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基因与药物共运输的PLGA超声纳米泡的抗肿瘤作用及超声成像研究.pdf75页
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UDC 学 位 论 文 基因与药物共运输的PLGA 超声纳米泡的 抗肿瘤作用及超声成像研究 （题名和副题名） 邓 力 蔚 （作者姓名） 指导教师 刘 贻 尧 教 授 电子科技大学 成 都 （姓名、职称、单位名称） 申请学位级别
硕士 学科专业 生物化学与分子生物学 提交论文日期
论文答辩日期
学位授予单位和日期 电子科技大学 2014.6 答辩委员会主席 评阅人 注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。 Anti-cancer and ultrasound imaging of PLGA
ultrasound nanobubbles with co-delivery of gene and drugs A Master Dissertation Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Biochemistry and Molecular Biology Author: Deng Li Wei Advisor : Prof. Liu Yi Yao School: School of Life Science and Technology 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作
及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方
外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为
获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与
我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的
说明并表示谢意。 作者签名： 日期：
日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文
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“心肌肥厚预适应”现象的实验证明
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FOXO3a在As2O3促进大肠癌SW620细胞凋亡和抑制干细胞标记物表达中的作用
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本文在两台化学计量比GDI 汽油机上研究了发动机负荷、三效催化器(TWC)、过量空气系数、点火时刻等对微粒质量和数量排放特性的影响。研究结果表明,随着负荷增加,微粒质量和数量排放增加,尤其在满负荷工况下,由于混合气加浓,微粒排放会大幅增加；由于TWC 可以降低未燃碳氢,因此TWC后微粒物中的可溶有机成分(SOF)和核态微粒数量明显降低；随着过量空气系数的增加和点火时刻的推迟,GDI 汽油机微粒排放呈减少趋势；GDI 汽油机的核态微粒粒径范围为5～30NM,峰值粒径在10～20NM之间,积聚态微粒粒径范围为20～200NM,峰值粒径在50～70NM 之间,负荷、TWC、过量空气系数和点火角对微粒粒径范围的影响很小。
本研究首要目的在于找出对Betagauge量测结果有所影响之环境因子、或本身设计缺失,并将之干扰定量化,作为往后Betagauge改良之依据.实验以自制的Betagauge收集微粒于滤纸上,以辐射侦测器记录贝他射线穿过滤纸后强度.同时以APS、SMPS监测微粒粒径分布,TEOM与人工滤纸收集法监测微粒质量浓度.实验项目包括微粒粒径、环境温度、滤纸定位、粒径分径器测试等.结果发现细微粒所造成贝他射线递减较粗微粒显著.将Betagauge与TEOM量测比较,一般以Betagauge读值较高.在不加热的状态之下,Betagauge在相对湿度超过75℅时,质量衰减系数增加.射源强度均匀度发现于射源边际区域强度明显下降.
本研究首要目的在于找出对Beta gauge量测结果有所影响之环境因子、或本身设计缺失,并将之干扰定量化,作为往后Beta gauge改良之依据.实验以自制的Beta gauge收集微粒于滤纸上,以辐射侦测器记录贝他射线穿过滤纸后强度.同时以APS、SMPS监测微粒粒径分布,TEOM与人工滤纸收集法监测微粒质量浓度.实验项目包括微粒粒径、环境温度、滤纸定位、粒径分径器测试等.结果发现细微粒所造成贝他射线递减较粗微粒显著.将Beta gauge与TEOM量测比较,一般以Beta gauge读值较高.在不加热的状态之下,Beta gauge在相对湿度超过75℅时,质量衰减系数增加.射源强度均匀度发现于射源边际区域强度明显下降.
该课题为南宁市大气环境区划和管理提供科学依据。污染源调查细致、精确、可靠，在国内尚属少见；大气扩散参数随高度变化规律研究，在国内城市环境研究中尚属首次；气溶胶特征和总悬浮微粒径来源研究更为突出。在煤烟型城市大气环境容量、规划及对策研究中达到国际先进水平。
本文通过对秦始皇兵马俑博物馆铜车马展厅和一号坑室内采集的冬季大气悬浮颗粒物进行单颗粒分析,评价了在具有不同通风条件的两个展厅中,游客数量对大气悬浮颗粒物的影响.研究中采用配备能谱的扫描电子显微镜对单颗粒进行了形貌和元素组成分析,以判断室内悬浮颗粒的来源和化学组成差异,同时监测了两个展厅室内的微环境变化.结果显示,在铜车马展厅室内悬浮颗粒的昼夜质量浓度之比(1.30-3.12),明显高于同期的一号坑(0.96-2.59)和室外(0.68-1.79),表明在铜车马展厅游客数量对颗粒物质量浓度的贡献大于在一号坑内.室内、外对比的结果表明,悬浮颗粒物的质量浓度、粒径分布和颗粒类型等特性,在配备了机械通风设备的铜车马展厅中受游客数量的影响较大,而在自然通风为主的一号坑中,通风条件则成为决定因素.颗粒物组成分析显示博物馆冬季的室内悬浮颗粒主要由黄土中的矿物颗粒、烟炱等低原子序数的颗粒、硫酸盐、燃煤飞灰和生物质颗粒组成.除烟炱和铝硅酸盐会造成对文物的脏污外,随着温湿度的波动,硫酸钙的结晶、溶解、渗透和再结晶作用都会产生应力,导致兵马俑表面的风化.
