相对光谱能量分布

低能量边缘光致发光的研究对提高Ruddlesden-Popper钙钛矿太阳能电池效率有着十分重要的影响和意义。然而对其机制的研究却一直面临着巨大挑战：（1）材料的结构难以确定；（2）理论模型与观测结果始终不一致。因此，寻找可靠、有效的表征手段对于揭示相关机制有着至关重要的意义。红外光谱对于有机物的变化十分敏感，在有效探知电池材料的分布变化方面具有天然的优势。近期，Photothermal Spectroscopy Corp公司研发推出的新一代的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统-mIRage在此研究中脱颖而出，该技术采用激光探针，能够对样品的表面实行非接触式光热红外探测，具备亚微米的空间分辨率并且无边缘散射问题。近日，电子科技大学王志明教授课题组与Photothermal Spectroscopy Corp公司合作，使用新一代的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统-mIRage研究MAPbBr3在(BA)2(MA)2Pb3Br板边缘的分布情况。在此项研究中，所测试的(BA)2(MA)2Pb3Br10和MAPbBr3之间缺少BA，使其红外光谱有显著差异；同时无论是BA缺陷，还是BA对MA的比例都已有使用FTIR光谱研究的报道，因此具备良好的实验基础。进一步使用O-PTIR技术进行非接触式探测，有效避免了样品高度，探针污染所带来的问题，使得结果更加。通过使用mIRage的测量（图1），能够观测到随着BA含量的降低，~1580 cm-1处的峰相对强度减小，峰值伴随着向1585 cm-1的峰值偏移。这主要是由于(BA)2(MA)2Pb3Br10在1580 cm-1附近有两个涉及NH3振动的红外吸收带:分别为1575 cm-1处(BA+)和1585 cm-1处(MA+)。当BA含量降低时，1575 cm-1处的带强度降低，导致峰值强度在约1580 cm-1处降低，并伴随向1585 cm-1偏移。在测试中观测到的另外一个现象为~1480 cm-1与~1580 cm-1的相对强度比增大，这是由于1478 cm-1的振动(CH3振动)仅与MA+相关，因此~1480 cm-1的强度没有变化，而1580 cm-1却由于BA含量降低而降低，导致比值的降低。上述结果清晰地显示了MAPbBr3在(BA)2(MA)2Pb3Br板边缘的组成分布情况。由此可见，mIRage 的O-PTIR技术在电池低能量边缘光致发光的研究中有十分理想的效果，具应用前景。图1. O-PTIR观测边缘的MAPbBr3的红外光谱信息。(a)(BA)2(MA)n-1 bn br3n+1(n = 1，2，3，∞)钙钛矿的红外光谱。（b-c）(BA)2(MA)2Pb3Br10和MAPbBr3的中MA+分子在1480 cm-1 (b)和BA+分子 1580 cm-1 (c)的图谱；(d) (BA)2(MA)2Pb3Br10的PL图像。(e)在(d)中所示的中心区域和边缘的红外光谱图参考文献：[1] Zhaojun Qin, Shenyu Dai et al., Spontaneous Formation of 2D/3D Heterostructures on the Edges of 2D Ruddlesden-Popper Hybrid Perovskite Crystals, Chemistry of Materials, DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c00419.产品信息：非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统：https://www.instrument.com.cn/netshow/C363244.htm

作者：陈庆彩通讯作者：章炎麟通讯单位：陕西科技大学环境科学与工程学院、南京信息工程大学耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心doi: 10.1029/2019JD031149成果简介近日，陕西科技大学陈庆彩研究团队与南京信息工程大学章炎麟研究团队联合研究并在Journal of Geophysical Research-Atmospheres上发表了题为“Size-resolved characterization of the chromophores in atmospheric particulate matter from a typical coal-burning city in China”的研究论文，报道了大气颗粒物中发色团的粒径分布特征。研究人员利用激发发射矩阵（EEM）光谱和平行因子（PARAFAC）分析了大气颗粒物中水溶性和水不溶性发色团的光学性质，描述了大气颗粒物中发色团种类和含量的粒径分布特征，增加了对气溶胶中发色团物质理化特征及其来源的认知。全文速览研究分析了山西临汾地区2017年夏、冬季不同粒径的气溶胶颗粒中发色团的吸光特征（UV-Vis光谱）以及荧光特征（EEM光谱）分别与颗粒物粒径之间的关系。不同粒径颗粒物的萃取液的总吸光度（Abs）和荧光体积(FV)随颗粒物粒径增大而减小，表明小粒径颗粒物对光吸收和光化学反应具有更大贡献。同时，相较于水溶性发色团，水不溶性发色团的总吸光度（Abs）和荧光体积(FV)达到了水溶性发色团的2-8倍。研究过程引言棕色碳（BrC）是气溶胶中具有吸收可见光能力的典型有机物质，其对地球温室效应具有潜在贡献，同时对光化学反应具有潜在的驱动效应。因此，了解这些发色团的来源和形成机制，并定量评估它们对地球大气中辐射强迫和大气中非均匀化学反应的影响，是表征这些发色团物理化学特征的必要条件。已经有研究指出了不同粒径的发色团物质的来源与吸光特性的差异，然而目前并未有通过EEM方法研究不同粒径大气颗粒中发色团的光学特性。本研究研究了大气颗粒物中水溶性和水不溶性发色团的粒径分布特征，比较了冬夏样品的光学性质（光吸收和荧光）的差异，同时探讨了光吸收与荧光性质的关系，以及光学性质与多环芳烃、有机碳和EC的相关性。图文导读通过不同性的溶剂萃取，获得不同粒径颗粒物的波长依赖指数（MAE365）、标准荧光体积（NFV）等变化趋势。Figure 1.Particle size and seasonal distributions of mass absorption efficiency at 365 nm (MAE365) and the NFV for WSM (a, c, e) and MSM (b, d, f). Panels (e) and (f) represents the average value of MAE and NFV in summer and winter respectively for WSM and MSM extracts.研究发现，夏季以及冬季的颗粒物中，水溶性以及水不溶性发色团的波长依赖指数（MAE365）、标准荧光体积（NFV）与粒径的关系特征均表现出相同趋势，即波长依赖指数（MAE365）以及标准荧光体积（NFV）均随粒径增大而减小。 由于多环芳烃可能是水不溶性组分中重要的光吸收和荧光物质，因此，本研究定量了7种多环芳烃对水不溶性组分的光吸收贡献。Figure 2. The average UV?visible absorbance spectra of MSM and the calculated UV?visible absorbance spectra of the selected PAHs (a and b), and the relative contributions of the selected PAHs to the total light absorption by MSM (c and d).结果表明，在280-550 nm范围内，多环芳烃对光吸收的贡献不超过7%，说明水不溶性发色团的成分复杂，在UV-Vis波段，多环芳烃并不是对光吸收的主要贡献物质。同时，在430 nm处，多环芳烃对光吸收贡献大，该物质可能是苯并芘。 通过PARAFAC模型得到了5种发色团的三维荧光光谱截面图。Figure 3. The PARAFAC model-resolved EEM components (C1, C2, C3, C4 and C5) for all of the aerosol extracts (n = 396) with the solvents water and methanol and extracted from different particle size samples.对获得的三维荧光光谱图通过平行因子矩阵分析（PARAFAC）得到5种不同发色团图谱，推测C1-C5发色团依次可能为HULIS-1物质、类色氨酸物质、HULIS-2物质、类络氨酸物质以及其它类氨基酸组分。 同时，研究了不同季节、不同粒径以及不同性溶剂萃取的条件下，不同发色团组分的相对贡献。Figure 4. Size-resolved distributions of the EEM components for winter samples (a and e) and summer samples (b and f) of WSM and for winter samples (c and g) and summer samples (d and h) of MSM.HULIS-1和类氨基酸组分在所有样品中占比高，相对含量分别为38%和31%。类酪氨酸组分占比低，平均含量仅4%；并且发色团含量特征随季节变化显著。小结该工作重点揭示了大气颗粒物中发色团的粒径分布特征，解释了小粒径颗粒物往往伴随更大的光吸收和光化学反应性贡献。这项工作从粒径分布角度阐述了气溶胶中的发色团特征，建议在未来的大气模型中，发色团的粒径分布以及性特征是光吸收以及光化学反应的重要考虑因素。课题组介绍 陈庆彩陈庆彩，男，山东人，博士，副教授，博士生导师。毕业于日本名古屋大学，取得理学博士学位。陕西省“百人计划”，陕西科技大学大气污染控制团队负责人，名古屋大学特邀教员，日本大气化学学会会员，ES&T等环境领域权威期刊审稿人。主要研究方向为气溶胶化学，包括大气棕碳（BrC）、长寿命自由基（EPFRs）等。参与和主持中国国家自然科学基金等十余项科研项目；已在ES&T等自然指数期刊一作发表9篇，其它学术论文20余篇；获得国家和软件注册权10余项。ORCID：http://orcid.org/0000-0001-7450-0073??个人主页：https://hj.sust.edu.cn/info/1015/1394.htm章炎麟，男，浙江杭州人，博士，教授，博士生导师。耶鲁大学-南信大大气环境中心大气化学与同位素研究团队负责人，入选“国家海外引才计划”青年学者，江苏省特聘教授，曾任日本学术振兴会（JSPS）外国人特别研究员。主要研究方向为大气化学、环境地球化学等。在国际著名期刊（包括Nature、ACP、EST、JGR和AE等）共发表SCI论文64篇（一作/通讯作者论文35篇），4篇学术论文入选ESI高被引论文。主持或作为科研骨干参加科技部和自然科学基金委等多项科研项目。同时担任环境科学、大气科学和地球化学等领域30余种SCI期刊（包括Nature）审稿人。??个人主页：https://www.researchgate.net/profile/Yanlin_Zhan HORIBA Optical SchoolHORIBA一直致力于为用户普及光谱基础知识，旗下的JobinYvon更有着200年的光学、光谱经验，HORIBA非常乐意与大家分享这些经验，为此特创立Optical School（光谱学院）。无论是刚接触光谱的学生，还是希望有所建树的研究者，都能在这里找到适合的资料及课程。 HORIBA希望通过这种分享方式，使您对光学及光谱技术有更系统、全面的了解，不断提高仪器使用水平，解决应用中的问题，进而提升科研水平，更好地探索未知世界。点击阅读原文，了解更多论文信息。

作者：陈庆彩通讯作者：章炎麟通讯单位：陕西科技大学环境科学与工程学院、南京信息工程大学耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心doi: 10.1029/2019JD031149近日，陕西科技大学陈庆彩研究团队与南京信息工程大学章炎麟研究团队联合研究并在Journal of Geophysical Research-Atmospheres上发表了题为“Size-resolved characterization of the chromophores in atmospheric particulate matter from a typical coal-burning city in China”的研究论文，报道了大气颗粒物中发色团的粒径分布特征。研究人员利用激发发射矩阵（EEM）光谱和平行因子（PARAFAC）分析了大气颗粒物中水溶性和水不溶性发色团的光学性质，描述了大气颗粒物中发色团种类和含量的粒径分布特征，增加了对气溶胶中发色团物质理化特征及其来源的认知。研究分析了山西临汾地区2017年夏、冬季不同粒径的气溶胶颗粒中发色团的吸光特征（UV-Vis光谱）以及荧光特征（EEM光谱）分别与颗粒物粒径之间的关系。不同粒径颗粒物的萃取液的总吸光度（Abs）和荧光体积(FV)随颗粒物粒径增大而减小，表明小粒径颗粒物对光吸收和光化学反应具有更大贡献。同时，相较于水溶性发色团，水不溶性发色团的总吸光度（Abs）和荧光体积(FV)达到了水溶性发色团的2-8倍。棕色碳（BrC）是气溶胶中具有吸收可见光能力的典型有机物质，其对地球温室效应具有潜在贡献，同时对光化学反应具有潜在的驱动效应。因此，了解这些发色团的来源和形成机制，并定量评估它们对地球大气中辐射强迫和大气中非均匀化学反应的影响，是表征这些发色团物理化学特征的必要条件。已经有研究指出了不同粒径的发色团物质的来源与吸光特性的差异，然而目前并未有通过EEM方法研究不同粒径大气颗粒中发色团的光学特性。本研究研究了大气颗粒物中水溶性和水不溶性发色团的粒径分布特征，比较了冬夏样品的光学性质（光吸收和荧光）的差异，同时探讨了光吸收与荧光性质的关系，以及光学性质与多环芳烃、有机碳和EC的相关性。通过不同性的溶剂萃取，获得不同粒径颗粒物的波长依赖指数（MAE365）、标准荧光体积（NFV）等变化趋势。Figure 1.Particle size and seasonal distributions of mass absorption efficiency at 365 nm (MAE365) and the NFV for WSM (a, c, e) and MSM (b, d, f). Panels (e) and (f) represents the average value of MAE and NFV in summer and winter respectively for WSM and MSM extracts.研究发现，夏季以及冬季的颗粒物中，水溶性以及水不溶性发色团的波长依赖指数（MAE365）、标准荧光体积（NFV）与粒径的关系特征均表现出相同趋势，即波长依赖指数（MAE365）以及标准荧光体积（NFV）均随粒径增大而减小。由于多环芳烃可能是水不溶性组分中重要的光吸收和荧光物质，因此，本研究定量了7种多环芳烃对水不溶性组分的光吸收贡献。Figure 2. The average UV?visible absorbance spectra of MSM and the calculated UV?visible absorbance spectra of the selected PAHs (a and b), and the relative contributions of the selected PAHs to the total light absorption by MSM (c and d).结果表明，在280-550 nm范围内，多环芳烃对光吸收的贡献不超过7%，说明水不溶性发色团的成分复杂，在UV-Vis波段，多环芳烃并不是对光吸收的主要贡献物质。同时，在430 nm处，多环芳烃对光吸收贡献大，该物质可能是苯并芘。通过PARAFAC模型得到了5种发色团的三维荧光光谱截面图。Figure 3. The PARAFAC model-resolved EEM components (C1, C2, C3, C4 and C5) for all of the aerosol extracts(n = 396) with the solvents water and methanol and extracted from different particle size samples.对获得的三维荧光光谱图通过平行因子矩阵分析（PARAFAC）得到5种不同发色团图谱，推测C1-C5发色团依次可能为HULIS-1物质、类色氨酸物质、HULIS-2物质、类络氨酸物质以及其它类氨基酸组分。同时，研究了不同季节、不同粒径以及不同性溶剂萃取的条件下，不同发色团组分的相对贡献。Figure 4. Size-resolved distributions of the EEM components for winter samples (a and e) and summer samples (b and f) of WSM and for winter samples (c and g) and summer samples (d and h) of MSM.HULIS-1和类氨基酸组分在所有样品中占比高，相对含量分别为38%和31%。类酪氨酸组分占比低，平均含量仅4%；并且发色团含量特征随季节变化显著。该工作重点揭示了大气颗粒物中发色团的粒径分布特征，解释了小粒径颗粒物往往伴随更大的光吸收和光化学反应性贡献。这项工作从粒径分布角度阐述了气溶胶中的发色团特征，建议在未来的大气模型中，发色团的粒径分布以及性特征是光吸收以及光化学反应的重要考虑因素。 HORIBA Optical SchoolHORIBA一直致力于为用户普及光谱基础知识，旗下的JobinYvon更有着200年的光学、光谱经验，HORIBA非常乐意与大家分享这些经验，为此特创立Optical School（光谱学院）。无论是刚接触光谱的学生，还是希望有所建树的研究者，都能在这里找到适合的资料及课程。 HORIBA希望通过这种分享方式，使您对光学及光谱技术有更系统、全面的了解，不断提高仪器使用水平，解决应用中的问题，进而提升科研水平，更好地探索未知世界。

