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带你揭开中科院安光所红外光谱仪的神秘面纱

百科知识中国仪表网2015年11月18日 14:44人气:8434

  【中国仪表网 百科知识】“将未知化合物的红外光谱与标准库的红外光谱进行比对,就可以迅速判定未知物的成分含量。”日前,中国科学院安徽光学精密机械研究所(以下简称安光所)环境光学中心红外光谱技术研究团队的负责人徐亮研究员表示。
  

  十年来,在中国工程院院士刘文清的指导下,他们专注于红外光谱分析技术和红外光谱仪器开发研究,所研制的系列红外光谱分析系统在国家重大活动、灰霾治理、新农村建设等领域大显身手。
  
  开发国产红外光谱仪器
  
  早在2005年,红外光谱技术研究团队就开始进行红外光谱算法研究,开发了基于非线性最小二乘拟合的红外光谱定量分析方法,并建立起包含有393种组份的标准吸收数据库。
  
  红外光谱技术研究团队研制的分析算法,为国际知名光谱仪器厂商提供多组份气体浓度定量分析软件模块,并在环境监测领域进行推广应用,取得了良好的经济和社会效益。在与国外公司的合作过程中,团队也发现进口红外光谱分析仪器不仅价格高昂,还要受制于人。
  
  2007年,红外光谱技术研究团队在国家高技术研究发展计划(863计划)“大气多组分污染物及其时空分布连续自动监测技术与设备”项目的支持下,通过自主研制扫摆式傅立叶变换红外干涉仪系统,相继集成开发了抽取式ftir(傅立叶变换红外光谱)监测系统、开放光路式ftir监测系统和大气污染多组分排放通量sof-ftir快速遥测系统。
  
  该项目负责人高闽光研究员表示:“我们开发的扫摆式傅立叶红外干涉仪系统打破了国际技术垄断,提升了我国分析仪器行业的自主开发水平。”
  
  随后,2010年,红外光谱技术研究团队在中科院知识创新工程重要方向性项目(上海高等研究院承担)协作课题的支持下,开发了危险化学品泄漏现场扫描成像红外遥测系统。2011年,他们又在“十二五”科技支撑项目“村镇环境监测与景观建设关键技术研究”的支持下,研制开发了便携式傅立叶红外多组分气体分析仪。
  
  2013年,红外光谱技术研究团队作为第一技术支撑单位,获得国家重大科学仪器设备开发专项“高性能傅立叶变换红外光谱分析仪器开发和应用”项目资助。日前,该专项已经顺利通过科技部组织的中期评估检查,并获得现场评估专家的高度评价。
  
  该专项技术负责人徐亮介绍:“该红外光谱分析仪器的分辨率、信噪比等主要性能指标均优于国外同类仪器,该项目的研制标志着国产光谱仪器性能达到国际先进水平。”
  
  从安光所获悉,在该光谱仪研制的基础上,科研团队还开发了四种典型应用:在气象探测应用领域中,实现了对大气中二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等关键温室气体的高灵敏在线监测;在污染源排放监测应用中,实现了超低排放的10余种高温烟气连续自动在线监测;在中药生产过程分析应用中,实现了银杏总黄酮和银杏总内酯以及水分含量的快速评价;在药品快速检验应用中,实现了典型药片、胶囊等药品的真伪识别。
  
  服务国家重大活动
  
  据徐亮介绍,2008年,为保障北京奥运期间大气环境质量,红外光谱技术研究团队自主研发的抽取式ftir监测系统和开放光路式ftir监测系统,分别在首都机场和燕山石化系统监测了北京及周边地区大气环境质量,并为“奥运空气质量日报”的发布提供了翔实的数据,这些科学、翔实的数据为我国政府制定控制措施改善大气环境提供了有力的数据支撑,为我国政府兑现关于奥运空气质量的承诺提供了重要科技保障。
  
  除此之外,他们研发的抽取式ftir监测系统、开放光路ftir监测系统和大气污染多组分排放通量sof-ftir车载遥测系统,先后在上海世博会、广州亚运会、南京青奥会以及2015年抗战纪念日阅兵等重大国际活动期间得到应用。
  
  参与新农村建设
  
  今年,红外光谱技术研究团队研制的便携式傅立叶红外多组分气体分析仪参与了“十二五”农村领域国家科技计划课题“村镇环境监测与景观建设关键技术研究”,并分别在湖南长沙和江苏常熟开展了示范应用。
  
  高闽光指出,该分析仪可对农村施放氮肥、畜牧养殖、不完全燃烧的炊烟方式、燃烧秸秆等形成的二氧化氮、氨气、甲烷、一氧化碳、pm2.5颗粒物等以及村镇城镇化转型过程中可能排放的甲醛、二氧化硫等进行实时监测,为农村向城镇化转型、过程评估提供监测手段。
  
  数据显示,改革开放以来,我国城镇化率由1978年的17.9%提高到了2011年的51.3%。经过30多年的发展,我国城镇规模不断扩大,村镇基础设施和公共服务设施水平有所提升,农村生产和生活环境有了一定的改善。
  
  村镇建设科技发展“十二五”专项规划指出,与发达国家注重推动城乡协调发展、保护传承村镇传统文化与资源的后城镇化发展模式相比,我国村镇建设科技支撑能力依然十分薄弱,特别是适应不同地域村镇建设和农民实际需求的先进适用技术供给明显不足,严重制约我国新农村建设和城镇化健康发展。
  
  如今,红外光谱技术研究团队正在积极开展批量试制、面向实际应用,为客户提供最优质的国产光谱仪器。徐亮说:“我们团队最大愿景就是打破国际技术垄断、提高国产分析仪器自主开发水平,为国家科技梦的实现添砖加瓦。”
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