激光诱导荧光探测气溶胶装置的研制及实验研究

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近年来,全球范围内的传染病、雾霾污染、大气环境污染、生物恐怖袭击等严重威胁着人类的正常生活,这些污染都与生物气溶胶息息相关。因此,快速、准确的实现对有害生物气溶胶的实时监测具有重要意义。本文基于激光诱导荧光的原理,设计并搭建了一套探测生物气溶胶的装置,展开对于生物质本征荧光物质核黄素与还原型辅酶I(NADH)的研究,研究了包括温度、浓度、激光能量等在内的各种因素对荧光光谱造成的影响,并最终给出了一套激光诱导荧光激光雷达的遥测方案,为进一步实现利用激光诱导荧光技术探测气溶胶提供理论基础。本文主要工作内容和研究如下:1.搭建一套利用激光诱导荧光原理探测生物气溶胶的装置,并利用核黄素、还原型辅酶I(NADH)、罗丹明B三种典型的荧光物质实现对系统性能的检测,成功获得核黄素、NADH、罗丹明B的荧光光谱图。2.利用该装置,研究影响核黄素和NADH荧光光谱强度的各种因素。这些因素包括浓度、激光能量、溶剂类型、PH值、温度等,初步得到这些因素与荧光光谱强度之间的关系,同时得到系统的检测极限。最后,得到以核黄素为溶质制备的气溶胶的荧光光谱图,并研究了气溶胶粒子粒径与荧光强度的关系。3.给出激光诱导荧光激光雷达的总体设计方案,包括激光器、望远镜、光电探测器、分光元件等主要元件的选型。对系统进行模拟分析,讨论激光单脉冲强度、望远镜接收视场角等对信噪比的影响,模拟出最远探测距离和最低探测浓度。最后分析了噪声的来源与降噪的措施。
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