负极材料作为锂离子电池的核心材料，对锂离子电池的能量密度、充放电性能、循环性能、生产工艺等起着至关重要的作用。负极材料的主要技术指标包括粒度、比表面积、振实密度、真密度、灰分、pH值等。其中，粒度分布作为负极材料的重要技术指标，它还影响比表面积和振实密度，从而影响锂离子电池的生产工艺和综合性能。一、粒度分布对锂离子电池性能的影响负极材料的粒度分布主要从以下几个方面影响锂离子电池的生产工艺和性能：1、粒度分布影响体积能量密度负极材料的颗粒大小应当具有合适的粒度分布，体系中的小颗粒能够填充在大颗粒的空隙中，有助于增加极片的压实密度，从而提高电池的体积能量密度。2、粒度分布影响充放电性能负极材料的颗粒越小，锂离子嵌入时所需要克服的范德华力也就越小，嵌入越容易进行，而且颗粒越小，锂离子嵌入和脱出的通道越短，越有利于快速达到充分嵌锂状态，从而具有更好的充放电性能。3、粒度分布影响循环性能实验表明，颗粒越小的石墨负极有较大的初次容量，但不可逆容量也较大；随着粒径增大，初次充放电容量降低，不可逆容量减少。同时，石墨颗粒越小，与电解液接触的比表面积越大，初次充放电过程中形成的SEI膜所消耗的电荷就越多，不可逆容量损失也就越大。因此，合理的粒度分布不仅能够提升锂离子电池的初次容量和初次效率，而且能够提升锂离子电池的循环性能。4、粒度分布影响生产工艺负极材料的粒度分布会直接影响电池的制浆和涂布工艺。在相同的体积填充份数情况下，材料的粒径越大，粒度分布越宽，浆料的黏度就越小，这有利于提高固含量，减小涂布难度。颗粒的粒径以及分布宽度对浆料黏度的影响二、负极材料对粒度的要求在负极材料相关的标准中，对材料颗粒的粒度分布提出明确的要求，具体如下：三、欧美克高性能激光粒度分析仪如何满足锂离子电池材料粒度检测要求负极材料的研发、生产及来料检验普遍采用激光粒度分析仪进行粒度检测，选择高性能的激光粒度仪是获得准确粒度分布信息的重要保证。对于一款高性能的激光粒度分析仪，往往采用合理的光学结构、高性能的光电元器件以及科学的反演模型，从而体现出良好的重复性、重现性、真实性、分辨率等测试性能。珠海欧美克仪器有限公司从1993年开始从事激光粒度分析仪的研发、生产和应用，积累了丰富的激光粒度分析仪研发、生产和应用经验。从1999年开始，欧美克激光粒度分析仪系列产品在锂离子电池研发、生产领域逐步获得行业认可。下面，从几个小案例管中窥豹，看看欧美克如何匠心智造每一款产品，又是如何站在行业应用的角度为用户提供粒度解决方案的。1、大角散射光的球面接收技术（DAS）的应用确保散射光能信息的准确获取对少量的大/小颗粒及样品各个粒径组分的准确识别，需要仪器制造商在无盲区光学设计、高精度元器件、装配工艺、算法及软件智能控制上不断优化，提高产品分辨能力。例如早先的激光粒度仪将多个光电转换元件探测通道放置在一块或两块平面上，然而傅立叶透镜的聚焦面通常呈弧形分布，平面布置的探测器很难将所有角度的散射光能信息都准确地聚焦获取。以欧美克LS-609型激光粒度分析仪为例，在散射光能探测器的设计时，将常见的失焦影响较大的多个大角探测器通道以分个独立的方式放置在与其散射角相对应的傅立叶透镜焦点位置，保证所有散射光角度的信号都是无混杂的，提高了散射光分布角度分辨能力。与此同时，各个独立的探测器有利于在探测器上布置杂散光屏蔽装置，同时也防止了散射光在不同探测器上的相互干扰，进一步降低系统的噪声，提高细微差异的分辨能力。大角散射光的球面接收技术（DAS）2、优良的测试性能准确反映出测试样品的细微差别（1）Topsizer对粉体材料的大、小颗粒具有高超的分辨能力欧美克Topsizer激光粒度分析仪测试含有少量大颗粒的石墨原材料的粒度分布图和粒度分布表如下图所示，可以看到对于体积含量在0.5%以下的极少量60-100μm的颗粒，以及体积含量在1%左右的2μm以下颗粒，均能够灵敏的检测出来其详尽的粒度分布。显示了Topsizer对粉体材料的大、小颗粒具有高超的分辨能力，对于电池产品的安全性能和容量性能有更准确的指导意义。如果对于对少量小颗粒特别关注，在软件上，甚至可以采用数量分布替代体积分布的计算方法，进一步放大小颗粒的权重，对小颗粒数量上的变化进行更易识别的测试和生产质控。但需要注意的是，对于分布较宽的样品，由于大小颗粒在尺寸上差异本身就很大，同样体积的大小颗粒的数量相差将会异常大，取样和分散测量上的少许波动会导致测试结果数量分布上较大的偏差。下图是应用欧美克Topsizer激光粒度仪对D50为0.1μm左右的超细隔膜材料氧化铝的粒度测试粒度分布图。（2）LS-609激光粒度仪具有优良的重现性下图是欧美克LS-609激光粒度仪对磷酸亚铁锂3次取样分散测试粒度分布的叠加图，及特征粒径的统计结果，显示该仪器对磷酸亚铁锂的测试拥有优良的重现性。 此外，不同使用环境还可以选配不同的进样器，分析软件还具有用户分级、权限管理、数据完整性及可追溯功能，欧美克激光粒度分析仪真正做到了性能可靠、操作简单、维护量少，是值得信赖的高性能激光粒度分析仪。参考文献【1】沈兴志，珠海欧美克仪器有限公司，高性能激光粒度分析仪在电池材料测试中的应用【2】珠海欧美克仪器有限公司，激光粒度分析仪在锂离子电池行业中的应用【3】苏玉长，刘建永，禹萍，邹启凡，中南大学材料与工程学院，粒度对石墨材料电化学性能的影响【4】旺材料锂电，锂离子电池负极材料标准最全解读【5】中国粉体网，粒度对负极材料有什么影响？

摘要土壤有机质（SOM）在全球碳循环中起着非常重要的作用，而高光谱遥感已被证明是一种快速估算SOM含量的有前景方法。然而，由于忽略了土壤物理性质的光谱响应，SOM预测模型的准确性和时空可迁移性较差。本研究旨在通过减少土壤物理性质对光谱的耦合作用来提高SOM预测模型的时空可迁移性。基于卫星高光谱图像和土壤物理变量，包括土壤湿度（SM）、土壤表面粗糙度（均方根高度，RMSH）和土壤容重（SBW），建立了基于信息解混方法的土壤光谱校正模型。选取中国东北的两个重要粮食产区作为研究区域，以验证光谱校正模型和SOM含量预测模型的性能和可迁移性。结果表明，基于四阶多项式和XG-Boost算法的土壤光谱校正具有优异的准确性和泛化能力，几乎所有波段的残余预测偏差（RPD）均超过1.4。基于XG-Boost校正光谱的SOM预测精度最 高，决定系数（R2）为0.76，均方根误差（RMSE）为5.74 g/kg，RPD为1.68。迁移后模型的预测精度、R2值、RMSE和RPD分别为0.72、6.71 g/kg和1.53。与模型直接迁移预测相比，采用基于四阶多项式和XG-Boost的土壤光谱校正模型，SOM预测结果的RMSE分别降低了57.90%和60.27%。 这种性能比较凸显了在区域尺度 SOM 预测中考虑土壤物理特性的优势。Figure 1. Framework of the proposed SOM estimation model.研究区域试验点1位于中国东北黑龙江省黑土耕地保护区，如图2所示，面积为1095 km2。该地区属温带大陆性季风气候，年降水量为450–650 mm，降水主要集中在6–9月，占全年降水量的80%。研究区地势南高北低，西高东低，大部分地区为堆积平原。该研究区是全球仅有的四个黑土区之一，耕层深厚，土壤肥沃，含腐殖质的土层厚度为25–80 cm，适合种植玉米、大豆等作物。图 2. 研究区域概览。（a）研究区域的地理位置；（b、c）分别为站点 1 和站点 2 的土壤采样点；（d、e）“裸土期”的土壤表面。试验点2 位于中国吉林省黑土耕地保护区，如图 2 所示，面积为 713 km2。站点地势平坦，海拔在 189 至 237 m 之间。该区域为东部湿润山区与西部半干旱平原区的过渡地带。研究区属温带大陆性半湿润季风气候，年平均气温 4.6 ℃，年降水量 600—700 mm。该区域河流水系丰富，农业水资源相对丰富，地表土壤空间异质性强。该区域土壤主要为黑土，腐殖质层厚度为 0.6—1.0 m。试验点2的土壤类型、地表特征等环境因素与试验点1有明显差异，可以验证本研究中SOM含量预测模型的时空可迁移性。2022 年 10 月 29 日至 30 日，共从试验点 1 采集了 104 个表层土壤样品（图 2b）。2023 年 4 月 14 日至 15 日，从试验点 2 采集了 40 个表层土壤样品（图 2c），用于测试模型的时空可迁移性。图3. 样区内土壤样品采集与参数测量示意图。(a)象限采样示意图；(b)土壤表面点云数据测量。研究过程样品运回实验室后，通过称重、烘干等方法获得每个象限9个子样本的SM和SBW，并计算子样本的平均值。然后，将9个子样本混合成复合样本，在实验室内使用（ASD FieldSpec 4地物光谱仪）进行光谱测量（取十次测量的平均值）和使用重铬酸钾加热法测定SOM含量。为保证每个样品的SBW相同，将土壤样品装入一次性培养皿中进行光谱测量。对每个测量点的土壤表面点云数据进行拼接、裁剪和滤波。利用处理后的点云数据建立三维相对坐标系（图3b），提取所有点云数据的Z坐标，计算该象限的RMSH。资源一号02D（ZY1-02D）高光谱图像数据来自中国科学院空天信息创新研究院，图像生成时间与土壤采样时间同步，所有图像的云量均小于1%。本研究选取450~1290nm、1408~1828nm和1963~2460nm波段作为光谱波段。为了验证ZY1-02D高光谱图像的可靠性，将土壤像素光谱与土壤地面光谱进行了比较（图4）。尽管土壤像素光谱的形状与土壤地面光谱相似，但在可见光-近红外（VNIR）波段范围内存在一些噪声和平滑度较低的情况。此外，土壤像素的光谱反射率略低于实验室测量的反射率。计算了像素反射率与地面反射率之间的斯皮尔曼相关系数（SCCs）和皮尔逊相关系数（PCCs）。结果表明，大多数波长范围内的PCCs低于0.5，而在480至680nm和2000至2500nm波长范围内的SCCs基本大于0.5，表明可能存在非线性关系。为了揭示影响像素光谱的因素，比较了不同物理属性梯度下土壤反射率的差异。随着SM的增加，土壤光谱反射率显著下降，尤其是在500至1300nm和1450至1700nm波长范围内（图5）。随着SBW的增加，土壤光谱反射率的下降幅度相对较小。RMSH对土壤光谱的影响最为显著，反射率随着RMSH的增加显著下降。综上所述，SM、SBW和RMSH对光谱的耦合效应是导致两组光谱数据偏差的重要原因，严重限制了成像光谱仪对土壤“纯光谱”的获取。因此，有必要在像素光谱数据中分离土壤的物理和化学信息，以提高高光谱遥感对土壤有机质（SOM）预测的准确性。图4. 成像光谱、实验室光谱及其相关系数。图5. 不同物理性质土壤的光谱特征。图6. 基于多参数估计模型的土壤物理参数与土壤像素光谱拟合的R² 值。图 7. 使用试验点 1 数据建立的 XG-Boost 模型，基于 (a) 原始像素光谱、(b) 地面光谱、(c) 四阶多项式校正光谱和 (d) XG-Boost 校正光谱和站点 2 数据测量和预测的 SOM 含量的散点图。结果本研究利用卫星和地面高光谱数据以及土壤物理参数数据，分别基于四阶多项式和XG-Boost构建了两种土壤光谱校正模型，以缓解土壤物理性质对像素光谱的耦合效应。通过使用来自两个试验点的数据，评估了土壤光谱校正模型的性能及其对SOM预测模型精度和时空可迁移性的影响。主要结论如下：土壤像素光谱反射率与土壤地面光谱反射率呈非线性关系。表面物理性质的差异是导致这两种光谱数据类型偏差的主要因素。RMSH对土壤像素光谱的影响最为显著，其次是SM和SBW。四阶多项式和XG-Boost模型具有良好的土壤光谱校正精度。基于XG-Boost的土壤光谱校正模型精度更高，时空可转移性更强，因为它考虑了所有特征，持续调整树的权重，防止结果陷入局部最优。土壤光谱校正显著缓解了土壤物理性质对土壤像素光谱的耦合效应，有效提高了SOM预测模型的准确性，更重要的是，大大增强了基于像素光谱的SOM预测模型的时空可转移性。未来，通过充分考虑更多土壤特性，可以获得更准确的SOM预测结果。本研究为预测其他区域的土壤性质参数提供了一种新的研究范式。

在乳液聚合过程中，聚合产物粒度分布的演变过程反映了乳液聚合反应的进行程度，对实验的关键现象、聚合机理以及最终产物的性能均有很大影响。本文综述了乳液聚合过程中粒度分布的测量方法，包括现有的离线（off-line）、半在线（on-line）和在线测量（in-line）方法。对比分析了各种测量方法的原理、分辨率、性能、优缺点等。此外，还探讨了在线测量技术的困难和挑战，并给出了几种原理上可行的发展方向或解决方案。乳液聚合颗粒粒径一般小于500 nm，并且为了满足产品性能需求粒径分布可能会出现多峰，因此对测量方法的分辨率有较高要求；同时为满足生产过程中的实时调控，对粒径分布的测量时间提出更严格要求。为了缩短测量粒度分布的时间，开发了半在线和在线测量方法。离线测量方法需要手动采样等准备工作，它们主要包括（但不限于）光散射技术（例如，动态光散射，DLS）、显微镜技术（例如，扫描电子显微镜，SEM）和分离技术（例如，毛细管流体动力学分级，CHDF）。在所有的粒径分布测量方法中，尽管离线测量技术需要诸如采样等耗时的分析准备工作，其仍是使用最广泛的技术，但它不能实时反映乳胶的粒径分布。电子显微镜测量作为一种典型的离线测量方法，其测量结果是绝对且准确的，因此可以用作参考标准。目前，成熟的工业光学显微镜（例如共聚焦光学显微镜）的分辨率可以达到亚微米级（100 nm），其可以在一定的测量范围内代替电子显微镜进行离线粒径分布测量。以DLS为代表的光散射技术是一种相对方便的技术，在离线测量方法中测量时间最短，但不适用于测量多分散性体系。分离技术操作相对简单，适用于几乎所有的多分散体系，但是某些分离测量技术必须使用校准曲线。对于多分散体系，可以先使用分离技术将它们分为几个单分散组，然后再使用DLS技术进行精确测量。由于离线测量方法需要进行手动取样等准备工作，所以其非常耗时；为了缩短测量粒度分布的时间，开发了半在线和在线测量方法。与仅需要一个分析仪器的离线测量方法不同，半在线和在线测量方法通常需要一组设备来构成分析系统。半在线测量是将离线测量仪器连接到反应器以完成自动采样，稀释和其他准备工作。“自动连续在线监测聚合反应（ACOMP）”是一个具有代表性的半在线测量粒径分布系统。半在线测量在一定程度上缩短了测量时间，但仍然无法避免采样和其他准备步骤。在线测量技术不进行采样，其直接使用光学原理等技术来实时监测反应器中的乳液聚合过程以获取粒度分布。由于在线测量技术避免采样等耗时的准备工作，其测量时间进一步缩短；然而，乳液聚合过程中粒度分布的在线测量并不是一种“完善的”测量技术。目前，仅有少数报道尝试探索这种方法用于特定的乳液聚合体系，并且现在还没有成熟的商业应用工具。主要原因是现有仪器缺乏测量精度，无法在高浓度的多相系统中处理来自不同粒子相的重叠信号，或无法捕获运动粒子的清晰图像。论文给出了乳液聚合颗粒粒径分布在线测量的几种可行的发展方向和解决方案，如：（1）直接使用光学原理进行实时测量粒度分布，例如光散射技术。光源发出的激光直接与反应器中的聚合物颗粒相互作用，然后检测器接收光信号并完成光电转换，最后使用特定的算法对光电信号进行分析，以获得粒度分布。该方法的困难在于光散射技术的原理是基于单散射理论，因此对粒子浓度有特殊要求。如果使用此技术实时监控聚合物颗粒的粒度分布，则需修改反应配方以降低聚合物颗粒的浓度，以便消除来自不同颗粒的重叠信号。（2）使用光学显微镜对反应器中的胶乳直接成像并用高速相机拍摄，然后使用图像分析技术进行实时分析，从而实现在线监测粒度分布的演变。电子显微镜分析过程中样品不能含水，因此使用电子显微镜基本上不可能进行在线测量。高分辨率光学显微镜（例如共聚焦显微镜）对样品的要求比电子显微镜要少，因此有可能实现在线测量粒度分布。该测量方案的难点在于高速相机是否可以快速捕获高速移动的纳米级聚合物颗粒。同时，该方案的局限性在于它只能实时监测焦平面中的聚合物颗粒，并且对反应器有很高的要求（例如高透光率）。（3）尽管一些学者认为在线测量应该避免经验模型，但是软传感器技术是一种很有前景的在线测量技术。然而，这种方法的困难在于缺乏精确的在线测量设备去验证模型。一种可行的方法是全面且多方位研究特定乳液聚合反应体系以获得足够的粒度分布数据，然后与大数据或人工智能技术相结合，以预测或计算在新的工作条件下的粒度分布。作者及团队介绍张庆华，男，1980年12月生，中国科学院过程工程研究所副研究员、硕士生导师，中国科学院大学授课教师，中国化工学会过程强化委员会青年委员，中国化工学会混合与搅拌专业委员会委员。2005-2009年中国科学院过程工程研究所攻读博士学位，2019.2—2020.2美国Iowa State University访问学者（美国李氏基金资助），合作导师为国际著名多相流专家Rodney O Fox教授。主持或参加多项国家自然科学基金、863项目、国家重点研发计划等项目。发表论文30多篇，申请专利10余项，撰写专著一章（多相反应器模拟、放大和过程强化，第三章）。长期从事聚合反应工程、多相流的在线测量和数值模拟等研究工作。 杨超，男，1971年8月生，江苏睢宁人。研究员、博士生导师。2010年获国家杰出青年科学基金。科技部“中青年科技创新领军人才”。中国科学院绿色过程与工程重点实验室常务副主任、绿色化学工程研究部主任。1993年南京化工学院化工系毕业后硕博连读，1998年获博士学位（导师为时钧院士和徐南平院士）。1998—2000年中国科学院化工冶金研究所博士后，在陈家镛院士和毛在砂研究员指导下，从事多相过程数值模拟和反应工程研究。2005—2006年美国康奈尔大学高访（美国李氏基金资助）。2019年获国家科技进步二等奖，2016年获何梁何利基金科学与技术创新奖，2015年获国家技术发明二等奖，2014年获中国工程院光华工程科技奖-青年奖，2013年获中国化学会-巴斯夫公司青年知识创新奖，2012年获日本化学工学会亚洲研究奖（SCEJ Asia Research Award），2011年获中国青年科技奖、中国科学院青年科学家奖，2010年获茅以升科学技术奖——北京青年科技奖，2009年获国家自然科学二等奖。2012年被评为全国优秀科技工作者，2015年获评中国科学院先进工作者。已发表SCI论文150余篇，出版英文专著1本，申请专利60余件，计算软件著作权29项。 研究团队多年以来一直应用多相流体力学、传递原理、反应工程等多学科方法，依据机理及验证实验、理论分析、数学模型和数值计算方法，开展多相搅拌反应器、聚合反应器和结晶反应器等的流动、传递、反应和传热的实验和数值模拟相关研究，在计算流体力学和计算传递学新方法、多相传递和反应耦合数学模型和数值模拟、多相体系的测量方法以及搅拌釜反应器内新型桨和内构件设计等方面有丰富的工作积累。获得2009 年的国家自然科学二等奖、2015年的国家技术发明二等奖和2019年国家科技进步二等奖。

