诊断射量仪

一、前言作为物质存在的第四种状态的等离子体通常由电子、离子和处于基态以及各种激发态的原子、分子等中性粒子组成。等离子体中带电离子间库伦相互作用的长程特性，是带电粒子组分的运动状态对等离子体特性的影响起决定性作用，其中的电子是等离子体与电磁波作用过程中最重要的能量与动量传递粒子，因此，等离子体中最重要的基本物理参数是电子密度及其分布以及描述电子能量分布的函数以及相应的电子温度。而对于中高气压环境下产生的非热低温等离子体来说，等离子体中的主要组分是处于各种激发态的中性粒子，此时除了带电粒子外，中性粒子的分布和所处状态对等离子体电离过程和稳定性控制也起着非常重要的作用，尤其是各种长寿命亚稳态离子的激发。为了可以充分描述等离子体的状态，在实验上不仅要对带电粒子的分布和运动状态进行诊断，如电子温度、电子密度、电离温度等参数，还需要对等离子体中的中性粒子进行必要的实验测量，来获得有关物种的产生、能量分布以及各个激发态布居数分布等信息，如气体温度、转动温度、振动温度、激发温度等参数。基于这种要求，结合相关学科的各种技术形成了一个专门针对等离子体开展诊断研究的技术门类，如对等离子体中电子组分的诊断技术有朗缪尔探针法（Langmuir Probe），干涉度量法(Interferometer)，全息法(Holographic Method)，汤姆逊散射法(Thomason Scattering, TS)，发射光谱法(Optical Emmission Spectroscopy, OES)等，对离子组分的光谱诊断技术有光腔衰减震荡(Cavity Ring-Down Spectroscopy, CRDS)和发射光谱法(OES)，而对中性粒子的光谱诊断技术包括了吸收光谱法(Absorption Spectroscopy, AS)，发射光谱法(OES)，单光子或者双光子激光诱导荧光(Laser Induced Fluorescence, LIF)等。二、汤姆逊散射（Thomson Scattering）基于激光技术发展起来的汤姆逊散射诊断原本用于高温聚变等离子体的测量，借助激光技术和光电探测技术的突飞猛进，汤姆逊散射在近年也大量应用于低温等离子体的密度和电子温度的测量。汤姆逊散射具有空间分辨率高（局域测量），测量值稳定可靠等优点。测量的物理量：电子温度：下限0.1e密度：下限1019m-3.图1. 汤姆逊散射分析系统结构示意图2.1、激光束在等离子体中的束斑大小（束径DLP）激光束经过透镜聚焦，等离子体应该位于透镜的焦点，以达到激光束在等离子体中有最小的束径，最高的功率密度。DLP = f´ q其中f是聚焦透镜的焦距，q是激光束发散角，考虑各种综合因素，实际束径是上述公式的2倍左右。假设使用f=1000mm的聚焦透镜和q=0.5mrad的激光束，DLP大约是1mm。2.2、收集光学系统的光纤的像斑（fP）与等离子体中激光束径DLP的匹配为了有效的收集激光束上的散射光子，光纤的像斑fP应该完全覆盖激光的束径。理想情况是光纤的像斑与DLP尺寸完全相同，并且二者完全重合，这样激光的散射光最大，同时背景非散射光最小。但是考虑到实际的准直的难度，这样的理想条件在有限的资金投入下很难实现。建议fP是DLP的两倍，既能有效的收集散射光子，也能比较容易准直。如果DLP =1mm, fP =2mm是比较合适的。2.3、光纤的芯径、布局和光谱仪以及ICCD的选择汤姆逊散射谱线展宽与温度的关系如下：汤姆逊散射角度 Theta=90度；me是电子质量，c是光速，kB是玻尔兹曼常数，公式右边分母下面：是激光的波长 532nm；分子是谱线展宽，不过是1/e展宽因此汤姆逊散射光谱的半高宽△λ1/e（nm）与等离子体温度Te（ev）的关系可以简化为△λ1/e=1.487×Te1/2Te eV0.10.20.30.4124510△λ1/e nm0.470.530.810.941.492.102.973.324.70表1. 电子温度与汤姆逊散射谱半高宽对应值在光谱仪没有入射狭缝或者入射狭缝宽度超过光纤的芯径的情况下，光纤的芯径实际决定了谱仪的实际分辨率（仪器展宽）：△λof = fof ´ LSPfof是光纤的芯径，LSP是谱仪的倒线色散率。针对于此应用，可以考虑选择两款光谱仪，分别是：1、Zolix 北京卓立汉光仪器有限公司的Omni系列 750mm的谱仪，如果使用1200l/mm的光栅，LSP = 1nm/mm。测量电子温度的原则是仪器展宽应该与最低温度的展宽相当，才能有效的测量到最低温度。2、选用207（670mm焦距）光谱仪，在搭配1200l/mm光栅的情况下，LSP=1.24nm/mm，可以满足要求。同时可以考虑搭配1800l/mm光栅，这样的话可以兼容高电子温度和低电子温度的同时测量，以及同时兼顾高分辨和宽光谱。