柴油机hcci(均质充量压燃)燃烧虽然可以大幅度降低微粒质量，但排放中仍然存在大量对人体危害更大的纳米微粒，因此，开展柴油hcci燃烧微粒的生成及特性研究具有重要的理论意义和实用价值。本文在配有全气缸取样系统的高压共轨直喷式柴油机上，利用燃油早喷和多次喷射技术实现了柴油机hcci燃烧，并对燃烧过程中的混合气和排气中的微粒进行了采样。利用电子低压冲击仪(elpi)，测量了hcci燃烧过程和尾气中微粒的粒数、粒径等分布规律。运用imagej，digital micrograph等图像处理软件，深入分析了电镜拍摄的微粒tem图片，研究了hcci微粒的微观形态、形貌。研究结果表明：(1)在实验的工况范围内，随着hcci燃烧过程的进行，微粒质量和粒数浓度呈递减的分布规律；当轨压增加时，燃烧过程中微粒质量和粒数浓度整体上呈下降趋势，而发动机转速和egr对其影响不大。(2)hcci燃烧微粒粒数、粒径呈对数正态分布，粒数浓度最大值大约出现在粒径118nm～310nm之间。燃烧初期，浓度最大值出现在粒径200nm附近，而燃烧末期，浓度最大值出现在粒径118nm附近。(3)和传统燃烧相似，hcci燃烧微粒呈现两种形态，一种是由基本碳粒子凝结而成的典型微粒，另一种是富含金属和少量非金属元素的非典型微粒。典型微粒随燃烧的进行有一定的变化规律，非典型微粒没有明显变化。(4)与传统燃烧相比，hcci燃烧初期，微粒表面附着大量sof，随着燃烧进行，表面sof逐渐减少。到燃烧后期微粒表面形貌呈现与常规燃烧相类似的特征。(5)hcci燃烧中基本碳粒子平均粒径随着燃烧进行由23nm减小到14nm。在燃烧过程中，基本碳粒子层间距逐渐减小，由0.42nm减小到0.37nm；同时发现单碳颗粒由中心到外部碳层间距呈逐渐减小趋势。关键词：hcci，全气缸取样，缸内微粒，理化特性，粒数和粒径
燃煤和垃圾焚烧过程中产生的亚微米颗粒物粒径较小且富集了大量的重金属元素，对自然环境和人体健康有着严重的危害，因此了解亚微米颗粒在燃烧过程中的生成、长大机理，以及如何有效的抑制其排放是目前亟待解决的问题。亚微米颗粒的形成一般经历了蒸发、成核、冷凝以及颗粒间的布朗凝并过程。在上述经历中，颗粒间的凝并过程对亚微米颗粒的长大起着极为重要的作用。
本文在总结了有关亚微米颗粒物成核、冷凝、布朗凝并过程的研究进展和相关数学模型之后，将以合理的对数正态分布假设为基础，运用矩方法(moment method)重点分析燃煤气氛下布朗凝并过程对亚微米颗粒尺寸分布的影响，随后将计算的颗粒场与实际燃煤过程结合，讨论流场、温度场的特性对颗粒尺寸分布的影响。燃煤过程产生的颗粒通常呈典型的双峰分布，因此本文根据参与模态的不同，将凝并过程细分为同模态间的自身凝并和粗模态对细模态的捕集，使用矩方法的模拟结果表明：当细颗粒数浓度远大于粗颗粒时，颗粒间的自身凝并占主导地位；随着细颗粒数目的减少，粗颗粒的捕集效应变得相对明显。与单独的自身凝并相比，捕集过程的加入使得颗粒粒径减小，分布变窄，破坏了自保持特性。在分析影响凝并过程的因素时发现：初始颗粒的不均匀分布可增大布朗凝并速率，而且凝并过程对燃烧气氛如烟气密度、温度等有较强的依赖性。将矩方法和煤粉燃烧过程的通用数值模拟程序将结合，初步探讨了实际燃烧过程中颗粒物的演化过程及其尺寸分布模拟结果表明：煤粉火炬所在的温度较高的区域内亚微米颗粒数量浓度较大，随着炉膛高度增加，温度下降的同时，颗粒数目也逐渐减少，粒径则呈增大的趋势。高温区内的颗粒数浓度达到最大的同时，其质量浓度却处在较低值。同时发现颗粒在回流区内有较明显的富集现象。这说明在实际的炉膛燃烧过程中，流场的流动结构对亚微米颗粒凝并及其数密度分布具有重要的影响。
目前空气中悬浮颗业的测量国内主要采用取样法,这种方法很难用于在线连续监测.该文提出应用光散射理论对空气悬浮颗粒进行光不社数测量方法.可满足连续、自动、在线监测的需要.该文在MIE理论的基础上,通过对影响颗粒散射光能的颗粒粒径大小,测量角位置、测量立体角大小、测量区大小以及颗粒的折射光来测量颗粒粒径的方案.在理论分析的基础上,该文设计完成了基于侧向光散射法的测量装置,包括相应的光路、气路部分,并在信号处理上设计和制作了微弱信号放大、滤波、比较、分档、计数和显示的电子电路.