导读近日，厦门海关所属机场海关在入境旅客行李中查获12株多肉植物，为强致幻性仙人掌乌羽玉，这也是该海关首次查获该类植物。仙人掌乌羽玉的种子、花球可提取有强致幻性的麦司卡林，如误食会造成头晕腹痛，可令人长时间产生幻觉、精神错乱，严重的甚至威胁生命。此事件引发了社会上广泛关注和热议。图1. 乌羽玉仙人掌（图片来源于专家团队）司法鉴定科学研究院法医毒物化学研究室向平团队与岛津分析中心携手合作，应用成像质谱显微镜可视化麦司卡林在仙人掌中的空间分布，发现麦司卡林在天然植物中的分布，集中在植株的活性分生组织、表皮组织和突出部分。然而，人工掺入麦司卡林的翠冠玉仙人掌，在空间分布上则没有这种差异（据悉，国际贩毒团伙可能通过将普通仙人掌花浸泡麦司卡林晶体溶液后，逃避管制非法运输麦司卡林）。利用这种分布模式的差异可以区分天然合成麦司卡林的花以及人为添加麦司卡林的花。相关合作成果发表在国际知名学术期刊《Frontiers in Plant Science》上。图2. 文章期刊截图关于麦司卡林仙人掌科包括各种各样的多肉植物，这些植物原产于美洲大陆，但已被引入几乎所有其他大陆，主要用于观赏目的。几种仙人掌，包括圣佩德罗仙人掌（Trichocereus pachanoi）和乌羽玉仙人掌（Lophophora williamsii），含有一种叫做麦司卡林(β-3,4,5-三甲氧基苯乙胺)的致幻生物碱。然而，与这些植物同属的其他物种不含麦司卡林，例如翠冠玉仙人掌（Lophophora diffusa）。麦司卡林是一种5-羟色胺受体激动剂，对5-HT1A和5-HT2A/B/C 5-羟色胺受体具有亲和力，主要作用于5-HT2C受体。在植物生长过程中，麦司卡林被认为起到防止食草动物啃食的作用。对人体而言，麦司卡林中毒会产生类似精神病的症状，包括情绪和感官知觉的变化、思维和视觉障碍、触觉受损、联觉和各种幻觉等。与传统药物如冰 毒(约70%)相比，麦司卡林产品的剂量相对较小(百万分之一)。这使得麦司卡林更容易运输，而不会被传统的禁毒机构没收。麦司卡林在中国被列为受管制的I类精神药物，国际不法商贩可能通过将普通园艺仙人掌品种浸泡在溶解的麦司卡林溶液中，逃避管制，达到非法运输毒 品的目的。就禁毒工作而言，追查和打击麦司卡林的来源比查获的物品是否含有毒 品更重要。了解这些药物是自然产生的还是人为添加到植物中的，可以帮助确定调查的方向。分析利器&bull 质谱采集样品使用岛津成像质谱显微镜iMScope QT进行质谱采集，该仪器包括光学显微镜、大气压MALDI源的质谱成像前端和高分辨四极杆-飞行时间（Q-TOF）质谱仪。图3. 岛津新一代成像质谱显微镜iMScope QT&bull 数据分析质谱数据使用岛津IMAGEREVEAL MS软件进行分析，允许的质量误差范围设置为5 ppm，以排除与目标离子相邻的离子的干扰。IMAGEREVEAL MS专为成像设计，提供化合物成像分析、差异分析、定量分析等功能，满足质谱成像数据分析的需要。研究结果快览通过对L. williamsii（乌羽玉仙人掌）花的花瓣、萼片、雄蕊和雌蕊的MALDI-MSI分析发现，麦司卡林(m/z 234.10952，[M+Na]+)主要集中在花瓣的茎部(靠近花托)以及萼片的尖端区域(远离花托)(图5 F-H)。在雌蕊和雄蕊中，花柱中的麦司卡林含量高于柱头(图5 I-K)。图5. 乌羽玉仙人掌中麦司卡林的质谱成像图使用IMAGEREVEAL MS软件对L. williamsii花瓣中麦司卡林的含量进行感兴趣区域(ROI)半定量分析，每个ROI的值表示MALDI-MSI分析产生的麦司卡林在给定区域的平均质谱信号的相对强度(图6 A-B)。茎部区域的平均ROI为285.73，尖部平均ROI为19.81。用同样的方法获得人工喷洒麦司卡林标准品的L.diffusa（翠冠玉仙人掌）花瓣中的MALDI-MSI数据（图6 D-E），花瓣中麦司卡林分布相对均匀，ROI均值偏差为26.0，极差为67.40。未喷洒麦司卡林标准品的L.diffusa花瓣未检测到麦司卡林信号(图6C)。图6. 正离子模式下不同花瓣样品MALDI-MSI的光学成像、麦司卡林(m/z 234.10952，[M + Na]+)的MS成像以及ROI半定量分析选取维管束较为集中的地下茎，对地下茎的组织切片进行MALDI-MSI分析（图7）。维管束和非维管束区域各自共选择7个相同大小的ROI(每个ROI包含250像素)来计算质谱信号相对强度。维管束区域的平均相对强度值为1444.51±236.63，非维管束区域的平均强度值为632.21±68.18。维管束ROI区域的相对信号强度显著高于非维管束区域(独立样本T检验，P0.05)。图7. 乌羽玉仙人掌地下茎切片中麦司卡林的MALDI-MSI分析结语本研究应用岛津成像质谱显微镜iMScope QT分析了麦司卡林在天然植株L. williamsii中的空间分布，发现麦司卡林在维管束富集的区域含量较多，而在人工处理植株L. diffusa中的分布无明显差异。应用IMAGEREVEAL MS的ROI半定量分析功能，还可以对不同区域中的麦司卡林的相对强度进行定量分析。本文的研究结果表明可以通过化合物的空间分析来区分天然或人工模仿的植物产品，充分体现了基于成像质谱显微镜技术的质谱成像分析在植物研究中的潜力。撰稿人：顿俊玲本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

X射线荧光分析(XRF)作为一种重要的元素分析方法已经在环境科学、地球科学、生命科学、文化遗产的科技研究等学科中发挥了重要的作用。由于微分析技术在这些学科中例如分析单颗粒大气污染物、生物单细胞等成分分析方面具有独特的优势,其应用一直都受到科学研究工作者的重视。常见的微分析技术主要是扫描电子微探针(EPMA)、扫描质子微探针(&mu PIXE)和同步辐射X射线荧光分析(SRXRF)等,一般最简单产生微束的方法就是通过微小的狭缝来限制束流以产生微束,但是这种方法会造成用于激发分析样品的元素X射线强度减小,并且能量利用率极低。下图为常规的X射线光源采用狭缝和使用X光透镜两种方式产生直径为50&mu m微束光斑分析直径同样为50&mu m大气单颗粒物的X射线荧光分析谱,从图中很明显看出常规的X射线光源通过采用狭缝的方式产生微束来分析样品的可能性是很小的。但由于同步辐射装置所提供的X射线能量高、亮度大,采用狭缝的方法产生微束可以使用在同步辐射X射线荧光分析上,如北京同步辐射X射线荧光分析系统就是采用狭缝的方式来产生微束来满足环境科学、生命科学等对微分析技术的需求。比较复杂的聚焦方法是利用光学聚焦系统,设备比较复杂,成本比较高,其应用有很大的限制性。 　　自20世纪80年代以来,随着X光透镜技术的发展,X光透镜具有聚焦性能好、成本低、设备比较简单、能量利用率高,并且可以以成像的方式显示样品中元素分布等优点,于是便和X射线荧光分析系统有机地结合在一起。目前比较常见的有两种结合方式,一种是X光透镜和同步辐射X射线荧光分析系统相结合,另一种是X光透镜和常规的X射线荧光分析谱仪相结合,这两种结合主要都是利用X光透镜的优点,使X射线荧光分析系统具有束斑小(束斑的直径可以达到10～50&mu m)、光强度可以达到～107光子/秒、所需要的样品量少、分析速度快、散射本底小、探测极限低、可以分析厚靶样品中几十个&mu g· g-1的微量元素等优点。下图为使用X光透镜的微束X射线荧光分析美国国家标准局研制的玻璃有证标准参考物质(SRM NIST610)各元素的探测极限。由于微束XRF具有比常规的X射线荧光分析更多的优点,因而使其应用范围越来越广泛。如工业上汽油中含硫量的测量 大气中单颗粒物的成分测量 参与植物新陈代谢过程中某些元素如Mn,Ca,Zn,Rb等在不同年龄的松针中从顶部到根部的分布 古陶瓷和青铜器中焊接物等微区的成分分析等。由于同步辐射X荧光分析需要大型加速器提供同步辐射光源,设备比较昂贵,机时比较有限。而使用X光透镜的微束X射线荧光分析系统与此相比设备比较简单,成本低、使用比较方便,因此研究使用X光透镜的微束X射线荧光分析在环境科学、地球科学、生命科学、文物保护等方面具有重要的意义。 　　微束X射线荧光分析在文物样品分析中有广泛的应用前景。 　　古陶瓷是由古代的土壤和岩石经过加工烧制而成,其化学成分主要是由Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、K2O、CaO等组成,其中SiO2和Al2O3的含量之和在80%以上,因此古陶瓷样品主要是由Si和Al等氧化物组成的轻基体。在实验中既要准确的测量出Na和Mg,又要测量出Rb、Sr、Y、Zr等重元素氧化物的含量,其实验条件的选择是非常关键的。对于Na、Mg、Al和Si等元素需要在真空中或氦气的气氛下探测器才能探测到其被激发的特征X射线。由于文物样品的特殊性,一般采用在探测器和被测样品之间形成氦气的光路来测量或者直接在大气中测量。本工作是在大气中直接分析被测样品,同时也就意味者Na、Mg、Al、Si等元素的特征X射线没有被探测器探测到。 　　实验工作是在两种条件下测量：第一种条件是在电压35kV,电流10mA,测量时间为300s,探测器与样品之间的距离为25mm 第二种条件是电压为40kV,电流10mA,测量时间120s,探测器前加1mm的准直器来降低散射造成的本底,探测器与样品之间的距离为42mm。测量国家有证标准参考物质GBW07406(GSS-6)的谱如下图所示。从谱图上看,在探测器加准直器更能降低散射本底,提高探测极限。 　　青花瓷是中国古陶瓷中具有很高艺术价值的瓷器,但对青花瓷的产地、年代、钴料的来源、制造工艺及其真伪辨别等问题一直缺乏系统的研究。由于微束分析的一系列的优点,用微束X射线荧光分析扫描分析了一块明代青花瓷残片中青花部位的元素分布,样品的照片见下图。 　　实验装置如下图,采用旋转阳极靶和会聚X光透镜组成激发样品的微束X射线源,SiPINX射线探测器收集样品中激发出的元素特征X射线,采谱活时间为5min,每隔50&mu m测量一个点,扫描面积为1mm× 35mm AXIL程序进行峰的拟合和本底的扣除。 　　对比青花部位和白釉部位的MXRF谱图可知,青花部位与白釉部位有差异的元素为主要为K、Ca、Fe、Co、Ni 以这五种元素的峰面积为变量,Matlab程序做图得到青花瓷五种元素的分布图。从几种元素的微区分布图对比青花瓷图片,可以看出Mn和Co的分布基本上和青花瓷釉色的深浅相一致的,Fe元素的分布基本上与青花瓷釉色的变化没有明显关系。相关性分析表明,Mn和Co有非常好的相关性,而Ni与Mn和Co没有相关性。 　　本文摘编自程琳、金莹著《现代核分析技术与中国古陶瓷》一书。

成立于1979年的美国蓝菲光学(Labsphere)是生产积分球及以积分球为核心的光电仪器厂商，已为众多光学领域的客户专业设计并提供了多种用途的积分球系统。近日蓝菲光学向某消防所及水运所各交付了一套LFC系列光通量和色度测量系统，用以测试消防应急灯和航标灯，从而在中国市场把这一产品的应用范围拓展至消防及航海照明领域。 消防应急灯作为为人员疏散、消防提供照明的特殊灯具，其安全、可靠、经久、耐用的品质至关重要，其中应急灯的发光颜色、光通量及其光效参数对判断应急灯的品质尤为重要，因此准确地测试这些参数其意义不言而喻。此前，蓝菲光学LFC系列光通量和色度测量系统的测试精度就已经通过了几家消防所的实际验证。由于配套的积分球内部涂料及光谱仪、标准灯等核心部件均从美国蓝菲光学原装进口，保证了测试的精度和稳定性；积分球内部的680涂层漫反射率高且具备较好的朗伯特性，涂层经久耐用，不泛黄，不脱落，正常使用下可以保证十年不衰减；加之搭配通过美国NVLAP认证的光通量标准灯，保证了系统的测试结果可以溯源至NIST（美国国家标准局）和NIM（中国国家计量院）。 在实际应用中往往还需要测试灯具在不同供电情况下的性能。例如一旦灾情发生，消防应急灯的外接交流电源往往故障或人为断电，此时灯具会自动切换成电池供电。而LFC系列有多种配置可选，可根据实际测试需求选择交/直流电源模块，从而可以更全面地判断灯具的性能。航标灯作为目视航标的核心在船舶安全、经济、便捷航行过程中发挥着重要作用。因此对航标灯具做准确、可靠的检测，保证灯具检测结果的可溯源性和可比性，不仅可以提高产品质量，同时也有助于航标的建设和维护，帮助提高经济和社会效益。 目前国内航标灯器检测工作刚刚起步，如何在检测过程中根据航标灯器检测实际情况对检测结果进行质量控制是今后航标灯器检测工作重点开展方向。航标灯器检验结果质量的好坏是以航标灯器检测结果测定值与真实值之间的相符程度即误差大小来衡量，要提高航标灯器检验结果的质量，就要提前考虑在灯器检验过程中可能产生的各种误差，采取有效措施避免出现误差或把误差降到最小。 该水运所的相关负责人说：蓝菲光学作为业内位数不多的可以提供绝对光谱辐射通量溯源的企业，也是除美国NIST外少数 拥有可以在1%不确定度范围内测试4π/2π标准卤钨灯的实验室厂家，为检测结果的均一性提供了极大地保障，坚定了他们对测试数据的信心。 关于蓝菲光学和英国豪迈蓝菲光学Labsphere）是世界光测量以及光学漫反射涂层领域的领军企业。蓝菲光学的产品包括发光二极管（LED）、激光及传统光源光测量系统，成像设备校准用的均匀光源，光谱学附属设备及高漫反射材料等。