原则上，使用芯径400mm的光纤，△λof=0.4-0.48nm，完全符合0.1eV的测量要求。但是还是建议谱仪安装入射狭缝，靠狭缝来控制分辨率，不仅确保0.1 eV的测量要求，还能实现更低的温度测量。同时在调试阶段，靠狭缝来控制通光量，以免532nm的激光杂散光太强，对ICCD造成破坏。另一方面ICCD的尺寸决定了光纤的排布数量。光纤数量越多，对汤姆逊散射这种微弱光测量是越有利的。在信号很弱的时候，可以把几道合成一道使用，以增加信噪比，提高信号质量。因此在波长覆盖范围（CCD的横向尺寸）满足要求的情况下，ICCD的纵向尺寸应该尽量大一些，以便容纳更多的光纤。选用iStar 334T探测器，这款CCD的尺寸是13.3 ´ 13.3 mm，对焦距目前的光谱仪无论是Omni-750还是207在搭配1200l/mm光栅的情况下，波长覆盖范围是13nm左右，同时纵向13.3mm，容纳的光纤数量也更多，可以做更多的多道光谱。如果已有更大面阵的CCDsCMOS或高速相机，可以考虑使用Zolix 卓立汉光的IIM系列镜头耦合像增强模组与之配合，达到类似ICCD的功能和效果，同时获得更大的相机选取自由度；IIM 内部可以选择25mm 尺寸的增强器，1：1耦合到CCD, 可以获得更大的成像面，双层增强器也可以获得更高的增益；光纤的布局是一字型密集排布，在13mm的长度内，尽量的密布尽可能多的光纤。同时光纤应该严格排列在一条直线上，整排光纤的偏心距小于20mm。2.4、收集透镜的选择等离子体中心到透镜的距离L和光纤的芯径，及像斑决定了收集透镜的焦距。举例如下：如果像斑要求是fP =2mm，光纤芯径400mm, 则物像比是4，如果L=320mm, 则透镜的焦距就是320/4=80mm。同时如果观测的等离子体范围是50mm，那光纤一字排开的范围就是50mm/4=12.5mm。这个宽度和连接谱仪一侧的光纤束的尺寸很接近了，连接收集透镜一侧光纤也应该是密集排布，这样两端容纳的光纤数量就是匹配的。2.5、瑞利散射的滤除与使用瑞利散射信号通常也可以用来测试重粒子的相关信息比如中性原子。但是相比于瑞利散射法来说，作为弹性散射的汤姆逊散射法更多用于自由电子的测试。和离子与原子相比，由于自由电子的速度更快，质量更轻，因此具备更宽的光谱展宽。比较强的杂散光信号与更强的瑞利散射信号则可以通过例如布儒斯特窗、笼式结构或者黑丝挡板的方式滤除掉。图2 滤除瑞利散射的笼式结构示意光路因此在实际的测试过程中，如何合理地使用这些信号为等离子体诊断服务，则是另一个相关的话题。如图3[1]所示，为实际测试过程中得到的瑞利与汤姆逊散射信号如图4[2]所示，为实际测试过程中得到的滤除瑞利散射后的汤姆逊散射信号图3 包含瑞利散射与汤姆逊散射的实测信号图4 滤除瑞利散射后的汤姆逊信号2.6其他附属部件光电倍增管谱仪第二出射口配宽度可调的狭缝三维调整光学支架，用以调节镜头的方位和方向三、整体解决方案汇总推荐根据用户需求，一般推荐的配置如下：光谱仪：Zolix 北京卓立汉光仪器有限公司的Omni-500I 或750i光谱仪搭配1200l/mm和1800l/mm的全息光栅高光通量光谱仪，搭配120*140mm 或110*110mm 的大尺寸，高分辨率的1200l/mm光栅和1800l/mm光栅探测器：ICCD, 18mm 增强器，13*13mm 探测面；Zolix卓立汉光 公司的IIM-A系列 镜头耦合像增强模组，配合更大面阵的CCD或sCMOS相机， 18mm或25mm 的大面积增强器，灵活的CCD 相机选择； DG645数字延迟脉冲发生器：用于系统触发控制标准A光源，用于系统强度校准其他的配件：包括多道光纤，收集光路，可以后续一并考虑，先购买标准部件参考文献[1] Yong WANG, Cong LI, Jielin SHI, et al. Measurement of electron density and electron temperature of a cascaded arc plasma using laser Thomson scattering compared to an optical emission spectroscopic approach[J]. Plasma Sci. Technol. 19 (2017) 115403 (8pp) [2] Ma P, Su M, Cao S, et al. Influence of heating effect in Thomson scattering diagnosis of laser-produced plasmas in air[J]. Plasma Science and Technology, 2020.