为满足日益苛刻的排放法规，仅凭机内净化措施来减少柴油机的微粒排放是极其困难的。另外，尽管机内净化技术使微粒物的质量排放总量得以削减，但微粒的个数却没有减少，而且生成了粒径更小的排放物。越来越多的研究表明，柴油车排放的小微粒对人体健康危害更大，而未来的法规很可能会对柴油机微粒物排放的数量进行限制。因此越来越多的国家关注机动车的小微粒排放，而微粒过滤器是未来解决小微粒排放问题的最有效措施之一。基于此点，本文围绕柴油机微粒过滤系统进行了如下研究：
1．柴油机微粒过滤器对柴油机微粒组分特性影响的研究。运用自行设计、制作的柴油机微粒取样器，对未安装过滤器、安装袋滤器、安装陶瓷过滤器三种情况下的柴油机排气微粒进行采集，分析柴油机工况对微粒组分特性的影响，以及微粒中可溶有机组分（sof-soluable organic fraction）中烷烃和芳香烃等成分的排放特性等。研究结果表明：在相同转速下微粒排放量随负荷的增加而增大。随着负荷的增加，微粒中sof的百分含量在逐渐减少，不可溶有机成分（iof-insoluble organic fraction）的百分含量在逐渐增加。sof的含量从低负荷时的15％到高负荷时的45％左右，其对微粒特性的影响不能忽略。微粒中可溶性有机物sof中正烷烃的总含量占到了70％～80％；支链烷烃的总含量在2％～22％之间；多环芳香烃的总含量在1％～13％之间。柴油机在不同运行工况下，其排出sof碳原子数分布稍有不同。另外，袋滤器过滤后微粒中sof的百分含量比陶瓷过滤器过滤后的略低；袋滤器过滤后微粒sof中各组分百分含量均在20％以下，各组分过滤比较均匀；陶瓷过滤器过滤后个别工况个别组分的相对含量达到近40％；袋滤器对多环芳香烃的过滤效率要高于陶瓷过滤器。综合来看，袋滤器是一种过滤效果较好的后处理装置。
2．柴油机排气微粒燃烧特性的分析研究。对采集的柴油机排气微粒，利用热重分析技术，研究了微粒在氧气浓度分别为10％、20％、30％，升温速率分别为10℃/min、20℃/min、30℃/min、40℃/min，微粒质量分别为>5mg、3．5mg～3mg、<1．5mg的燃烧性能。结果表明：微粒的燃烧明显分为挥发份析出（低温段）和固定碳（高温段）的燃烧两个阶段。低温段的失重占总失重的20％左右；高温段的失重占总失重的70％左右，说明微粒燃烧过程主要是固定碳的燃烧。氧气浓度较低的时候，燃烧需要较高的温度；反应温度较低的时候，需要较高的氧气含量。综合起来看，在氧浓度较低时，随着氧气浓度增大，燃烧性能呈现良好的趋势。但同时也表现出，氧气浓度为20％、30％时的情况比较接近，与氧气浓度为10％时的差距比较明显。说明提高空气中氧气浓度对微粒燃烧性能影响不大。另外研究还发现，当氧气浓度在20％、30％时的反应平均活化能为60kj/mol左右。目前采用燃油添加剂可以使微粒的活化能降低到这个数值，也就是说如果用空气或含氧量更高的气体来做燃烧反应气氛的话，可以满足过滤器被动再生时对微粒活化能的要求。
3．根据理想流体质点的声传播控制方程，建立了考虑流速、热传导和粘性时，微粒过滤器内的声传播控制方程。以此为基础，利用达西定律求解微粒过滤器相邻单元孔壁的压降，进而建立了微粒过滤器的传播常数和传递矩阵的计算模型。以此模型计算了发动机在特定工况下的插入损失，并和试验测量的数值进行了对比分析，验证了理论分析的正确性。
4．建立了微粒过滤器气体流动的三维数值模型。以k-ε紊流模型理论为基础，把过滤单元作为多孔介质，模拟了袋滤器内的排气流动特性，并用fluent软件进行求解。最后将数值计算值与试验值进行对比，验证了所建模型的正确性。计算结果表明：在袋滤器内部，压力是层层递减的，而在过滤单元处突然降低，说明过滤单元是产生压力损失的主要原因。另外，入口壁面附近也是产生压力损失比较集中的一个位置。袋滤器结构参数会影响整个袋滤器的压力损失。
5．设计了适用于固定式柴油机以及公交车等对场地要求不严的设备，利用袋滤器技术来控制微粒排放的固定式卸灰系统，解决了再生难的问题。