这一次，融智生物打破常规，让质谱技术真正走进临床。通过对质谱的光、电、硬件结构等革命性的创新，使得QuanTOF新一代宽谱定量飞行时间质谱技术，在性能上有了质的飞跃，不仅可用于宽谱分析（10-1,000,000Da），其定量性能也已经达到了临床的要求（RSD＜5%），是首款可以满足临床定量需求的飞行时间质谱系统。下文为您进行详细解说。（一）同步聚焦解决质谱飞行管焦虑 飞行管长度增加理论上可以提高质谱的分辨能力，但影响MALDI-TOF MS分辨能力的更重要因素是离子的初始速度及空间位置的发散。QuanTOF新一代宽谱定量飞行时间质谱，采用专利的双脉冲电场离子提取技术，外加独特创新设计的速度聚焦新技术，实现了离子在速度及空间上的同步聚焦，解决了离子初始发散的问题，保证仪器在宽质量范围同时达到高分辨率，大幅度提高了宽质量范围内的检测精度。（二）创新型光学系统有效提升质谱灵敏度 传统的MALDI-TOF MS采用N2激光器，寿命短，发射频率低，产生的激光光束的直径较大（＞3mm），且需要光纤导入光束，使得光束能量降低。另外，激光是以一定角度照射到样品靶板上，激光的光斑形成不对称分布，激光能量难以集中，样本离子激发分布发散，每次产生的样本离子量较少，从而导致了仪器整体的灵敏度降低。QuanTOF新一代宽谱定量飞行时间质谱，对光学系统进行了重新设计，采用5000Hz半导体激光器，频率高，离子产生效率大大增加；激光光束采用垂直入射的角度，激光能量相对更集中，离子化发散降低同时效率更高，仪器灵敏度相应得到了提高（20fmol BSA：S/N＞500）。（三）跨越“鸿沟”，专利技术提升定量重现性 传统MALDI-TOF的仪器设计中，离子加速高压电场加在样品靶板上，不同位置样品感应到不同的边缘电场，其质谱检测结果有明显差异，极大影响了仪器的定性、定量分析的重现性。QuanTOF新一代宽谱定量飞行时间质谱采用离子源与探测器电耦合的设计，减少了离子源边缘电场的干扰，靶板上不同空间位点间的重现性大幅提升，使MALDI-TOF定量分析成为可能。（四）创新技术打造更适合临床诊断的离子探测器 传统MALDI-TOF质谱仪采用的TDC或Dual MCP检测器设计，容易受到干扰，造成质谱仪采集的质谱图形重复性、准确度不好，与质谱图数据库不对应，给分析工作带来很大的困难。QuanTOF新一代宽谱定量飞行时间质谱，设计了MCP（微通道板）与闪烁体组合的带有前置放大器的光电混合离子探测器，对信噪比、抗干扰能力有着明显的提升，使采集的质谱图重复性好、准确度高，避免因离子探测盲点产生的盲测误判现象，更适合做临床医疗诊断。融汇科技，智谱健康。融智生物深耕临床诊断领域，以成为临床专家的最佳伙伴为愿景。坚持自主创新，告别过去仪器生产单一维度，汇聚各类创新要素，为用户提供基于临床、面向发展的创新解决方案。为高端生命科学仪器的国产化、提高人类医疗健康水平做出积极的贡献。

近日，由中国材料与试验标准化委员会综合标准标准化领域委员会(CSTM/FC99)归口承担的《焊接接头成分原位统计分布表征微束X射线荧光光谱法》团体标准(立项号:CSTMLX 9900 01102——2022)已完成征求意见稿，按照《中关村材料试验技术联盟团体标准管理办法》的有关规定，现公开广泛征求意见。焊接接头是指两个或两个以上零件要用焊接组合的接点。或指两个或两个以上零件用焊接方法连接的接头，包括焊材、焊缝、熔合区和热影响区。熔合区化学成分不均匀，组织粗大,往往是粗大的过热组织或粗大的淬硬组织，其性能常常是焊接接头中最差的。热影响区(HAZ)是在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域。低碳钢的热影响区可分为过热区、正火区和部分相变区。其中，过热区是最高加热温度1100°C以上的区域，晶粒粗大，甚至产生过热组织。过热区的塑性和韧性明显下降，是热影响区中机械性能最差的部位。熔合区和热影响区中的过热区是焊接接头中机械性能最差的薄弱部位，其中，Nb、Ti. Al、Mg、 Ni、 Mo等元素成分对焊接接头性能影响较大。但在实际焊接接头中，熔合区和焊接热影响区HAZ只是一个较小范围的局部区域，一般宽度只有几个毫米。又由于HAZ的显微组织存在梯度性，可分为组织特征极不相同的许多很小的区域，使得经历某一特定热循环的每个区域更小。现有焊接接头成分测试主要依据GB/T 223《钢铁及合金化学分析方法系列标准》、GB/T 20125《低合金钢多元素含量的测定电感耦合等离子体发射光谱法》、GB/T 4336《碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析》，湿法/化学法、火花光谱等测试方法不能满足焊接接头对熔合区和热影响区成分分析研究需要。微束X射线荧光分析(MXRF)中的微-毫区分析是XRF分析技术发展的一个新领域。该技术逐渐成为微小原始样品或大样品微小区域中元素含量及其分布研究的-种重要手段,适合焊接接头对熔合区和热影响区成分分析研究需要。本标准规定了采用能量色散微束X射线荧光光谱法对船板钢焊接接头母材、焊材、熔融区的化学成分进行原位统计分布表征的原理、仪器与辅助设备、检测条件、标样选择、操作步骤、数据处理及检测报告。适用于船板钢焊接接头中Ni、Ti、Mn、Nb、Mo、Fe、Cr、Cu等元素的原位统计分布分析，其他材料焊接接头可参考使用。微束X射线荧光光谱法测定大尺寸焊接接头相关标准，可在船舶、汽车、石油、航空、航天等领域，为焊接接头的成分测试提供标准支撑，助力焊接工艺质量提升。

1月5日下午，中国散裂中子源（CSNS）能量分辨中子成像谱仪（ERNI）成功出束。初步调试测试显示，实现了大视场中子成像和布拉格边中子成像，成像空间分辨率优于25μm，布拉格边中子成像透射谱的最佳波长分辨率优于0.4%，表明谱仪设备研制与安装的成功。ERNI由广东省科学技术厅资助，是国内唯一的高分辨成像与衍射相结合的中子成像谱仪，2019年11月开始建设。能量分辨中子成像谱仪项目组、中子科学部各相关专业组和高能所东莞研究部相关部门通力协作，克服疫情影响，攻克了中子导管在线直接准直方法、多种成像模式耦合、高空间分辨和高时间分辨中子探测等创新关键技术，谱仪设计、研制、安装与调试顺利实施。中子成像与X射线成像互补，并具有深穿透、轻元素灵敏等独特的优势，ERNI可探测材料和器件内部数厘米深处的结构信息，具备多种表征手段：常规中子照相和中子CT可提供试样内部的缺陷、孔洞、裂纹等信息；布拉格边中子成像和中子衍射可获得材料内部晶体结构、磁结构和应力应变的二维/三维空间分布；中子光栅成像可对材料内部的磁畴结构进行3D可视化。ERNI将服务于国家发展战略需求和粤港澳大湾区的科技发展与产业升级，在新能源、新材料、高端装备制造等领域的材料和器/部件的研发与设计、加工制造、运行与服役性能评价等研究与应用中发挥重要作用，同时将应用于文化遗产和考古、植物生理学、地质、深海等特色研究领域。图（1）100mmx100mm试样的中子成像图图（2）分辨率测试板的中子成像图图（3）轧制304L不锈钢钢板的布拉格边透射谱

p 　　据《新科学家》杂志网站近日报道，芬兰科学家利用受热会改变形状的橡胶材料研制出一种全新人工虹膜，能像人眼一样，无需外部控制即能自行对光线作出反应。发表在最新一期《先进材料》杂志上的这一最新成果，可用来改进相机拍照性能，并最终用于修复人眼受损部位或控制微型机器人对周围环境的应对能力。 /p p 　　在人和许多动物的眼睛内，瞳孔是光线进入眼球的入口，而虹膜能通过调节瞳孔大小控制进入眼睛的光线量。当光线太强时，虹膜会收缩以缩小瞳孔，保护敏感的视网膜 当光线较暗时，虹膜会张开让更多的光线进入眼睛。照相机就是使用了原理类似的人工虹膜，其内置光圈会通过外置传感器来感应外界光量，判断何时开启或关闭，在拍照时对光线进行调整。 /p p 　　芬兰坦佩雷理工大学科学家阿瑞· 普瑞玛基开发的这款全新人工虹膜，首次拥有对照射光线的自我调节能力，而无需植入光线传感器进行外部控制。他们选择了一种受热后会改变形状的液晶状橡胶材料，并用其制成直径14毫米的薄盘，从圆盘中间向接近圆盘外缘处径向切割12个花瓣。当处于黑暗环境下，花瓣会向外弯曲卷起，在圆盘中留下瞳孔状圆洞。 /p p 　　他们还向橡胶材料中加入了一种红色荧光染料，用蓝光或绿光照射时，荧光染料会变热，诱导花瓣卷曲回来并关闭“瞳孔”。“当用光照射时，人工虹膜会改变形状，这种自我调节能力还是首次出现，我们为此非常兴奋。”普瑞玛基说。 /p p 　　研究人员表示，现有治疗眼疾的人工虹膜都不能改变瞳孔的大小，只能帮助患者在白天看清物体，但在晚上或其他黑暗环境下仍然无法看清东西，新人工虹膜向攻克这些难题迈出了第一步。未来一旦实现对花瓣尺寸的更精确控制，就可植入人眼，还患者一个光明的世界。 /p p 　　 strong 总编辑圈点 /strong /p p 　　人眼真是一台精密至极的光学仪器。人类试图模拟它，但即使科技发展到今天，还是难以将它的功能完全实现。人工耳蜗，人工虹膜，人工心脏瓣膜……科研人员研发各种新材料，尝试用技术为人体做修补，在这条路上走得越来越成功。这次的人工虹膜，虽然还没有成熟到可以植入人眼的地步，但它首次拥有了自我调节能力，也给未来的眼疾患者带来希望。虽然它尚不具备人体虹膜的精巧，不过，若用于机器增加其视觉灵敏度，倒也是个不错的选择。 /p

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 能量色散X-射线荧光光谱仪（ED-XRF）以其快速、对试样无损、多种元素同时分析、分析成本低等优点，在许多领域中发挥着巨大的作用 /span br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 为了更系统地了解近年来我国ED-XRF的技术与应用进展、未来发展趋势及市场情况等， strong 仪器信息网特组织了“能量色散X-射线荧光光谱仪（ED-XRF）”市场调研。 /strong 通过对业内专家、ED-XRF相关主流厂商技术负责人当面或电话咨询，对广大ED-XRF用户进行线上问卷调研、线下咨询交流，对政府采购网ED-XRF的中标信息、ED-XRF相关标准及仪器信息网相关专场信息进行统计分析等多种形式展开调研，并对相应信息进行统计分析。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 基于上述的调研结果， strong 仪器信息网撰写完成了《中国能量色散X-射线荧光光谱仪（ED-XRF）市场调研报告（2019）》。报告介绍了ED-XRF技术的基本情况、主流产品、近两年发布的新产品等，同时详细分析了我国ED-XRF用户的地区分布、专业类别、单位性质等信息，另外还对2018年我国ED-XRF市场的总体情况及热点应用进行了分析，报告还分析了国产和进口ED-XRF用户对产品的满意度、售后的评价，以及用户购买购买ED-XRF的途径等信息。 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 本次调研活动得到了广大用户、企业以及业内专家的大力支持，共有两百余位ED-XRF的专家和用户参与了此次调研。在此，谨对他们表示最衷心的感谢。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/survey/Report_Census.aspx?id=192" target=" _blank" span style=" color: rgb(84, 141, 212) " strong 报告链接：https://www.instrument.com.cn/survey/Report_Census.aspx?id=192 /strong /span /a /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 如对本报告感兴趣，也可通过邮箱（wuyou@instrument.com.cn）联系我司相关人员，咨询报告相关细节。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 中国能量色散X-射线荧光光谱仪（ED-XRF）市场调研报告 （2019） /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 报告目录 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 第一章 ED-XRF技术概述 1 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1.1& nbsp ED-XRF技术简介 1 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1.2& nbsp ED-XRF技术发展趋势 1 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1.2.1& nbsp 仪器小型化、专用化 2 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1.2.2多功能化、智能化 2 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1.2.3& nbsp 一机多用 2 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1.3& nbsp ED-XRF近年受关注技术 2 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1.3.1& nbsp 全反射X-射线荧光光谱（TXRF） 2 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1.3.2& nbsp 微束X-射线荧光光谱（μ-XRF） 3 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 第二章 ED-XRF产品概况 4 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.1& nbsp ED-XRF主流产品概况 4 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.2& nbsp 2018-2019年ED-XRF新产品概况 5 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.2.1& nbsp HORIBA& nbsp XGT-9000& nbsp X射线显微分析仪 5 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.2.2& nbsp 四川新先达& nbsp CIT-3000SY& nbsp X-荧光元素录井仪 6 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.2.3& nbsp SciAps& nbsp X-50土壤分析仪 7 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.2.4& nbsp 赛默飞（尼通）Niton& nbsp XL5手持式矿石分析仪 8 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.2.5& nbsp 朗铎科技FAS& nbsp 2100手持式X射线荧光光谱仪 9 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.2.6& nbsp 奥林巴斯Vanta& nbsp Element手持式X射线荧光光谱仪 10 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 第三章 ED-XRF用户调研分析 11 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 3.1& nbsp ED-XRF用户单位性质分布 11 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 3.2& nbsp ED-XRF用户地域分布 11 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 3.3& nbsp ED-XRF类型分析 12 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 3.4& nbsp 用户拥有ED-XRF数量分析 13 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 3.5& nbsp ED-XRF主要用途分析 14 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 3.6& nbsp ED-XRF使用频率分析 14 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 第四章 ED-XRF市场概况分析 16 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 4.1& nbsp 2018年中国ED-XRF市场情况分析 16 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 4.2& nbsp ED-XRF热点应用或市场需求分析 18 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 第五章 ED-XRF政府采购招中标分析 19 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 5.1& nbsp 2018年ED-XRF政府采购招中标情况分析 19 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 5.1.1采购单位性质分布 19 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 5.1.2& nbsp ED-XRF中标类型分布 20 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 5.1.3& nbsp ED-XRF中标品牌分布 20 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 5.1.4& nbsp ED-XRF中标价格区间分布 21 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 5.2& nbsp 各类单位采购ED-XRF品牌及品类交叉分析 21 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 5.2.1& nbsp 各单位采购ED-XRF品类分析 21 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 5.2.2& nbsp 各类型ED-XRF不同品牌出货量分析 22 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 第六章 用户对ED-XRF评价分析 24 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 6.1& nbsp 用户采购ED-XRF的关注因素分析 24 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 6.2& nbsp 国产与进口ED-XRF故障率对比分析 24 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 6.3& nbsp 国产与进口ED-XRF用户满意度对比分析 26 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 6.3.1& nbsp 售前服务满意度 26 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 6.3.2& nbsp 产品性能满意度 27 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 6.3.3产品价格满意度 28 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 6.3.4售后技术支持满意度 30 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 6.3.5售后维修满意度 31 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 6.4& nbsp ED-XRF售后服务问题分析 32 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 6.5& nbsp 用户获取ED-XRF信息及采购渠道方式分析 34 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 结论 35 /strong /p