日本JFE川铁测量仪MK-220便携式振动诊断仪MK220便携式振动诊断仪MK-220的特点■自动诊断　全自动诊断，对于初学者来说也很安全■双操作系统　同时支持触摸屏和平板按键输入■2路显示屏　可垂直、水平显示切换，显示各种图形，方便查看。■自动检测转速　还支持变速设备的诊断■最小分辨率为0.00078Hz的高分辨率FFT　可对异常原因进行高级分析任何人都可以轻松使用的设备诊断工具。具有“自动诊断”功能的现场支持工具。它分析旋转机械振动的原因，并具有自动诊断功能，为维护操作提供有力的支持。便携式振动诊断仪MK-220规格振动测量单元规格输入信号振动拾取信号1路测量模式测量频率范围（初始值）测量范围测量模式测量频率范围（初始值）测量范围加速 ACC（TH、OA）5～20kHz500 m/s 2 0-P(1m/s 2 ≒0.1G) *1加速 ACC (OA)1k～20kHz加速 ACC（峰值）1k～20kHz加速 ACC (ENV)1k～20kHz速度VEL5-1kHz500毫米/秒0-P *1位移显示5-1kHz5000μmP-P频率滤波器测量模式高通滤波器低通滤波器加速 ACC（TH、OA）5、10、15、20、100、200、500、1k、2k、5k、10k、15k、20kHz1k、2k、5k、10k、15k、20kHz加速 ACC (OA)加速 ACC（峰值）加速 ACC (ENV)速度VEL5、10、15、20、100、200、500、1kHz100、200、250、500、1k、2kHz位移显示100、200、250、500、1kHz动态范围88分贝以上分析频率范围10、20、50、100、200、500、1k、2k、5k、10k、20kHz（满频）窗函数矩形、嗡嗡声、亨宁式、平顶解决分析频率范围 1/100、1/200、1/400、1/800、1/1600、1/3200、1/6400、1/12800*可显示 1 G、cm/s一般规格展示带背光的 TFT 彩色液晶显示屏外部存储器1GB SD 卡（存储在卡槽中）主电源充电电池组（锂离子充电电池）连续工作时间2 小时或以上 *安装两块充电电池时为 5 小时或以上充电时间15小时以内 *使用快速充电器（选购件）时：约3小时车身防护结构防尘防水结构（IP65）工作温度限制0至50℃（含水量低于40℃ 85%RH，非凝结）储存温度范围-10~60℃（含水率40℃ 85%RH以下，无凝结）外形尺寸85(宽)×30(深)×155(高)毫米大量的约 380 克（安装 2 个充电电池组）

一．叶片营养诊断仪用途植物养分测定仪可以即时测量植物的叶绿素相对含量（单位 SPAD）或绿色程度、氮含量、叶面湿度、叶面温度，从而了解植物真实的硝基需求量并且了解土壤硝基的缺乏程度或是否过多地施加了氮肥。可以通过此款仪器来 增加氮肥的利用率，并可保护环境。可广泛应用于农林相关科研单位和高校对植物生理指标的研究和农业生产的指导。二．叶片营养诊断仪技术指标1．检测项目：叶绿素含量、氮含量、叶面温度、叶面湿度2.测量范围 叶绿素：0.0-99.99SPAD 氮含量：0.0-99.99mg/g 叶面湿度：0.0-99.9RH% 叶面温度：-10-99.9℃3．测量面积：2mm*3mm4．测量精度 叶绿素：±1.0 SPAD单位以内 (室温下，SPAD值介于0-50) 氮含量： ±5% 叶面湿度：±5% 叶面温度：±0.5℃5．