微生物是生态系统当中与人类联系最为紧密的组成部分:一方面微生物参与了发酵工程、医药工程等人类的生产生活，另一方面它们也与人体健康息息相关。同时大气中的微生物也是影响大气环境中的因素之一。它们既是大气气溶胶的重要组成部分，也在物质循环和气候变化过程中起着特殊的作用，所以大气中微生物的种类、含量等问题，特别是大尺度的分布状况越来越受到关注。　　
为了了解大气中微生物的时空分布特征，在第三次中国北极科学考察（8.9）和第26次中国南极科学考察（0.4）期间，根据大气中的总细菌、海源细菌、总真菌的特点，在沿途航线上设计了采样点。现场使用FA-1六级空气微生物采样器，采集了北冰洋、鄂霍次克海、日本海、中国黄海、中国东海、菲律宾海、珊瑚海、南大洋、南极洲内陆等地的大气微生物样品，并在原位进行微生物培养和统计分析。具体结果见下：　　
1.细菌的总含量变化较大，有些样品点没有检测出。最高达到919 CFU／M3(每立方米细菌菌落数)。其中，海洋源细菌含量变化从4 CFU／M3至276 CFU／M3。总体上来看大气微生物随纬度增加而减少，并且北半球多南半球少。这一特点在陆源微生物上表现的更加明显。　　
2.在粒径分布方面，最大的粒径大于8.2μM，最小的小于1.0μM。大粒径的微生物的区域变化与微生物总量基本一致，但是小粒径的微生物在高纬度地区减少速度比大粒径慢，所以比例有所上升。　　
3.选取了北冰洋两个采样点采集的样品，使用16S RDNA 技术对其中的微生物样品种类进行了鉴定，主要为BACILLUS属和DEINOCOCCUS属。在北极地区DEINOCOCCUS属微生物的含量比BACILLUS属多。　　
4.微生物含量分布具有明显的区域特点　　
（1）北冰洋海区微生物含量总体不高（平均102.47CFU／M3)且变化较大（变异系数1.73）；粒径方面小粒径偏多，在部分采样点，直径小于1.0μM的微生物比例高达50％。种类方面以厚壁的BACILLUS属中的四种（CIRCULAUS，FIRMUS，SUBTILIS和ALVEI）和有抗紫外特点的DEINOCOCCUS属中的两种（GRANDIS和 MURRAYI）数量最多。海冰融化区域(浮冰区）的微生物受海冰融化影响明显。　　
（2）西北太平洋海区微生物含量随温度变化明显，呈现南多北少的态势，这一区域靠近亚洲大陆，受陆源微生物影响较大。当主要受陆源气团影响时陆源微生物比例可以高达60％以上。粒径方面以粗颗粒的微生物占多数，纬度越低越明显。　　
（3）太平洋海区与南大洋海区海洋源微生物数量明显较高(60％-80％)，而且比例相对稳定(变异系数0.87)。含量上，太平洋海区（71 CFU／M3-147 CFU／M3）比南大洋海区略多（56 CFU／M3-112 CFU／M3）。　　
（4）在南极内陆微生物数量明显十分稀少，波动范围从2至24 CFU／M3。靠近海边时略多，深入南极内陆时各种粒径的大气微生物都十分稀少，粒径分布上呈现随机分布。　　
5．大气中微生物的含量与气象条件和气团运动有关气象条件对微生物的影响表现在温度、降水和紫外辐照方面。随着纬度的升高，采样点的温度逐渐降低，微生物的含量也呈现出逐渐减少的态势。降水对大气中微生物的影响，主要是雨水或雪的冲刷作用。紫外辐照在在高纬度区域有着较为明显的作用：一方面对紫外辐照有一定耐受力的物种（DEINOCOCCU、BACILLUS等）以及休眠的孢子所占比例增加，另一方面在海盐或是雪粒中的小粒径微生物的比例有所增加。气团运动对大气微生物的影响明显。源自大陆的气团使得一些采样点的大气微生物以陆源为主，源自海洋的气团采样点的样品则以海洋源微生物为主。