壳聚糖及其测定壳聚糖是目前研究最多的多糖类天然高分子材料，对于生物体来说，壳聚糖具有优良的生物相容性和降解性。将其植入人体后，可被人体组织中的酶缓慢吸收，是用来制作缝线和创伤覆盖材料的高分子材料。由于其优越的性能，使得壳聚糖在化工、 轻工、 医药、 食品及环境保护等领域中的开发应用研究十分活跃。 壳聚糖的学名为β-（1，4）聚-2-氨基-D-葡萄糖，是甲壳素最重要的衍生物,是除蛋白质以外含氮量MAX的有机氮源,也是自然界中仅有的碱性多糖，其相对分子量通常在10万-30万，但几乎不溶于水，其中分子量是影响壳聚糖溶解性的主要因素之一，分子量越低其溶解性就越好。 凝胶色谱法(GPC)是测定壳聚糖相对分子质量及其分布的常用方法，这将有助于推动壳聚糖作为生物医用材料的选择和设计。 应用案例——GPC测定壳聚糖本案例基于Waters1515凝胶色谱仪，搭配Ultrahydrogel色谱柱，对市售壳聚糖的相对分子量及分布进行计算。1、仪器 ▲Waters1515凝胶色谱仪，配示差检测器 2、标准品聚乙二醇标准品套组 3、实验条件01RI流通池温度40 °C02流动相50 mM 的醋酸+100 mM 硝酸钠缓冲液03流速0.45 mL/min04色谱柱Waters Ultrahydrogel 2000柱，7.8 ×300 mm05柱温40 °C 06样品稀释剂50 mM 的醋酸+100 mM 硝酸钠缓冲液07进样量50 μL08数据处理软件Empower QS +GPC计算模块色谱数据软件09样品处理1 mg/mL的壳聚糖4、结果与讨论壳聚糖样品的色谱图如下： 图1. 壳聚糖样品色谱图 利用Empower QS中GPC选项的功能，采用标样的保留时间绘制标准曲线，来计算壳聚糖样品的分子量分布，软件会自动计算出对应的重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)、多分散性等相关参数。 连续6针进样的重复性色谱图如下，通过计算Mw的RSD小于0.2%，表明此方法重复性良好。 Waters GPC优势行业先驱 Waters 从 1963 年起就致力于 GPC 技术的研究和开发，经过 50 多年的发展，使Waters 成长为 GPC 技术的引航者。专业 多项*技术加持，保证检测结果的准确性及重现性。易上手 简单、易操作，性能稳定，专为高聚物领域量身打造。参考文献[1] 凝胶渗透色谱法研究壳聚糖生物材料酶降解过程的均匀性[2] 用GPC研究壳聚糖氧化降解过程中的分子量及其分布_刘羿君[3] 壳聚糖作为医用高分子综述-王霞

近日，华中科技大学光学与电子信息学院教授和团队， 通过获取光场相位信息，实现了 256 万亿帧/秒的拍照帧率，借此造出目前世界上最快的光场摄像机之一。图 | 李政言（来源“”）在评审相关论文时，一位激光脉冲时空测量领域的专家表示，该课题组制作的超快光场摄像机是领域内多年来极度渴望的仪器和技术。在应用前景上，表示：“我们期待超快光场摄像机在两方面取得应用，一方面是服务大型激光装置，另一方面是服务工业应用。”就大型激光装置来说，面向高能量密度物理、强场物理等前沿科学和能源、以及国防安全等战略应用的需求，中国、欧洲、和美国都已建设了一批超大能量脉冲激光装置。然而，这类装置重复频率极低。并且，巨大的光束口径导致激光脉冲光场存在复杂的时空耦合。因此，需要先进的光场时空诊断设备，引导激光装置进行优化，并为物理实验的理论分析和数值仿真，提供初始输入激光信息。就工业应用来说，激光精密加工有两个趋势，一是超快化甚至飞秒化，即使用飞秒激光作为光源，借此实现冷加工并提高精度；二是智能化，即以在线方式观测材料的特性，并对激光参数做出调整。所以，通过安装超快光场摄像机模块，有望让激光精密加工设备长出一只“眼睛”，也即通过实时采集探针光信号、以及观测材料超快时间尺度相应，来对加工工艺做出动态优化。（来源：Light: Science & Applications）以较低成本实现极高的时间分辨率尽管成果很新，但是背景很“旧”，这要从 144 年前说起。1878 年，美国摄影师埃德沃德迈布里奇（Eadweard Muybridge）使用安置在赛道上的 12 台照相机，来拍摄奔跑的赛马。借此证明马在奔跑时会四个蹄子同时离地，解决了几个世纪以来画家和艺术家的困惑，并给电影发明带来了灵感。时隔一百多年，2018 年诺贝尔物理学奖部分授予杰哈莫罗（）和唐娜斯特里克兰（）这两位科学家，以对他们发明的高功率超快激光的啁啾脉冲放大技术（Chirped Pulse Amplification, CPA）做出表彰。在激光精密加工、近视的激光视力矫正、惯性约束核聚变等高功率超快激光的应用中，每一个超快激光脉冲仿佛一匹光速奔跑的“赛马”，在各类物质的“赛道”上穿行时。对于激光脉冲和物质特性在极短时间内的演化现象，人们同样充满好奇，希望像迈布里奇那样为激光与物质相互作用的过程“拍摄电影”。（来源：Light: Science & Applications）基于此，制作了这台超快光场摄像机 。在超快光学领域中，它能为激光脉冲和激光照射的物质“拍摄电影”，并同时具有空间分辨和时间分辨的单发测量能力。几十年来，尽管在超快光学领域出现了大量时间分辨测量技术，但多数方法主要测量不同时刻下某个物理量的演化，普遍缺少空间分辨能力；要么得让激光脉冲的“赛马”多次跑过物质“赛道”进行重复测量。而超快光场摄像机只需激光脉冲一次性地作用于物质，它记录的是光速飞行的激光脉冲通过某个特定位置时，位于这一位置光场的二维空间分布。这样，人们就能一次性得到激光脉冲三维时空分布的“电影”。而实现单发光场摄像的难点在于，如何使用常规照相机的等二维阵列式探测器，来一次性地记录三维数据。研究中，该团队借鉴了压缩感知概念，在前人光学压缩成像技术的基础上，将待测光场的三维信息“压缩”到二维探测器上并进行一次性采集，从而实现了摄像机的功能。此外，不同于一般摄像机或探测器记录的是光强度信息，超快光场摄像机的记录包括振幅和相位信息在内的“光场”信息。对于表征超快激光脉冲来说，获取光场信息是非常重要的，它既决定着激光脉冲中各个颜色成分的时间先后关系，还决定着影响聚焦和成像质量的空间波前分布。另外，在对激光照射物质的探测过程中，获取探针光束的完整振幅和相位信息，可以帮助人们完整了解物质不同位置的光学性质，同时获取折射率、吸收率等重要参数的空间分布。该成果的另一亮点在于，超快光场摄像机以较低的成本，实现了极高的时间分辨率或“电影”帧率。日常生活中，我们观看的电影帧率一般为 24 帧/秒，最高可以达到 120 帧/秒，仅能满足人眼视觉暂留效应的要求。而团队的超快光场摄像机，记录的是光速飞行的超快激光脉冲的“赛马”过程，即在各类物质“赛道”上奔跑的过程，需要观测飞秒（10 -15 秒）时间尺度内发生的事件，所需的帧率在万亿帧/秒量级。近日，相关论文以《单次压缩光场形貌》（）为题发表在 Light: Science & Applications 上，唐浩程和门庭为共同第一作者，担任通讯作者 [1]。图 | 相关论文（来源：Light: Science & Applications）为超快时间尺度内发生的任意事件拍摄电影据介绍，课题组的目标是为超快时间尺度内发生的任意事件“拍摄电影”。这项工作最早要追溯到十四年前读博期间。他说：“2008年 8 月开始我到美国德克萨斯大学奥斯丁分校读博士，第一次见到导师 教授他就给我指派了博士论文课题：为超高强度超短激光脉冲在等离子体中激发的光速传播的尾波‘拍摄电影’，这样就可以对基于等离子体尾波的新一代桌面型电子加速器提供实时诊断。”这是一个挑战性极高的课题，经过六年的努力，只能部分地解决这一问题。例如，在测量技术方面，他和当时的所在团队发展了一种基于多束探针光和断层成像技术（tomography）的方法，可以为光速飞行的折射率结构拍摄“电影”[2]，并被 Nat. Phot. 以 News & Views 文章的形式再次进行报道。后来，他还观测到了等离子体尾波纵向结构的演化规律 [3]。然而，为激光驱动的等离子体尾波“拍摄电影”的梦想一直没能实现，主要难点在于无法在单发条件下，用二维探测器记录三维数据信息。2014 年，的合作者 （现为加拿大魁北克大学应用计算成像实验室教授），发表了基于压缩感知概念的超快照相技术的论文 [4]，对前者解决等离子体尾波电影拍摄中遇到的维度问题，带来了极大启发。然而，超快压缩照相技术获得的是光场的强度时空分布信息。另一方面，等离子体尾波主要调制探测激光的相位。那么，如何使用超快压缩照相技术来同时测量包含振幅和相位的光场信息，就成为亟待解决的问题。同时，这也是研究基于压缩感知的超快光场摄像机的问题来源。2017 年，回国入职华中科技大学，经过前期实验室建设和武汉疫情，他和团队终于在 2020 年秋季，开始了针对超快光场摄像机的研究。（来源：Light: Science & Applications）“研究早期充满了挣扎，一方面我们需要反复试错以完成实验系统光学设计和成像质量的不断优化，另一方面激光光场高光谱图像的压缩感知重构技术以及相关算法，对我们来说是新事物，需要不断积累经验。”他说。在这过程中，非常感谢负责具体实验和数据处理工作的研究生唐浩程和门庭，以及 教授和他的学生 Xianglei Liu。他继续说道：“唐浩程和门庭当时是刚刚入学的一年级研究生，面对陡峭的学习曲线虽然也曾抱怨这个课题‘就像要去五金店里翻找一些零件组装成一部汽车’，但凭借扎实的理论实验基础和顽强的毅力，以及合作者在压缩照相重构算法方面的有力支持，终于克服了种种困难。”到 2021 年秋，他们终于能以较好的可靠性，实现飞秒激光脉冲的超快光场摄像机，并利用它对光速飞行的激光等离子体电离前沿进行表征测量。（来源：Light: Science & Applications）然而，对于超快光场摄像机的探索并未结束。因为，为等离子体尾波“拍摄电影”的梦想并未实现。“也许我们已经找到更好的途径，离目标更近了一些，但仍需要朝着既定方向努力工作。进入 2022 年，我们继续进行超快光场摄像机相关的研究，并取得了一些进展，主要体现在进一步提高系统稳定性和可靠性、获取更全面的矢量光场信息、探索更多的超快光场摄像机应用等。”表示。如今，2022 年即将迎来尾声。对于更久之后的规划，他表示：其一，将进一步完善超快光场摄像机技术。目前的方法基于标量光场的假设，只测量了待测光场的振幅和相位信息。但是，实际的光场具有矢量形态的电 磁波，这时面对待测光场的偏振态以及矢量特征，就得做出完整的测量。其二，他计划完成一些基于超快光场摄像机的典型泵浦-探测实验。泵浦-探测实验，是探索物质超快时间尺度属性的有力工具。因此，他希望使用超快光场摄像机，来为探针光拍摄光场“电影”。其三，他也打算实现一些基于超快光场摄像机的应用。基于此，希望与领域内专家展开更多合作。尤其是在大型激光科学装置上，他期待能研发出一种实用的、小型化的超快激光光场时空表征仪器。而在工业应用方面，他将继续耕耘于为未来的超快激光加工设备配备一双“眼睛”，从而实现基于材料特性实时观测的智能加工。参考资料：1.Tang, H., Men, T., Liu, X. et al. Single-shot compressed optical field topography. Light Sci Appl 11, 244 (2022). https://doi.org/10.1038/s41377-022-00935-02.Z. Li, et al., Nat. Commun. (2014) 5, 30853.Z. Li et al., Phys. Rev. Lett.(2014) 113, 0850014.L. Gao, J. Liang et al., Nature (2014) 516, 74–77