重复性 叶绿素：±0.3 SPAD单位以内 (SPAD值介于0-50) 氮含量：±0.5mg/g 叶面湿度：±0.5RH% 叶面温度：±0.2℃6．测量时间间隔：小于0.8秒7．数据存储：16GB 可根据用户需求进行分组存储8．电源：4.2V可充电锂电池9．电池容量：3000mah10．重量：230g11．工作及存储环境：-10℃~50℃ ≤85%相对湿度三．叶片营养诊断仪功能特点1.快速无损植物活体检测，测量时只需将叶片插入即可，不需要采摘叶片，不影响作物正常生长，可以在作物生长过程中全程对叶片进行监测，从而得到更科学的分析结果2.测量精度高(精度：± 1.0 SPAD，重复性：±0.3 SPAD) ，，内置防强光干扰系统3.叶片营养诊断仪一次操作可同时测定所有参数，叶绿素、氮含量、叶面温度、叶面湿度四种参数同一屏幕同时显示，且可同时储存4.16GB大存储空间，数据可进行分组存储、查看、导出5.多功能USB接口，可实现数据导出与充电功能，可将仪器与电脑直接联机，数据导出无需上位机软件，还可选择使用内存卡直接导出数据，操作简单方便6.数据浏览：可在仪器上浏览历史数据及删除异常数据7.高对比度LCD显示屏，强光下也可清晰显示数据8.低功耗模式设计，内置大容量锂离子充电电池，具有防过充功能，节能环保并方便进行户外操作9.叶片营养诊断仪内置中英文双语显示，一键切换，无缝对接10.标准配置： 主机、充电器、USB数据线、内存卡、读卡器、便携铝箱，合格证、说明书等叶片营养诊断仪用途和意义：植物氮素含量、叶绿素和叶片温度是植物生长的重要营养和生理参数，是反映植物生命体征的重要参数。也是进行植物施肥和灌溉的重要依据。叶绿素仪下雨天也可以进行检测，仪器防水，用过后只需用干软布擦净，但注意机器不能浸泡在水中或用水洗，避免因水的进入而导致仪器里面的一些功能破坏，不要拆卸仪器，仪器本身里面的装置比较繁琐，拆卸之后有可能会出现无法还原，同时不要放在高温高湿条件下，应与一些干燥剂放在一起。仪器使用之后要记得关机，免长期开机导致低电量自动关机，使数据丢失。仪器应用越来越广泛，利用叶绿素测定仪开展的研究项目也是越来越多，涉及的品种也越来越广，在生产的过程中，常常是使用叶绿素仪来判断作物的氮素营养，通过营养条件优化来为健康作物生长创造条件，得到高质量的大丰收。氮素含量一般情况下直接反应作物的健康情况，生长状态、了解植物真实的硝基需求量和土壤硝基的缺乏程度或是否过多地施加了氮肥，广泛应用于氮肥管理，除草剂应用，叶片衰老，环境胁迫等研究，叶绿素测量仪在农业种植过程中有很大的意义。叶 绿素含量的测定结果是SPAD值，是叶片在两种波长650nm 和940nm，叶片传输光的数量进行比值计算，来确定叶片当前叶绿素的相对数量（两种波长范围内的透光系数来确定叶片当前叶绿素的相对数量 ），SPAD值与叶绿素之间成正比关系，因此SPAD值往往间接地可代表叶绿素值，从而可以评估植物健康状况、生长状态，因而在农业中，时常使用叶绿素计 来进行对植物叶绿素含量进行检测，以此来进行指导氮肥的施用量，因而在农业种植过程中使用叶绿素计来进行指导氮元素含量的施肥，同时在很多植物中，以此来 进行判断植物的抗逆性。叶温常用来表示植物的体温状况，植物叶片中所有的化学反应,都受叶片温度的影响，在植物生理活动的分析中经常用到。叶温与 气温的差值，可以表明植物的缺水情况或受旱程度。因为当水分供应充足时，植物蒸腾正常，蒸腾耗热可以降低植物体温，这时叶温比气温低；反之受旱时，植物体温上升，可高于当时的气温。