空气中悬浮着一些微小颗粒，它们会伴随人们的呼进入呼吸系统，部分粒子会沉淀于呼吸器官中，引发许多疾病，对人们的健康造成影响。在呼吸过程中，剧烈呼吸往往通过口腔来进行，本文主要研究的就是稳态条件下这些微小颗粒(即气溶胶粒子)在口腔通道部分的输运和沉淀情况。本次实验是以我国的空气质量情况为依据，通过计算机模拟计算来完成的，模拟中主要使用了工程流体力学软件。在依照实物数据构建完成有效的口腔通道模型之后，在该模型中对三种稳态条件下的流场和粒子输运的轨迹进行计算、模拟，我们得到了口腔中流场分布图形和气流速度矢量图。并通过改变吸入气体、气溶胶粒子的物理参数，调整st数的变化，模拟了不同情况下气溶胶粒子运动情况。根据对不同情况下沉淀率的统计和分析，可以知道：气溶胶粒子在口腔中的沉淀率除受模型几何形状的影响外，还随粒子直径、密度、及气流流速的增加而增加。实验还证明了沉淀率可以作为st数的函数，并随st数的增加而增大；气溶胶粒子在口腔中的沉淀分布受湍流和模型几何形状的影响，在舌头附近和喉部等向外弯曲部分的沉淀较为明显。这个工作的定量结果无论对于那些评估吸入污染粒子后对健康的危害程度的研究者来说还是对于那些分析药物溶胶在肺中的期望位置处沉淀都是有益的。
本文将显微观测与图像处理技术应用于煤粉颗粒的分析中，通过对煤粉颗粒的显微图像进行图像处理，计算获得煤粉颗粒的形态特征。
在对颗粒图像的处理过程中应用了颗粒形态学及分形理论，并针对颗粒图像特征定义了颗粒的相关形态参数：颗粒的投影面积、周长、粒径、形状因子、边缘分形维数以及粒径分布分形维数。图像处理过程中利用象素点统计的方法获得关于颗粒形态的相关参数；利用盒维数计算法计算颗粒的边缘分形；利用直线拟和得到颗粒的粒径分布分形。同时利用统计颗粒图中的参数，获得颗粒的平均参数，实现了对煤粉颗粒各项参数的自动测量。
在对煤粉颗粒的形态参数计算之后，通过与煤粉的常规特性的对比，得到了两者之间的联系，由此推出煤粉物理形态与燃烧特性之间的一定联系，研究了煤粉颗粒特性随形态参数变化的趋势。
本文根据图像处理的基本方法，针对煤粉颗粒图的基本特征，设计了煤粉颗粒图像分析的算法，给出了算法的详细描述。与传统的显微检测方法比较，该法具有较高的计算效率和精确性，计算结果描述直观。图像处理的方法作为对煤粉特性分析方法之一，能够快捷迅速的得到颗粒的形态特征，可以作为煤粉燃烧特性及其对锅炉工作影响研究的依据。
近年来，通过在线测量水中微小颗粒的大小及其分布来评价水质的好坏越来越受到重视，这是因为水中存在着一定数量的颗粒状杂质如细菌、病毒、孢囊，会引发贾第虫症等由饮水而引起的疾病。目前，国内大多数水厂都是应用国外生产的颗粒计数器进行水中微粒的测定，其成本相当高。在此前提下，提出了本课题。
本文首先分析了用于测量水中微小颗粒的3种方法：电感应法、光阻法和光散射法，并对这3种方法的特点进行了分析与比较。考虑到光阻法的工作原理比较简单，适用于对水中微小颗粒进行在线测量，因此对光阻原理进行了深入的研究与分析，指出了光阻法存在的一些不足之处，并在这基础上改进了水中微小颗粒的测量方法。
随后本文介绍了传感器部分的设计，我们使用线阵CCD增大了检测区域，在很大程度上提高了颗粒测量的信噪比以及检测效率。在数字滤波上采用了小波去噪算法，进一步提高了信噪比。随后，文章又介绍了颗粒测量的硬件与软件的设计。在硬件上采用了主从方式，即：AT89C52单片机和TMS320F2812DSP两个CPU主从连接。其中AT89C52作为主机，完成人机接口(键盘、显示)、时钟管理和对TMS320F2812的控制；而TMS320F2812则作为从机，主要负责控制线阵CCD芯片和对采集信号进行处理。选用了TI公司生产的最新的DSP产品TMS320F2812(32位)，其主频达到150MHZ，大大提高了数字信号处理方面的速度。在软件上采用了结构化设计的方法，文中并给出了主要功能模块的软件流程图。
最后，通过实验证明了我们所设计的在线测量水中微小颗粒的方法是可行的，并且在结论部分总结了本课题中的新思想、新方法，同时也指出了不足之处以及今后努力的方向。
本文围绕电站锅炉煤粉浓度的微波测量技术。介绍了微波测量方法的基本原理，通过实验比较，研究了微波测量煤粉浓度的最佳测量频率，选择了合适的微波元器件，构建了微波测量系统。并依据相似性原理，参照电站锅炉现场的一次风速、输煤管管径，搭建了实验台本体。
对煤粉浓度的微波测量方法进行了实验研究，分析了天线布置方式、实验台振动、管壁粘煤粉以及煤粉粒径、煤质、风速等因素对煤粉浓度测量的影响。实验结果表明，微波测量法只受煤质的影响，而且主要受煤质中的固定碳含量影响，与粒径、风速的变化关系不大。探究了微波衰减与煤粉浓度之间是一种单调分段函数关系，验证了微波测量方法的可行性。