火花源光电直读原子发射光谱仪，通常简称为光电直读光谱仪，主要由激发光源、分光系统、信号测量转换系统等三大部分组成。世界上第一台商品化光电直读光谱仪于1946年问世，我国于1965年引进第一台光电直读光谱仪用于钢铁分析。如今，光电直读光谱分析已成为一项成熟的分析技术，具有样品处理简单、分析速度快、分析精度高、多元素同时分析等特点，几乎所有的钢铁企业、有色金属企业、铸造及机械加工企业，以及其他采用金属及其合金进行加工的行业都利用光电直读光谱仪进行生产过程及产品质量控制。据介绍，当前中国有数以万计的光电直读光谱仪应用于金属行业及上下游产业，预计从事光电直读光谱分析的人员达数万人之多。 　　为了让广大仪器用户深入了解光电直读光谱仪的技术现状及市场发展趋势，2011年4-7月间，仪器信息网编辑对纳克、斯派克、岛津、赛默飞世尔科技、烟台东方、超谱(代理德国OBLF产品)、布鲁克、牛津仪器、北分瑞利、无锡金义博、盈安科技等国内外光电直读光谱仪主流厂商的产品负责人或技术专家进行了联合采访。 光电直读光谱仪技术发展趋势 　　经过六十多年的发展，光电直读光谱分析在新仪器开发、分析方法研究及标准样品研制等方面都有了长足的进步。将来，会有哪些新的技术应用于光电直读光谱仪，从而进一步发挥其在金属材料质量控制中的优势作用。采访中，各位产品负责人及专家分别就光电直读光谱仪的检测器、光源、光学系统以及自动化系统的技术发展等谈了自己的看法。 　　(1)检测器：PMT是一种经典成熟的技术，而CCD正处于飞速的发展变化之中 　　检测器作为光谱仪的核心部件，其技术的发展进步往往引领着光谱仪的发展。采访中多家厂商认为电荷耦合元件(CCD)技术的应用是光电直读光谱仪的一个技术发展方向，采用CCD将会降低光电直读光谱仪的生产成本及减小仪器体积。其次CCD最大的优点是全谱，可以很方便地增加检测元素的种类。此外，斯派克王彦彪先生认为CCD具有良好稳定性和较长的使用寿命。牛津仪器的诸炜先生表示CCD型光电直读光谱仪可以实现激发样品时自动完成波长校准，不再需要定期进行校准。金义博叶反修先生认为采用CCD技术可实现模块化、易于校准、抗振动。 北京纳克副总经理高宏斌、斯派克直读光谱仪产品部门经理王彦彪、岛津PDA专家于晓林 　　和传统的光电倍增管(PMT)技术相比，CCD发展较晚，作为新型检测器件，还存在一定的局限性。“首先CCD没法如PMT那样每个通道都做优化。其次，CCD在应用中为了降低暗电流需要降温，这与光学系统需要恒温相矛盾”，岛津公司于晓林先生指出。斯派克王彦彪先生和布鲁克Andreas Kunz先生表示：“CCD目前还无法应用一些高速采样技术，因而在痕量元素分析方面性能不及PMT。”超谱公司李丹戈先生表示：“CCD的信噪比不如PMT，其次如何保证多块CCD的一致性，以及处理多块CCD之间的接收空白区，也是一个问题。”此外，“当前CCD技术已经可以满足中端分析应用水平，但在短波元素分析、低含量元素分析、短期分析精度和长期精度方面和PMT还是有差距”，纳克高宏斌先生介绍道。 赛默飞世尔中国区销售经理裴雷、超谱公司(代理OBLF产品)副总经理李丹戈、烟台东方总经理赵珍阳 　　虽然目前CCD还有一些不足之处，但是大家认为CCD在光电直读光谱仪中的应用是值得期待的。布鲁克Andreas Kunz先生表示：“PMT到现在已经发展60多年了，是一种经典成熟的技术。而CCD技术正处于飞速的发展变化之中，可以预期CMOS(互补金属氧化物半导体)技术很快会应用于CCD当中，这些技术的不断发展会促使CCD发展到更高的水平。” 盈安科技王德春先生表示：“近些年CCD器件发展已经相当成熟，能够满足一般的分析要求，针对细分市场，各种特殊用途的CCD不断产生。”烟台东方赵珍阳先生则表示：“CCD与PMT结合是目前解决全谱检测并满足微量和痕量分析的最优选择，但同时满足两种类型检测器的采样控制和系统的完美结合目前仍然是该类仪器的制造难点。” 　　(2)激发光源：从源头上提高光电直读光谱仪的性能 Bruker Elemental GmbH总经理Andreas Kunz、利曼中国(代理布鲁克产品)总经理黄林玉，牛津仪器直读光谱部中国区销售经理诸炜 　　目前大多数光电直读光谱仪器都采用了“数字化光源”，超谱公司李丹戈先生介绍说：“这里的‘数字’并不是真正意义上的‘将模拟信号转换为表示同样信息的数字信号’，它只是相对于模拟电路光源激发能量不可控制而言。数字化光源，其触发电压、关断时间都是可控的，因此激发能量稳定，并且呈周期性的变化，因而从源头上提高了光电直读光谱仪的精度。”斯派克王彦彪先生表示：“数字化光源是一个发展趋势，其最大的优势是免维护，另外信号输出的稳定性和之前的模拟光源相比有了很大的提高。” 　　对数字化光源的应用，赛默飞世尔裴雷先生认为：“目前光电直读光谱仪中耗时最长、最不稳定的是激发光源，虽然现在采用数字化光源，但并未实现完全可控。已有一些厂商在尝试利用激光光源做激发源，虽然稳定性可控，但要求激光的能量非常高，满足条件的激光器存在着体积大、造价高的问题，需要进一步的研发。” 　　(3)光学系统：保证分辨率和灵敏度的同时，实现光学系统设计越来越小型化 北分瑞利发射事业部技术经理王彦东、无锡金义博董事长叶反修、盈安科技AES产品销售经理王德春 　　北分瑞利王彦东先生和应用工程师张军峰先生谈到，“传统的光谱仪光学系统采用帕型-龙格结构，体积比较大 而且光学系统对环境要求比较严格，粉尘、温度等对其都有影响”。斯派克王彦彪先生和烟台东方赵珍阳先生均表示：“光电直读光谱仪体积减小，环境适应性的增强，将会促进光电直读光谱仪在线控制生产过程，以及进行现场作业。” 　　布鲁克Andreas Kunz先生认为：“随着光学技术不断发展，将会实现光学系统设计越来越小型化，但灵敏度和分辨率依然很好。”牛津仪器诸炜先生表示：“光学系统的分辨率首先取决于光栅的分辨率，而光栅的分辨率只是与光栅的刻线总数及光谱级次成正比，所以采用大刻线数的光栅，即使焦距较短，依然能很好的满足光电直读光谱仪分辨率的要求。” 　　(4)自动化系统：实现全分析过程的标准化，缩短分析周期 　　岛津公司于晓林先生介绍说：“随着钢铁冶金企业管理现代化、装备大型化、生产高速化的不断发展，全自动分析设备逐渐成为冶炼过程品质管理和控制的主要手段。自动化系统在国外发展比较早，一是人工成本高 二是人员管理困难。在我国随着国家钢铁行业的发展，劳动力成本的提升，自动化系统也逐渐被大家接受。这个市场很大而且发展很快，我认为‘十二五’期间将会有飞速的发展。” 　　布鲁克Andreas Kunz先生指出：“自动化技术可以实现全分析过程的标准化，确保快速、可靠、稳定的分析结果。此外，光电直读光谱仪使用中面临的一个问题是操作人员流动性比较大，自动化系统化将可以很好地解决这个问题。”赛默飞世尔裴雷先生介绍说：“利用自动化技术，可进行送样、制样以及样品分析时间的优化组合，缩短分析周期。当然，采用自动化系统将会对光电直读光谱仪的可靠性提出更高的要求。” 　　牛津仪器的诸炜先生谈到：“我认为真正的自动化必须要在线进行，并能彻底将人工解放出来，这就需要改变样品的激发模式，比如采用移动式探头在线激发的模式。”纳克高宏斌先生认为：“虽然自动化系统已经推出很多年，但由于其投资过大，使用复杂，故障率较高，在国内的应用还不是很多，但该技术值得关注。” 　　此外，在采访中，布鲁克Andreas Kunz先生与北分瑞利王彦东先生、张军峰先生均认为利用软件提升光电直读光谱仪的性能也是一个重要的发展方向。尤其是采用CCD作为检测器的仪器和软件有着很大的关系。 光电直读光谱仪应用前景 　　光电直读光谱仪主要适用于金属中少量及微量金属元素分析，随着现代材料科学的发展，在提高金属材料质量的同时，对分析的要求也相应提高。光电直读光谱仪在应用方面有哪些新的突破，各位产品负责人及专家分别谈了自己的看法。 　　由于用户出于对生产成本的考虑，往往希望一台仪器能解决的问题越多越好，为了迎合用户的需求，各个仪器厂商也投入了充分的研发力量，不断开发光电直读光谱仪的‘潜能’。 　　为了提高光电直读光谱仪在痕量元素分析方面的性能，斯派克王彦彪先生表示：“多家厂商都推出相应的技术实现了痕量元素的光谱检测，如痕量元素火花分析技术(SAFT)、时间分辨光谱技术(TRS)、单火花时间分解技术(GISS)、脉冲分布测定法(PDA)等。” 　　利用光电直读光谱仪进行非金属元素/夹杂物的测定，目前还不是很理想，需要进一步研究。纳克高宏斌先生、斯派克王彦彪先生、烟台东方赵珍阳先生均认为目前光电直读光谱仪测定氮尤其是高含量氮已经比较常规，但测定氧、碳、氢元素还比较困难。赛默飞世尔裴雷先生认为：“要测定C,S,O,N,H等元素，不只对仪器有要求，还要求相关配套的标准样品，检测方法标准也要向前发展。”牛津仪器的诸炜先生也表示：“根据研究显示：利用光电直读光谱仪进行酸溶铝测定的结果与湿法分析结果之间时常出现偏差，所以进行夹杂物的分析还不是很成熟。” 　　另外，超谱公司李丹戈先生谈到：“光电直读光谱仪的原理是相对已知的标准试样作对比，得出未知样品的成分，如果没有标准样品，就没法进行相应的样品分析。”岛津公司于晓林先生对此也表示：“目前在一些特殊有色金属行业，比如钛、金等，由于标准样品制备难或消耗成本高等原因，光电直读还未在这些行业得以很好的应用。” 　　对于光电直读光谱仪应用潜能的挖掘，纳克高宏斌先生认为：“光电直读光谱仪技术要回归到解决如何测定更快速、更准确，以及操作更简便，这才是光电直读光谱仪的用户核心需求所在，不需要更多花哨的研究。因为其应用的优势在于生产过程控制，失去了准确性或稳定性将毫无价值。” 光电直读光谱仪市场发展趋势 　　光电直读光谱仪主要应用于金属行业的上下游产业，其市场发展变化也和这些行业的发展密切相关。采访中，各个厂商负责人谈到了国家政策调整、企业生产管理观念的变化对光电直读光谱仪的市场发展的影响，以及未来光电直读光谱仪市场需求可能的一些增长点。 　　布鲁克Andreas Kunz先生表示：“全球的光电直读光谱仪市场需求目前略有下降，但一些新兴市场，如中国、巴西、印度等地的光电直读光谱仪市场在不断扩大。另外，移动式光电直读光谱仪现在越来越被市场需求。” 盈安科技王德春先生表示：“光电直读光谱仪作为传统分析仪器，分析技术及应用领域已相对成熟，市场需求量在相当长的一段时间内将维持一个相对平稳的水平。” 　　超谱公司李丹戈先生表示：“国家政策形势、行业标准、及一些突发事件等都会对光电直读光谱仪的需求产生影响。” 　　对于高端光电直读光谱仪的需求，岛津于晓林先生认为：“‘十二五’期间，国家提高了精制钢的产量比例，这将会对钢中各种元素含量的控制提出更高的要求，从而促进高端光电直读光谱仪的市场需求。” 　　光电直读光谱仪的中端市场需求很大，纳克高宏斌先生指出：“目前，还有很大一部分中小企业认为花钱买光电直读光谱仪不划算，但这部分市场迟早是要开发的。” 赛默飞世尔裴雷先生表示：“目前民营企业逐渐认识到利用光电直读光谱仪进行质量控制的重要性。”烟台东方赵珍阳先生谈到：“中小企业对于仪器的需求弹性非常大，价格降低一点就会有很多厂商选择购买光电直读光谱仪。” 　　对于光电直读光谱仪新的应用增长领域，斯派克王彦彪先生表示：“近年来发展比较快的一个行业是汽车行业。另外还有检测机构对光电直读光谱仪的需求也在提升，各地质检所、质检机构以及第三方检测机构对此也有需求。”诸炜先生谈到：“未来牛津仪器会更加关注来料检测市场及高纯金属分析等领域。” 　　采访编辑：秦丽娟 　　附录1：光电直读光谱仪最新产品集锦 　　在采访中，我们了解到在2010-2011年多家仪器厂商推出了光电直读光谱仪新产品，或有新的仪器引入中国市场。仪器信息网编辑对这些仪器进行了搜集整理，供网友参考。 　　岛津PDA-8000光电发射光谱分析装置：主要用于超低碳、氮、磷、硫、硼等元素的分析。采用焦距为1000mm的光栅，重新设计数字化的激发光源，激发光源及测光系统采用简便牢固的全密封系统。 　　OBLF VeOS型光电直读光谱仪：使用自己设计、专业厂商生产的CCD，波长范围在130-800nm，焦距可达500mm。 　　布鲁克：最新的Q4移动式光谱仪，以及和X射线荧光光谱仪相配合的全自动Q8 MAGELLAN高端立式真空型直读光谱仪。 　　斯派克SPECTROLAB系列光电直读光谱仪新产品：双光学室，同时结合PMT及CCD检测器，两个光学系统的焦距都达到750mm。 　　烟台东方DF-300光电直读光谱仪：采用等离子体光源，国内首次采用CCD和PMT放在同一光室，统一罗兰圆构架，实现了CCD和PMT对同源数据的采集。 　　纳克1000型火花直读光谱仪：延长了PMT的使用寿命、减少了氩气的消耗量，可供用户选择的单火花数据采集技术以及炉料自动配比软件。 　　牛津新型台式全谱直读光谱仪Foundry-Master Xpert：波长范围130-800nm，检测范围基本涵盖了所有金属元素，并包括钢中的氮。 　　盈安科技M5000直读光谱仪：国内首创CCD全谱接收技术，双光室设计，波长范围140-680nm。 　　附录2：光电直读光谱仪专场 　　http://www.instrument.com.cn/zc/oes.asp

目前《中国药典》0982 粒度和粒度分布测定法仅收载了激光光散射法测定样品中的粒度分布，尚未收载动态光散射法和光阻法。各国药典均已收载动态光散射法和光阻法，且在《中国药典》丙泊酚乳状注射液、脂肪乳注射液（C14～24）等品种标准中已有应用。为此，《中国药典》增订上述两种方法，将进一步满足相关品种质量控制的需要。2023年12月12日，国家药典委员会将拟修订的《中国药典》0982粒度和粒度分布测定法第三法动态光散射法、第四法光阻法公示征求社会各界意见（详见附件），公示期自发布之日起三个月。第三法（光散射法）新增动态光散射法、新增第四法光阻法；第三法用于测定原料药、辅料和药物制剂粉末或颗粒的粒度分布，第四法用于测定乳状液体或混悬液的微米级粒子数量、粒度分布及体积占比。国家药典委员会截图本次标准草案的公示意味着动态光散射粒度仪（俗称纳米粒度仪）与光阻法颗粒计数器将被写进《中国药典》。动态光散射法当溶液或悬浮液中颗粒做布朗运动并被单色激光照射时，颗粒散射光强度的波动与颗粒的扩散系数有关。依据斯托克斯-爱因斯坦方程，通过分析检测到的散射光强度波动可以计算出颗粒的平均流体动力学粒径和粒度分布。平均流体动力学粒径反映粒度分布中值的流体动力学直径。平均粒径直接测定，既可以不计算粒度分布，也可以从光强加权分布、体积加权分布或数量加权分布，以及拟合（转换）的密度函数中计算得到。动态光散射的原始信号为光强加权光散射信号，得到光强加权调和平均粒径。很多仪器可通过对光强加权光散射信号的分析计算得到体积加权或数量加权的粒径结果。 在动态光散射的数据分析中，假设颗粒是均匀和球形的。本法测量范围为 1～1000nm。光阻法单色光束照射到颗粒后会由于光阻而产生光消减现象。应用基于光阻或光消减原理的单粒子光学传感技术进行测定。应用单粒子光学传感技术时，当单个粒子通过狭窄的光感区域阻挡了一部分入射光线，引起光强度瞬间降低，此信号的衰减幅度理论上与粒子横截面（假设横截面积小于传感区域的宽度），即粒子直径的平方成比例。用系列不同粒径的标准粒子与光消减信号之间建立校正曲线，当样品中颗粒通过光感区产生信号消减，可根据已建立的校正曲线计算出颗粒的粒度大小和加权体积。本法测量范围一般为 0.5～400μm，使用具有单粒子光学传感技术的仪器时，需知道重合限和最佳流速。重合限为传感器允许的最大微粒浓度（个/mL）。 上述两种方法的内容包括对仪器的一般要求和测定法，详见附件。附件 0982 粒度和粒度分布测定法第三法动态光散射法、第四法光阻法草案公示稿（第一次）.pdf

表征材料孔径的分布对于实验测量来说具有重要的意义，BJH 是目前使用历史最长、普遍被接受的孔径分布计算模型，它基于 Kelvin 毛细管凝聚理论发展而来。BJH 法是通过简单的几何计算应用 Kelvin 方程的经典方法，它假设孔径是圆柱孔。在这种方法使用了 60 年后，随着 MCM-41 模板孔径分子筛的问世，人们突然发现 BJH 法有着极大误差，低估孔径可达 20%。因此，ISO 15901《固体材料孔径分布与孔隙率的压汞法和气体吸附法测定——第 2 部分：气体吸附法分析介孔和宏孔》对 BJH 的使用提出了明确的限定条件，采用 Barret、Joyner 和 Halenda 方法计算介孔孔径分布。由吸附等温线计算孔径分布的代数过程存在多个变化形式，但均假定：（1）孔隙是刚性的，并具有规则的形状（比如，圆柱状）；（2）不存在微孔；（3）孔径分布不连续超出此方法所能测定的最大孔隙，即在最高相对压力处，所有测定的孔隙均已被充满。 下面我们来详细了解一下我们的 BJH 报告：上图是一份 BJH 吸附报告表格。表中第一个部分代表的分别是所选择的 BJH 测试方法（采用吸附或脱附支）及适用孔径范围、厚度曲线以及一些设定参数。其中 BJH 校准方法、厚度曲线在软件中提供了多种可选择的项目，可根据分析需求进行选择（如下两图所示）。表格的第一列是孔径范围。出具报告时，可选择根据测试需求，指定孔径范围进行报告，也可选择按照采集的数据点进行报告。如下图所示：表格的第二列是第一列孔径范围内的平均孔径。表格的第三列是孔体积增量。表格的第四列是累积孔体积。孔体积增量相加即得累积孔体积。如上述表格中：0.004472+0.002826≈0.007297（含四舍五入）表格的第五列和第六列分别是孔面积增量和累积孔面积。孔面积增量相加即得累积孔面积。BJH 报告的第二个内容即累积孔体积图，如下图所示。Larger代表的是一种作图方式，还可选择Smaller。在Larger这个图中，含义是：大于等于 1.78nm 的孔的累积孔体积为 0.0525。在Smaller这个图中，含义是：小于等于 238nm 的孔的累积孔体积为0.0525。BJH 报告的第三个内容，即 BJH 吸附 dＶ/ｄＤ 孔体积分布图和 dＶ／dlogＤ 孔体积分布图（如下两个图所示）。两个报告的含义是一样的，只是前者更能体现出小孔区域的信息，后者能更清晰的体现出大孔区域的信息。BJH 脱附的报告内容与 BJH 吸附报告内容完全一致，只是使用的计算点为等温线的脱附支而已，而 BJH 的吸附报告采用的计算点是等温线的吸附支。

