧化碳最早的背景站是美国在二十世纪五十年代在夏威夷设立，当时仪器采用的是非分光红外的原理，采用滤光片分光，随着新技术如强增强、强衰荡、量子级联激光器等的出现，二氧化碳分析仪可以利用的技术种类也在增多。二氧化碳有很强的光谱特征，如基频、泛频和二倍泛频，都是不同的吸收截面，而吸收截面越大，仪器分辨率就越高，这样就可以满足二氧化碳的背景值监测。在接受采访之前，刘院士刚刚参加完习总书记的科学技术大会，刘院士为我们分享了其感想。“习总书记的讲话中提到，科技就是要自强自立，技术是买不来的，技术的垄断可能比市场垄断更重要。我觉得我们还需要把一些关键核心技术掌握在自己手上。而且现在国家支持创业，我看到很多年轻人很有想法，很快组成一个微型公司，将想法变成现实，他做的可能不是整个仪器，可能只是一个部件，这都是非常好的。”

2016年12月，国内套50mK热去磁系统在清华大学天体物理中心崔伟教授课题组成功完成安装和调试，并顺利验收。该系统是由美国 High Precision Devices（HPD）公司长期精心研制的低温平台，此系列恒温器具有很好的稳定性，恒温器腔体使用优化设计，美国HPD公司突出的设计能力和先进的加工技术，可为用户量身定制更专业的低温环境测量平台。国内套50mK热去磁系统在清华大学天体物理中心崔伟教授课题组成功完成安装调试 宇宙起源时能量密度和温度均超高无比，随着宇宙温度的迅速降低，若干基本物质粒子相继浮现，宇宙“大爆炸”发端时空中的能量场或由量子涨落而产生，此类射线的探测及研究无疑需要低温环境的助力。当然，宇宙的起源我们不敢妄下定论，但低温环境下的科学探索是我们必须努力实现和完善的关键部分，科学家们一直在努力开发、改进各种低温环境，以更深入地探索宇宙中我们未曾跨及的领域和。 宇宙微波背景辐射分布图 由美国HPD公司长期精心研制的低温平台是胜任这项任务的选择，此系列恒温器低温度可达20mk，在低温下，具有很好的稳定性（低于100mk保持约150/200小时以上），恒温器腔体使用优化（热性，防震动性，大样品腔）设计，恒温器支架更便于移动腔体及恒温器位置。清华大学天体物理中心拥有较完整的天体物理研究体系，同时侧重理论、观测和数据分析的研究，依托清华大学强大的工科优势，相信可为下一代空间和地面天文设备研究做出实质性贡献。此次HPD低温热去磁系统的顺利验收，也将有望助力探索全新宇宙微波背景辐射分布图。相关产品： HPD低温热去磁恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/C201745.htm

采购项目名称：低本底α、β测量仪等设备采购 采购项目标书编号：0860-124112209701 采购人名称：河北省辐射环境管理站 采购人地址：石家庄市南二环西路35号 采购人联系方式：0311-85293651 采购代理机构全称：河北博鳌招标代理有限公司 采购代理机构地址：石家庄市友谊南大街122号 采购代理机构联系方式：0311-83055139/5239转8095 采购内容： A包：个人剂量仪五台，低本底液闪谱仪一台，气氚采样设备一台，低本底α、β测量仪一台，溴化镧谱仪一台，电沉积计量制样装置一套。 B包：紫外可见分光光度计一台，原子吸收光谱仪一台，生物样品灰化炉一台，离心机一台，土壤粉碎机一台，球磨机一台，频谱分析仪一台，声级计四台，分光光度计一台，氡钍分析仪一台。 项目实施地点：河北省辐射环境管理站指定地点 招标公告日期：2012年8月10日 定标日期：2012年8月30日 开标、评标地点：河北博鳌招标代理有限公司会议室 A包： 中标供应商名称：北京中检维康技术有限公司； 中标供应商地址：北京市海淀区中关村南大街甲56号方圆大厦B座201室； 中标金额：人民币3520000元。 B包： 中标供应商名称：河北博良科学器材有限公司； 中标供应商地址：石家庄裕华区裕华东路148号裕东国际名邸1-1-50； 中标金额：人民币2900000元。 评标委员会成员名单：李贤君、王庆林、刘新全、张聪、郭文英 项目联系人：刘亮 联系方式：0311-83055039-8095 传真电话：0311-83055026 采购代理机构受理质疑电话：0311-83055026 本公告发布媒体：河北省政府采购网、中共政府采购网、中国国际招标网 备注：