柴油机采用电控喷油系统具有动力性、经济性好,污染物排放低的优点,正得到越来越广泛的应用.柴油机的固有特点决定了有效降低排放中的微粒值成为柴油机电控系统发展的巨大推动力.该文在广泛阅读中国内外大量文献的基础上,深入细致的研究了微粒生成机理以及如何降低柴油机排放中的微粒数量的相关内容,主要包括以下几点:(1)主要排放物生成机理及其联系.在详细分析柴油机排放物生成机理的基础上,着重考察了其间的联系.建立缸内燃烧化学 反应式,从能量及质量守恒定律的角度分析建立微粒预测模型的理论基础.(2)综合现行中国内外微粒排放法规及测试方法,自行设计了微粒排放物的非定义测量方法,可以测量任意工况下非稀释冷却排气的微粒流量.(3)在多种工况下柴油机排放质量流量测量的基础上,首次提出了柴油机微粒排放质量流量的现象学观测模型.(4)将理论模型应用于实际发动机.
随世界柴油机保有量的持续增加，其排放微粒对环境和人类健康的危害日益严重，因此，研究柴油机微粒的生成机理及控制技术具有重大的现实意义。本文在cy6102直喷柴油机上，开发了一套可实现模拟增压中冷、egr和高压共轨燃油喷射先进柴油机技术的全气缸取样系统，并利用该系统对燃烧过程中微粒的理化特性进行了研究，对碳烟形成历程进行了初步数值模拟。具体研究工作如下：
1.开发了柴油机全气缸取样装置，主要包括取样机构、稀释系统和气门停开机构；着重进行了筒刀总成、取样口的设计和对摇臂轴的改造。
2.充分利用计算机的软硬件资源，设计开发了以中断技术为核心的电控单元(ecu)，并采用先进的模糊控制策略设计了共轨压力模糊闭环控制算法，使该系统不仅可以实现喷油量、喷油定时以及取样时刻、气门关闭时刻、稀释时刻的灵活可靠控制，而且能够实现共轨压力的柔性调节。
3.采用电子低压冲击仪(elpi)，测量燃烧过程中微粒的粒数、粒径分布规律。测量结果表明，微粒粒数浓度随曲轴转角呈单峰状分布，峰值出现在14～18℃aatdc，燃烧后期约70％以上的微粒(粒数浓度)被氧化燃烧。微粒粒数、粒径呈类似对数正态分布，频度最大值出现在100～200nm之间。
4.运用场发射透射电镜和图像处理技术，考察了微粒的形态特性、基本碳粒子的微观结构和粒径分布规律。研究结果发现，(1)微粒呈现两种形态，一种是由基本碳粒子凝结而成的典型微粒，另一种是富含金属和非金属元素的无定形微粒，其中金属元素主要来源于润滑机油，贯穿整个燃烧过程，且独立存在；另外，典型微粒具有分形结构特性，分维数介于1.2～1.74之间，且在扩散燃烧初期有降低的趋势。(2)在柴油机高温高压的燃烧过程中，基本碳粒子逐渐向石墨化过渡，最终形成洋葱状的微晶结构，其层数逐渐增多，层间距逐渐减小(0.39nm减小到0.36nm)；(3)基本碳粒子粒径呈高斯分布，最大值出现在15～30nm之间；平均粒径介于19.7～29.7nm之间，且在12～15℃a atdc出现最大值。
5.将燃烧过程中微粒及其中的可溶有机成分(sof)进行测量与分离，并采用气相色谱-质谱联用仪(gc-ms)对sof中的多环芳香烃进行检测分析。结果表明，(1)sof质量随燃烧时刻的不同而有较大的变化。在燃烧初期，sof占微粒的80％以上，随着燃烧的进程，sof含量降低到20％左右。(2)多环芳香烃的总质量随曲轴转角的变化规律与碳烟质量浓度随曲轴转角的变化规律一致。另外，提高共轨压力和发动机转速，pahs的质量降低。
6.采用通用star-cd软件，建立了碳烟计算模型，并与实验结果进行对比分析。碳烟质量形成历程的模拟结果与实测值的变化趋势基本一致。
微量营养元素失衡已成为影响人类健康的最重要因素之一，给个人和国家及
整个社会医疗体系带来沉重的负担。硒、锌是动植物和人体中不可缺少的微量元
素，开展富硒或富锌水稻的遗传育种，被认为是克服当前微量营养元素SE、ZN失
衡的最经济和有效途径之一，对防治疾病、增进健康和延缓衰老具有重要的意义，