爱因斯坦的相对论认为，宇宙中物质运动最快的速度是光速，这一限制有没有可能被打破？这个问题可以通过洛伦兹对称性的破缺来检验。近日，位于我国四川稻城的高海拔宇宙线实验LHAASO合作组利用其观测的高能伽马射线事例，对洛伦兹对称性进行了检验。实验结果将洛伦兹对称性的破缺能量标度提高了约10倍，这是迄今对此类洛伦兹对称性的最严格检验，并再次验证了爱因斯坦相对论时空对称的正确性。　　洛伦兹对称性和相对论有何关系？爱因斯坦的相对论是现代物理学的基石，相对论原理要求物理规律具有洛伦兹对称性。自爱因斯坦提出相对论后的100多年时间里，洛伦兹对称性的正确性经历了无数的实验检验。然而，描述引力的广义相对论和描述微观世界规律的量子力学之间存在难以调和的矛盾。理论物理学家为了把广义相对论和量子力学统一起来而不懈努力，提出了弦论、圈量子引力理论等不同理论。这些理论预言洛伦兹对称性在很高的能量下有可能被破坏，这意味着在高能量下相对论可能需要被修正。因此，在实验上寻找洛伦兹对称性破坏的迹象就成为检验相对论、寻找更基本物理规律的“突破口”。　　然而，根据这些理论的推断，洛伦兹对称性破坏只有在所谓的普朗克能标下才显著，这个能标高达1019 GeV。对于人工加速器只能达到大约104 GeV能量的今天，在实验室里这种破坏产生的效应非常微弱，需要极高的实验精确度才可能被测量到，因而难以探测。而在天体活动中存在非常高能的过程，例如，宇宙中存在能量远远高于人造加速器能够加速的能量的粒子，洛伦兹对称性破坏在这些高能粒子上的表现会更加显著，也更易探测。又如，尽管从天体源发射的粒子带有非常微弱的洛伦兹对称性破坏效应，但经过长距离传播的累积而变得更易探测。因而天体物理观测便成为寻找洛伦兹对称性破坏的天然实验室。　　位于我国四川稻城的高海拔大型宇宙线实验LHAASO是我国自主设计建造运行的宇宙线观测实验。2021年，LHAASO尚未建设完成，便探测到目前人类已知最高能量的伽马射线光子，能量达到1.4拍电子伏，刷新这项记录的同时，也为探索基本物理规律、严格检验洛伦兹对称性正确性提供了机会。　　在LHAASO观测中，洛伦兹对称性破坏会造成高能量的光子不再稳定，能够快速衰变为一对正负电子对或者衰变到3个伽马光子。换句话说，高能量的光子在飞往地球的旅程中自动消失了。对于我们在地球上的观测者来说，即使天体源已经发出了能量更高的光子，我们测量到这个天体的光子能谱也在这个特定的能量忽然截断了。而LHAASO的观测数据显示，目前的伽马射线谱到拍电子伏以上都是一直向高能延续的，未发现任何高能伽马事例“神秘”消失的现象，表明洛伦兹对称性在接近普朗克能标下仍是正确的。　　该研究由中国科学院高能物理研究所研究员毕效军与紫金山天文台研究员张毅、袁强合作，带领博士研究生高林青、陈恩生、赵世平等共同完成。相关研究成果以Exploring the Lorentz Invariance Violation from Ultra-high-energy Gamma Rays Observed by LHAASO为题，发表在《物理评论快报》上。　　论文链接

p style=" text-indent: 2em " 近几年，塑料工业与钛白粉可谓焦不离孟。在世界范围内超过500家的钛白粉牌号中，专属于塑料用的就超过50个，而高达6%的年均增长率，也让塑料工业成为使用钛白粉增速最快的领域，并“荣膺”钛白粉的第二大用户。有材料应用的地方自然就有相配套的指标、参数考衡，粒径粒度分布和颗粒形状就显著影响着塑料用钛白粉的关键指标。而塑料用钛白粉的粒径恰好处于激光粒度仪大展身手的范围内，因此对于钛白粉在塑料工业中的应用，业内人士不妨给予更多的瞩目。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/5a1cc424-4105-479d-975f-1e95fbaa5764.jpg" title=" 激光粒度仪 钛白粉.jpg" / /p p style=" text-indent: 2em " 众所周知，钛白粉的学名是二氧化钛，具备优良的白色性能，高遮盖力和高消色力，被广泛应用油墨、造纸、涂料、油漆等行业，享有“白色之王”的美誉，这正是钛白粉在塑料制品中得以应用的重要原因，即钛白粉可以决定浅色或白色塑料制品的外观。当然钛白粉于塑料还有很多其他好处，比如提高塑料制品的耐热、耐光、耐候性能，使塑料制品免受UV光的侵袭，改善塑料制品的机械性能和电性能等。几乎所有热固性和热塑性的塑料中都会使用钛白粉，它们既可以与树脂干粉混合，也可以与含增塑剂的液体相混合，用量一般在3-5%左右，聚烯烃类(主要是低密度的聚乙烯)、聚苯乙烯、ABS、聚氯乙烯等莫不如是。 /p p style=" text-indent: 2em " 在塑料工业中衡量钛白粉的质量主要有四大指标——遮盖力、分散性、耐候性和白度。钛白的遮盖力越好，生产出的塑料制品就越轻薄；分散性则影响塑料制品生产成本，钛白粉的分散性越好，塑料制品的光滑度和光亮度就会越高；具备良好耐候性的钛白粉，则对室外使用的塑料制品以及塑料门窗是必不可少的。 /p p style=" text-indent: 2em " 最后一大指标就是白度了，所谓白度是指距离理想白色的程度。影响钛白粉白度因素主要有以下几点。第一点是杂质，在钛白粉工艺中，尤其是硫酸法钛白粉工艺，大部分的作业是为了除去产品中的杂质，因为杂质严重影响钛白粉的应用性能，特别是白度。显色金属氧化物杂质在极低的含量下就能影响白度，这些元素有铁、锰、铬、铜等，这些杂质本身就带有颜色，在白色的钛白粉中极易显色。 /p p style=" text-indent: 2em " 第二点就是粒径和粒度的分布了，他们主要是通过钛白粉颗粒对光的反射、散射等现象影响其白度的。钛白粉的粒径越小，白度值越高，这主要是由于钛白粉粒径越小，表面积增大，光的反射、漫反射增强。根据光波的特性，当颜料粒子的粒径小于光波的一半时可以获得对该波长的色光的最大散射，经分析，对波长蓝色光散射最好的粒径在0.2μm左右，波长较长的红色光散射最大的粒径在0.35μm左右，因此，小粒径的钛白粉的散射光呈蓝相，而透过光则为蓝色的补色红黄相，反之，大粒径的钛白粉散射光为红相，透过光为蓝相。通常涂料用钛白粉的粒径为0.2~0.4μm，而大多数塑料用钛白粉粒径都较细，粒径为0.15~0.3μm，因为这样可以获得兰色底相，对大多数带黄相的树脂或易泛黄的树脂有遮蔽作用。 /p p style=" text-indent: 2em " 此外，颗粒形状、钛含量、包膜剂对钛白粉的白度都有一定影响。其中，粒形对白度的影响比较小，一般来说，层状钛白粉的白度略低，球状和杆状的白度略高。而二氧化钛含量的升高，钛白粉白度值也升高，铝、硅、锆等包膜剂含量升高，钛白粉白度值下降。 /p p style=" text-indent: 2em " 值得一提的是，在塑料色母粒的生产工艺中，钛白粉的白度也是一项重要质量指标，塑料色母粒是一种高浓缩、高效能的颜色配置品，即颜料以超常浓度均匀分布在载体树脂中，并形成一定粒径的颗粒。它主要由核心层(颜料)、偶联层(偶联剂或表面活性剂)、分散层(润滑剂或分散剂)、增混层(载体树脂)等组成，在塑料中作为染色剂使用，广泛用于吹膜、注塑、热压、注塑等塑料制品的生产，色母粒着色效果优越，使用方便，节约能源，使用时无粉尘和污水，因此备受用户的青睐。色母粒是作为工业原料，性能优劣通常是在后续产品应用中表现出来(如吹膜或注塑)，因此，钛白在色目粒中的性能也主要体现在色母粒的应用过程中。钛白的着色能力、分散性、加工性能、白度都会对色母粒的应用产生重大影响，顺理成章地，也少不了对钛白粉粒度分布的检测。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 结语： /strong 激光粒度仪作为目前最流行的粒度测量仪器，已在粉体工艺中发挥着越来越重要的作用，随着米氏散射理论在各品牌激光粒度仪中的应用越来越广泛，已经对亚微米级的塑料用钛白粉有充足的适配性。随着钛白粉在塑料工业中的需求越来越大，对这一市场大蛋糕的进一步经营和开拓，或许值得激光粒度仪的厂商们好好思考。 /p

据美国《每日科学》网站3月31日报道，澳大利亚因斯布鲁克大学研究小组最新实现的更高能量单原子激光，不但具有传统激光器的属性，还展示了单个原子相互作用的量子力学性质。 　　在传统型激光器中，光学性质活跃的物质被放置在两面镜子之间的一个空腔内，然后用电流或另一束激光将其激发。光学性质活跃的物质所发射出的光子被反射再次穿过物质，会激发更多光子的发射，最终产生激光。系统中单个电子或光子的量子涨落对整个激光器几乎没有影响。 　　单个原子激光器，其激光出自于单个原子。首先对于激光系统性能而言，其工作阈值条件具有非常重要的意义。因斯布鲁克大学的科学家瑞纳布拉特与皮特施密特领导的研究小组，展示了激光阈值高度完美化的最小可能：单个原子可在光学腔中单模交互。被“囚禁”在离子阱中的单一钙离子，因接受外部激光刺激而活跃，释放出一个光子。由两面镜子组成的高精度光学腔，能捕捉并聚集该光子，离子循环的每个周期都有一个光子被添加到腔洞系统中，使光线得以增强。 　　单原子激光器可促进人们了解单个原子与单个光子之间的相互作用，由单原子激光器产生的非经典光将实现对光子流量的精细控制，在光子信息工程中具有很大的应用前景。自1958年研制成功以来，激光就被冠以“最快的刀、最准的尺”之名。但现今的这项技术正在将此概念延伸到一个全新的领域。 　　该项成果发表于最新一期《自然物理学》杂志上.

DESI的宇宙3D“CT扫描”图。地球在左下角，每个彩色点代表一个星系，而星系又由1千亿到1万亿颗恒星组成。图片来源： D. Schlegel/伯克利实验室使用DESI的数据制作 美国暗能量光谱仪（DESI）项目打破了之前所有3D星系调查的纪录，在完成前7个月的调查后，创建了有史以来最大、最详细的宇宙地图。这张极其详细的3D地图将有助于更好地了解暗能量及宇宙的过去和未来。调查使用的技术和取得的成就也将帮助科学家们揭示宇宙中最强大光源的秘密。　　美国伯克利实验室科学家朱利安盖伊说：“在3D地图的星系分布中，存在巨大的星团、细丝和空隙。它们是宇宙中最大的结构。但在其中，你会发现早期宇宙的印记，以及从那时起它的膨胀历史。”　　完成调查任务需要收集覆盖整个天空三分之一以上的数百万个星系的详细色谱图像。通过将来自每个星系的光分解成它的光谱，DESI可确定光已经红移了多少，正是这些红移让DESI看到了天空的深度。　　一般来说，一个星系的光谱红移越多，它就越远。借助3D宇宙地图，物理学家可绘制星系团和超星系团的图表。这些结构带有它们最初形成的回声，当时它们只是婴儿宇宙中的涟漪。通过梳理这些回声，物理学家可使用DESI的数据来确定宇宙的膨胀历史。膨胀历史与整个宇宙的命运息息相关。　　与此同时，DESI已在推动人们对超过100亿年前的遥远过去的理解取得突破。　　美国亚利桑那大学正在使用DESI数据了解小星系中中等质量黑洞的行为。在大型星系中，活动星系核是已知宇宙中最亮的天体之一。但在较小的星系中，活动星系核可能更微弱，更难与新生恒星区分开来。DESI拍摄的光谱可帮助解决这个问题，它在天空中的广泛覆盖范围将产生比以往更多的关于小星系核心的信息。反过来，这些核心将为科学家们提供有关在早期宇宙中如何形成明亮活动星系核的线索。　　英国杜伦大学则使用DESI数据了解类星体本身的演化。人们认为，类星体开始时被一层尘埃包围，这使得它们发出的光变红，就像太阳穿过阴霾一样。随着年龄的增长，它们会驱散这些灰尘并变得更蓝。但由于缺乏关于红色类星体的数据，很难检验这一理论。DESI正在改变这一点，发现的类星体比以往任何一次调查都多，最终调查数据中预计有240万个类星体。　　目前，DESI项目已对超过750万个星系进行了编目，并且还在以每月超过100万个的速度增加。仅在2021年11月，DESI就对来自250万个星系的红移进行了编目。到2026年运行结束时，DESI的目录中预计将拥有超过3500万个星系，从而能进行各种各样的宇宙学和天体物理学研究。

美国天体物理联合实验室（JILA）的物理学家对爱因斯坦广义相对论的时间膨胀效应进行了有史以来最小尺度的测量，结果表明，两个相隔仅一毫米的微小原子钟，确实以不同的速度运转。16日发表在《自然》杂志上的论文描述了这一实验，并提出了如何使原子钟比当今最好的设计精确50倍的方法，或为揭示相对论和引力如何与量子力学相互作用提供了途径。爱因斯坦广义相对论解释了宇宙的大尺度结构，如时间上的引力效应，具有修正GPS卫星测量等重要的实际应用。尽管这个理论已有一个多世纪的历史，物理学家们仍然对它着迷。美国国家标准与技术研究院科学家已经使用原子钟作为传感器，越来越精确地测量相对论，这可能有助于最终解释相对论效应如何与亚原子世界的“规则手册”——量子力学相互作用。根据广义相对论，引力场中不同高度的原子钟以不同的速度运转。当在更靠近地球的更强引力下，原子辐射的频率会降低，向电磁波谱的红色端移动。也就是说，时钟在海拔较低的地方走得更慢，这种效应已被反复证明。JILA研究人员测量了单个样品的顶部和底部之间的频率偏移，这个样品含有大约10万个超冷锶原子，装载在一个光学晶格中，这个实验室的设置类似于该团队早期的原子钟。在这种情况下，晶格可被想象成由激光束产生的一叠煎饼，异常大、平且薄，是由比通常使用的较弱的光束形成的。这种设计减少了通常由光和原子散射引起的晶格畸变，使样品均匀化，并扩展了原子的物质波，其形状表明了在特定位置找到原子的概率。原子的能量状态被控制得非常好，它们都在两个能级之间精确地同步运行了37秒，创下了所谓的量子相干性的纪录。通过原子云测量到的红移很小，在0.0000000000000000001的范围内，与预测一致。虽然这些差异太小以致人类无法直接感知，但这些差异累积起来对宇宙以及GPS等技术产生了重大影响。在这类实验中，研究团队在大约30分钟的平均数据中迅速解决了这一差异。经过90小时的数据处理后，他们的测量精度比以前的任何时钟都高出50倍。研究人员表示，这是一种可以在弯曲时空中探索量子力学的新机制。而更精确的时钟除了用于计时和导航之外，还有其他潜在用途：原子钟既可以作为显微镜来观察量子力学和引力之间的微小联系，也可以作为望远镜来观察宇宙最深处的角落，如寻找神秘的暗物质；原子钟还将应用于测量科学，改善我们对地球形状的理解。

不孕不育影响了全球约6-8千万夫妇。男性因素导致了约半数的不孕不育病症，精子质量差的是主要问题。因此，深入了解精子质量有助于男性不育症的预防和对应治疗。以往研究表明，多种化学元素（如Zn，Cu，Se等）在精液中发挥着重要的生理功能。相关的元素分析主要集中在精液或精浆上，而很少着眼于精子细胞。此外，常规的批量分析无法提供单个细胞的特定元素信息，模糊了细胞之间的异质性。单细胞电感耦合等离子体质谱法（scICP-MS）作为一种成熟的技术，能够填补这一信息空白。通过采用配备飞行时间分析器的ICP-TOF-MS，可以高通量且高灵敏地检测单个细胞的全谱元素含量（微信公共号‘单细胞分析的丝滑IMAX体验: icpTOF 以多元素指纹量化海藻细胞与纳米颗粒间相互作用为例’）。 近期中科院生态环境研究中心阴永光研究员与中科院高能物理研究所王萌副研究员以及同济医院靳镭教授合作，使用scICP-TOF-MS（仪器型号：TOFWERK icpTOF 2R）实现了单个精子细胞的高通量全元素检测.icpTOF实验方法 研究人员首先通过离心分离细胞。再使用不含磷盐的有机缓冲液和多聚甲醛等渗固定剂清洗和固定细胞。之后再用纯水进一步清洗细胞，以去除干扰离子（主要是Na和Cl）。经处理的精子细胞在显微镜下形态完整，无基质干扰，因此提高了信噪比，也避免了ICP-TOF-MS仪器检测器饱和。icpTOF结果与讨论 在scICP-TOF-MS中，由于可以实现同时的多元素检测，研究人员将内源性元素作为细胞信号，同时分析其他信息，如外源性元素信息。磷元素(31P)在精子细胞中含量丰富，可作为细胞信号指示元素。在scICP-TOF-MS分析中，细胞信号和背景信号的P强度分布均可明确区分（图2A和图2B）。高时间分辨率的单细胞检测中，ICP-TOF-MS的P的信号峰和基线相比有明显且相对固定的信噪比。（编者注：如图1所示，icpTOF 2R的强大质量分辨率可更好区分干扰信号，有利于P元素的准确检测。在icpTOF全谱测量，没有为低质量数P元素灵敏度专门优化的大前提下，仍能取得较好的信噪比）。图1 icpTOF 2R ICP-TOF-MS可区分P信号和其他干扰信号。 该实验中，结合高时间分辨的连续单细胞实验结果，作者推断假阳性的信号大多来自细胞碎片，主要基于下列实验结果：1， 峰信号的元素组成特征更符合细胞碎片的特征，且有P信号存在时检测到的其他（内源性）元素质量显著高于没有P信号时的相应元素质量（图2C）；2，流式细胞仪也证实精子细胞悬浮液中存在相当数量的细胞碎片。编者注：另外还可能有套实验数据可以用来辅助证明，细胞碎片的瞬时事件时长应该显著小于完整单细胞。TOFWERK icpTOF S2的超高时间分辨率在后续实验中可以用来验证这一点。通过计算细胞碎片率，相对于高质量精子，研究发现低质量精子样品中含更多的细胞碎片（图2D），这可能跟低质量精子细胞的形态异常等相关。图2 （A）scICP-TOF-MS测得的P信号分布图；（B）单细胞进样条件下，scICP-TOF-MS测得的实时P信号；（C）有P信号和无P信号同时检测到的Zn质量；（D）高质量和低质量精子细胞中的细胞碎片比例 细胞中元素的含量普遍表现出细胞异质性。该研究使用scICP-TOF-MS揭示了细胞中不同元素的异质性差异。结果表明，大多数元素表现出较高的异质性，而细胞的大量元素如P、Zn含量稳定，异质性则较低（图3A）。不同元素之间异质性的差异进一步凸显了多元素同时检测的重要性。 基于数以千计的单细胞事件，研究人员使用降维分析和分层聚类来提取每个样本中关键信息。降维分析的可视化展示直观地展示了多种元素在单细胞中分布规律或生理功能的相似性（图3B）。例如P、Zn、Cu在精子细胞中含量很高，是基本的组成元素，因此相似性很高。而蓝圈中的元素大多没有生理功能。聚类分析也为这些相似性提供了客观性证据（图3C）。图3 （A）异质性系数热图；（B）元素相关性降维分析投影图；（C）元素相关性的分层聚类图icpTOF总结这是第一份报告了使用scICP-TOF-MS在单细胞水平对动物细胞进行多元素分析的研究。该分析方法利于更好地了解细胞中元素分布的规律，以及细胞性质和元素分布之间的关联。参考文献原文：Tian et al., Single-cell multi-element analysis reveals element distribution pattern in human sperm, Chemical communications, 2023, DOI: 10.1039/d3cc01575k作者团队简介：阴永光，中国科学院生态环境研究中心研究员、博士生导师。主要研究方向为有毒金属的形态分析与环境转化。王萌，中国科学院高能物理研究所副研究员。现主要开展基于质谱技术的单细胞分析和生物成像方法及应用研究。靳镭，华中科技大学同济医院附属同济医院生殖医学专科主任，二级教授，主任医师，博士生导师。主要擅长生殖医学、男女性不孕症等。

近日，天问一号火星能量粒子分析仪获得了首个科学成果，研究讨论了基于该载荷在地火转移轨道中观测到的一个太阳高能粒子事件。相关结果于7月26日发表在《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）上，并被美国天文学会（AAS）选为亮点工作，并进行了专题报道。这项研究由澳门科技大学、中国地质大学（北京）、中科院近代物理研究所、兰州空间技术物理研究所、中国科学技术大学、美国阿拉巴马大学亨茨维尔分校和中科院国家空间科学中心组成的团队合作完成。火星能量粒子分析仪是我国首个用于研究行星际和近火星空间辐射环境的载荷，由中科院近代物理所和兰州空间技术物理研究所联合研制，于2020年7月搭载在天问一号火星探测器上发射升空，正式开启了探测任务。2020年11月29日，火星能量粒子分析仪在地火转移轨道距太阳1.39个天文单位（AU）处，观测到第25个太阳活动周期的首个大范围太阳高能粒子事件。事件发生时，天问一号与地球近似处于同一磁力线上，这使得天问一号和地球附近航天器能够在相隔数千万公里的地方观测到来自相同源区的太阳高能粒子，为研究太阳高能粒子沿磁力线在行星际空间的传播提供了一个宝贵的机会。而理解太阳高能粒子的加速与传播机制一直是空间物理和空间天气研究的重要课题之一。据了解，一旦离开近地环境进入太空、失去地球磁场的保护，宇航员及航天器就必然暴露在强烈的高能粒子辐射之中。与通量长期稳定的银河宇宙线不同，太阳高能粒子事件的发生具有偶发性和不可预测性。该类事件爆发时产生的能量粒子通常起源于太阳耀斑爆发和日冕物质抛射驱动的激波加速过程，其通量可高于背景宇宙线达几个数量级，不仅会对行星际和近地空间辐射环境带来巨大影响，也对载人航天和深空探测等空间任务构成巨大威胁。通过对比分析2020年11月29日事件期间，火星能量粒子分析仪和地球附近航天器的质子通量观测数据，研究团队发现，天问一号和地球附近航天器关联的磁力线并没有连接到太阳表面的爆发源区和行星际激波，这意味着，高能粒子必须跨越磁力线才能到达天问一号和地球附近航天器。研究团队还发现，两个位置处观测到的质子能谱形状非常相似，均表现为双幂律谱，且它们的质子强度时间曲线在太阳高能粒子事件衰减阶段也有着相似的演化趋势，呈现出典型的蓄水池现象。研究团队认为，双幂律能谱很可能是在激波加速源区产生，而传播过程中的垂直扩散效应是解释该事件中蓄水池现象的关键因素。同时，这项研究还讨论了太阳高能粒子事件峰值强度的径向相关性和磁力线长度相关性等。据了解，此次太阳高能粒子事件中，火星能量粒子分析仪与近地航天器的观测数据具有非常好的一致性，这表明火星能量粒子分析仪仪器功能与性能均符合设计预期，仪器测得的数据质量可靠，为后续环火星探测数据的研究奠定了良好基础，有望帮助人们更好地了解火星辐射环境以及规划深空探测任务。事件爆发时天问一号（灰色点）、火星（红点）、地球（蓝点）以及其它卫星的相对位置。（图源/《天体物理学杂志快报》）

南京农业大学农业资源与环境研究所的潘根兴教授，早在几年前，就开始对稻米的镉污染进行过系统的研究，这是缘于种植水稻的土壤中发现了重金属超标的状况，而土壤关系着食用大米的品质，水稻自身的独特的“基因”，也影响着水稻米粒吸收土壤中特殊物质的能力，而其中稻米对于镉污染的吸附作用明显强于玉米、大豆等其他的作物品种。 　　潘根兴教授告诉记者，在2007年的时候，他们曾针对中国六个地区(华东、东北、华中、西南、华南和华北)县级以上市场的170多个大米样品进行了随机的采购和科学调查，结果发现，在抽调的这170多个大米样品中，有10%的市售大米存在着镉超标的问题。 　　这个研究结果和2002年农业部稻米及制品质量监督检验测试中心对全国市场稻米进行安全性抽检结果镉超标率10.3%的结论基本一致。 　　南京市场：镉超标大米同样存在 　　回忆起4年前的这次调查，潘根兴教授印象还很深刻，他说数据分析的结果是：稻米市场上，虽然镉超标的现象都存在，但是南方市场上稻米的镉污染超标情况相对比北方严重一些，比如江西、湖南的一些县市，稻米镉超标的问题相对突出。 　　而当时抽查的170个大米的样品也包括南京市场上的在售大米，潘根兴说，南京市场上当然也存在着大米镉超标的情况，但是问题并不算严重，而且这些镉污染超标大米的产地并不在南京及其周边地区，而是外地的稻米产品进入南京市场销售的。 　　超级稻：镉污染超标更严重 　　即便是在市面上镉超标的大米，超标的程度也是不一样的，潘根兴教授的团队曾在学校里做过一项实验，发现杂交稻、超级稻的镉超标的风险比普通水稻更为严重。 　　专家们采集了能代表南方种水稻种植中性土壤乌栅土、一种为酸性的红壤性水稻土，还在一部分土壤里特意添加了镉元素，结果专家发现，在未加镉的土壤中，超级稻对镉的亲和力是常规稻的2.4倍，其籽粒中镉的含量是普通杂交稻的1倍多。而在添加了镉的土壤中，两种土壤中籽粒含镉量都明显增加，其中在乌栅土中，分别是未添加镉土壤的5—6倍 在酸性的红壤里，是未添加镉土壤的7—8倍。 　　潘根兴解释说，超级稻之所以镉污染超标更为严重，是因为它的根系发达，对于土壤中的镉具有明显的吸收趋势。 　　这样吃饭：就可以规避“骨痛病” 　　都说，镉污染超标，将会对人体的骨骼、肾脏造成危害，会发生“骨痛病”，造成肾脏无法正常工作，而且对镉的过多摄入，还会产生“颉颃作用”，妨碍吸收人体必不可少的微量元素——锌的吸收。 　　那么，市面上10%的在售大米镉污染超标，是不是意味着一日三餐吃饭，存在着很大的骨痛病的风险?对此潘根兴教授解释说，即便是在售大米中有10%镉污染超标，也还是微量的，短期的食用并不会给身体带来风险，市面上的在售大米总体来说仍然是安全的。 　　而食用的风险指的是那些饮食结构非常单一，吃饭多，吃菜、饮食中蛋白质少，而且长期只吃某个产地的单一的稻米品种，而如果这种稻米品种恰恰又是“镉超标”大米品种的话，就会有危害人体健康的风险，而这种风险一般来说又以“自种自食”镉污染土地上种植水稻的农民为更大。 　　而我们普通的老百姓，虽然无法从肉眼上来识别哪种大米镉污染超标，但是只要在购买大米的时候，多选择不同产地、不同品牌的稻米品种，同时广泛地摄取其他的营养物质，杂地取食，多吃一些海产品、豆业等含锌较高的产品，都可以降低患病的风险，而南方人则应该多搭配吃北方品种。 　　专家建议：超级稻应种在安全土壤上 　　由于超级稻经过多次杂交，具有优势基因，对于土壤中的各种”营养”吸收更加充分，这也使得超级稻对于镉污染的吸收更为严重，目前来看，还没有办法克服这一问题，而从目前来看，从保证粮食产量上来看，超级水稻是水稻种植的必然选择。 　　潘根兴认为，目前迫切需要加强的是：对杂交水稻进行筛选和育种 研制控制酸性土壤中镉的途径 并在生产上根据作物品种，安排合理的土壤布局，特别是镉吸收强的品种尽量不在酸性或红壤性水稻中种植。 　　重金属镉污染出现在市售的稻米中，存在潜在的食用安全，近期“稻米镉超标”的新闻引起了广泛的关注，并且在市民中引起了一定的恐慌。 　　在南京，市场上究竟有没有镉超标的大米?老百姓一日三餐吃饭是不是存在着“骨痛病”的风险?南京农业大学农业资源与环境研究所的潘根兴团队在几年前曾对中国多个县市的170多个市售稻米样品进行了随机的抽样调查，结果表明，在中国，抽查中的10%左右的市售大米出现镉超标，而南京的市场上同样也有镉超标的大米在出售。 　　不过，潘根兴教授指出普通市民也无需过度恐慌，只要科学吃米，我们市面上出售的大米仍然安全，可以合理地规避镉超标带来的吃饭风险。 　　中国大米污染不完全分布图 　　四川德阳地区 　　中国地质大学2008年研究显示，绵竹、什邡等地居民大米、小麦镉摄入量超标2倍至10倍。 　　贵州铜仁万山特区 　　中科院地球化学所2010年研究显示，成人通过稻米平均每天摄入汞49微克之多。 　　广西阳朔兴坪镇 　　多位村民疑似“骨痛病”初期症状。 　　广东大宝山矿区 　　中山大学2010年研究显示，21个水稻品种镉和铅超标率分别达100%和71%。 　　湘西凤凰铅锌矿区 　　中科院地理所2008年研究表明，稻米铅、砷污染严重。 　　湖南株洲马家河镇新马村 　　稻米镉污染主要来自一公里外的湘江。 　　辽宁李石开发区 　　辽宁石油化工大学2008年研究显示，水稻中铅含量超标。 　　浙江遂昌 　　浙江丽水卫生防疫站1987年研究显示，遂昌金矿附近污染区稻米镉含量严重超标。 　　江西大余钨矿区 　　江西有色地质4队1997年研究显示，水稻镉超标。 　　新闻背景：调查称中国多地10%大米镉超标

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据中科院宁波材料技术与工程研究所网站6月10日消息，为什么月球具有丰富的战略资源氦-3？氦-3在月球上是以什么形式储藏的？如何原位开采氦-3？最近研究发现月壤玻璃在捕获和保存氦-3气体中发挥了关键作用。氦-3作为氦（元素周期表中第二个元素）的一种同位素，在能源、科学研究等领域具有重要应用价值。比如，作为一种可控核聚变的燃料，氦-3核聚变产生的能量是开采所需能量的250倍，是铀-235核裂变反应（约为20）的12.5倍。100吨氦-3核聚变产生的能量即可供应全球使用1年，且氦-3核聚变过程无中子二次辐射危险，更加清洁和可控。另外，氦-3是获得极低温环境的关键制冷剂，是超导、量子计算、拓扑绝缘体等前沿研究领域的必需物质。然而，地球上氦元素主要是氦-4，氦-3储量只有0.5吨左右，远远无法满足现有需求。氦-3是太阳风的重要成分，月球由于常年受太阳风的辐照，储存了大量氦-3。但是为什么月球具有丰富的战略资源氦-3？氦-3在月球上是以什么形式储藏的？这些问题还没有明确的答案。探索月球资源，特别是氦-3的含量、分布和开采，已经成为当前国际深空探测的必然趋势和主要任务。因此，从20世纪末开始，全球掀起了新一轮的月球“淘金热”，使探月工程和科学研究达到新的高潮。但是如何原位、高效开采氦-3还是科学和技术难题。以往研究认为氦-3溶解在月壤颗粒中，提取氦-3受扩散速率限制，需要700℃以上的高温，不但耗能较高，而且速度慢，不利于在月球上原位开采。因此，探明月壤中氦-3的储藏形式，对未来认识月球是如何捕获氦-3，如何开发利用氦-3资源至关重要。由嫦娥五號採集的月球樣品（月壤）近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所、航天五院钱学森实验室、中国科学院物理研究所和南京大学等联合团队，对嫦娥五号月壤颗粒中的氦原子进行了探测和研究。发现月壤中钛铁矿颗粒表面都存在一层非晶玻璃。研究人员通过高分辨透射电镜结合电子能量损失谱法，在玻璃层中观测到了大量的氦气泡，直径大约为5～25nm，且大部分气泡都位于玻璃层与晶体的界面附近。而在颗粒内部晶体中，基本没有氦气泡。鉴于氦在钛铁矿中的高溶解度，研究人员认为氦原子首先由太阳风注入钛铁矿晶格中，之后在晶格的沟道扩散效应下，氦会逐渐释放出来。而表层玻璃具有原子无序堆积结构，限制了氦原子的释放，被捕获并逐渐储存起来，形成了气泡。玻璃态材料特殊的无序原子堆积结构具有极高的稳定性，比如玻璃态琥珀可以将生物标本保存上亿年、氧化物玻璃可以将核废料储存上千年。这项工作表明钛铁矿玻璃也具有极高的稳定性，在月球上捕获并保存了丰富的氦-3资源。工作表明，通过机械破碎方法有望在常温下提取气泡形式储存的氦-3，不需要加热至高温。而且，钛铁矿具有弱磁性，可以通过磁筛选与其他月壤颗粒分开，便于在月球上原位开采。通过进一步计算，研究人员发现气泡中的氦气原子的数密度达到50-192 He/nm3，具有极高的压力。根据月球上钛铁矿总量估算，以气泡形式储藏的氦-3总量或高达26万吨，如果全部用于核聚变，可以满足全球2600年的能源需求。这些结果不但为月球上氦-3的富集机理提供了新的见解，也为未来月球氦-3的原位开采利用奠定了理论基础，对探寻月球资源的有效利用路径具有重要意义。该工作以“Taking advantage of glass: Capturing and retaining of the helium gas on the moon”为题发表在《材料未来》期刊（Materials Futures，DOI:10.1088/2752-5724/ac74af）。本工作由中科院物理所汪卫华院士、航天五院杨孟飞院士、南京大学邹志刚院士领衔的月壤物性研究及综合利用项目团队完成，月壤样品编号CE5C0400。中科院宁波材料所王军强研究员、霍军涛研究员、许巍副研究员和中科院物理所白海洋研究员为共同通讯作者。中科院宁波材料所李傲、陈霄、宋丽建博士和陈国新博士为共同第一作者。图1、（a）EDS显微图，一颗形似康乃馨花的月壤钛铁矿颗粒（花托部分）和粘接的胶结物质（花冠）；（b）透射电镜下观测到的一个氦气泡的放大图，红色为Fe元素分布情况；（c）月壤钛铁矿表面形成了玻璃层，氦气泡主要在玻璃层中；（d）图（c）中不同位置的电子能量损失谱曲线。 图源：中科院宁波材料技术与工程研究所（中科院磁性材料与器件重点实验室 王军强）