因此急需要加强对控制籽粒高SE、ZN含量基因的鉴定和研究。籽粒硒、锌含量的
QTL定位和遗传分析对研究富硒、锌水稻的遗传育种具有重要的意义。
本研究以水稻亲本奉新红米和明恢100杂交的145个株系的F2群体为试验材
料，利用92个SSR标记对水稻籽粒硒、锌含量进行了QTL定位分析，其研究结果
①籽粒SE含量在F2群体中呈现多峰偏态连续分布，说明是籽粒硒含量是由
少数主效基因控制的数量性状；群体籽粒锌含量呈现接近正态的单峰连续分布，
说明锌含量是由多基因控制的数量性状。
②利用复合区间作图法，构建了一张含有92个SSR标记的遗传连锁图谱，
覆盖水稻基因组约总长2187.5CM，标记间平均距离23.7CM,占水稻基因组的49.2％。
③共检测到6个水稻籽粒硒的QTLS，位于第2、3、5、6、7染色体上，对
表型变异的贡献率在4.10％～12.74％之间，其中位于第3染色体的分子标记RM7
和RM251之间的QSE3对表型变异的贡献率最大，为12.74％，其增效等基因来自
亲本奉新红米，表现为显性效应。6个QTLS的联合贡献率为42.19％，具有基因累
④共检测到水稻锌含量相关的QTL 3个，分布于第3、6、11染色体上，对
表型变异的贡献率分别为4.97％、12.75％、7.74％，3个QTLS的联合贡献率为
25.46％。其中位于第3染色体的分子标记RM186和RM168之间的QZN3对表型变异
的贡献率最大，其增效等基因来自亲本明恢100，表现为部分显性。
关键词：功能水稻，硒，锌，QTL定位，遗传。
本研究将显微拉曼光谱技术应用于大气颗粒物表面非均相化学反应的研究。设计并搭建了显微拉曼联用的流动反应器和能够在线监测体系内温湿度的流动反应体系，选择NACL和CACO3作为海盐和矿物沙尘颗粒物的单组分代表，研究了它们与NO2的反应，探讨了显微拉曼光谱法在大气非均相化学反应中的应用价值。
对NO2和氯化钠颗粒物反应的显微拉曼光谱原位研究，证实了产物无定形硝酸钠饱和层的存在，得到了与以往红外方法一致的结果和初始反应摄取系数。对NO2和碳酸钙颗粒物反应开展了显微拉曼光谱研究，证实了表面吸附水对反应的重要作用，揭示了湿态下反应的特点，鉴别了产物为无定形硝酸钙潮解后的液滴，跟踪了反应动力学过程，测定了湿态下的反应级数和初始反应摄取系数。研究结果表明，拉曼振动峰峰形尖锐，相互间干扰少，显微拉曼光谱法可以很好地跟踪反应的动力学过程，测量反应动力学参数，研究颗粒物表面的非均相化学反应。其特有的频率精准性可以为揭示产物特征和反应过程中发生的相变提供重要依据，可与红外方法互为补充。
开发了单颗粒非均相化学反应的显微拉曼光谱研究方法。首次实现了对碳酸钙单颗粒样品与NO2反应的原位观测，鉴定了产物，跟踪了反应动力学过程，测定了单颗粒反应的反应级数和初始反应摄取系数，并探讨了颗粒大小对初始反应速率的影响，以及单颗粒反应与堆积态反应的差异。研究结果表明，显微拉曼光谱可以对单颗粒表面的非均相化学反应进行原位研究和动力学参数的测量，虽然颗粒物表面发生的形貌变化和相变过程可能会给测定带来一定的困难，但不影响测量反应动力学参数。发生在碳酸钙单颗粒表面上的NO2多相化学反应要远快于发生在堆积态碳酸钙颗粒物上的反应，单颗粒反应在过程上与堆积态有很大差异，由于实际大气颗粒物以单颗粒物存在为主，因此显微拉曼光谱术对于单颗粒大气非均相化学研究有重要应用价值。
大气颗粒物对人体健康及环境的危害越来越受到世界各国环境监测的重视，人们发现pm10可通过鼻腔或口腔被人体吸入，pm2.5可随人的呼吸沉积肺部甚至可以进入肺泡、血液，对人体的危害非常大。
为了监测大气pm2.5和pm10的质量浓度，我们课题组研制了双cpu控制的六工位自循环双通道大气颗粒物监测的仪器。仪器的性能鉴定要与andersen240型双通道采样器对pm10和pm2.5切割的情况相比较，从而评定自制仪器的切割性能。本文提出了显微图像分析的方法分析自制仪器和国外仪器的切割性能，用微分干涉相衬(dic)显微镜获得pm10和pm2.5样品的显微图像，设计了颗粒图像处理的系统，并对大气颗粒物的显微图像进行了处理，统计了滤膜上颗粒的粒径分布，获得了平均粒径的大小以及pm10和pm2.5所占的比例。
基于数字图像处理的原理，以大气颗粒显微图像的特征为依据，对不同特征的颗粒图像进行了分析和处理。以增强颗粒轮廓的信息，减弱背景细节的信息，使二者具有较强的对比度为目的，针对颗粒图像的特征对图像进行了以下处理：用分段线性变换增强颗粒与背景的对比度，用中值滤波(或选择性掩模平滑)局部平滑颗粒边缘的背景(或颗粒内部)，用分段线性拉伸对图像整体的背景作平滑处理，用梯度锐化局部地增强颗粒的轮廓特征，用开操作对颗粒内部的空洞作处理，而闭操作对颗粒之间的连接部分作处理，最后用迭代阈值与全局阈值相结合的方法分割黑色和白色的颗粒。
本文设计的颗粒图像处理软件ipapm与image-proplus(ipp)软件对pm10和pm2.5各9幅图像分别进行处理，处理的结果表明，ipapm与ipp软件对处理大气颗粒物的效果相当。
论文工作还对自制仪器和国外仪器andersen240型双通道采样器的切割性能作对比，包括对两个仪器经过1.5小时、3小时和13小时的切割性能做了大量的工作，分析了108幅图像和149720个颗粒物，得出自制仪器pm10和pm2.5的切割率已经达到国外仪器的切割性能指标。论文设计的颗粒图像处理方法和软件为六工位自循环大气颗粒监测仪的性能指标评定提供了有效的依据，也为今后大气颗粒物图像与分析仪器的研制提供了很有价值的参考。
本论文以电子封装应用为背景，深入研究了SIC颗粒铝基增强复合材料封装
零件的离心铸造成形技术，分析了加工工艺方法对材料的组织、成分和性能特征的
影响，系统地阐述了复合材料零件的制备和成形过程工艺-组织-性能间的关系。
本文从工业化生产角度出发，制备了两种复合材料浆料：1)熔化重量达到
18KG，SIC颗粒质量分数为17.55％，SIC颗粒粒径为15μM、30μM、和51μM，基
体为类似ZL104合金的复合材料浆料。2)熔化重量为15KG，SIC颗粒质量分数为
SIC颗粒粒径为25μM、29μM、和120μM，基体为类似ZL109合金的复合
材料。从SIC颗粒和铝液之间的润湿出发，研究了复合材料浆料制备过程中的工
艺参数。实验结果表明当金属熔液温度为575+3℃时，搅拌加入SIC颗粒最适于
SIC颗粒与铝液之间的润湿，制得的复合材料浆料组织性能最优。
从离心铸造工艺设计出发，通过自行设计开发的模具、砂芯，研究制备了两
种基体的SIC颗粒铝基复合材料的电子封装盒零件。在离心转速800R/MIN，熔体温
度700℃条件下浇注零件。对所制备的零件进行取样，利用光学显微镜(OM)和
电子扫描显微镜(SEM)对所制备的SICP/AL复合材料试样的微观组织进行观察分
析；分别利用密度法和图像法测试试样的SIC颗粒体积分数；利用热膨胀仪器测
试试样的热膨胀系数物理性能，并分析试样热膨胀系数的影响因素。
实验结果表明，应用本研究制备的SICP/AL复合材料有明显的SIC颗粒偏聚效
果。获得的铸件截面共分为三个区域：颗粒偏聚层、无颗粒的合金基体层和集渣
区域。将铸件在偏聚层和基体层机械切割分离，获得了电子封装零件。零件表面
沟槽轮廓清晰，没有传统铸造的缺陷；OM和SEM观察表明，零件组织致密，SIC
颗粒分布均匀，SIC颗粒和铝液的界面润湿结合比较好，组织没有明显缺陷；密度
法测定结果表明：复合材料A，SIC颗粒含量体积分数为23％；复合材料B，SIC
颗粒含量的体积分数为39％，均比复合材料浆料中SIC颗粒的体积分数有很大的
提高，其中A材料提高了35.2％，B材料更是提高了60％，说明该离心铸造工艺
成功的实现了SIC颗粒与铝液的分离；图像法测定结果表明：复合材料B，SIC颗
粒含量的体积分数为46％，材料B的热膨胀系数为9.90×10-6K-1，基本达到了电子
封装用零件对热膨胀系数的要求。
关键词：电子封装，SICP/AL复合材料，离心铸造，热膨胀系数
共110条数据
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