激光诱导击穿光谱（Laser-induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）技术是一种原子发射光谱分析技术，其基本原理是利用脉冲激光在待测样品表面激发产生等离子体，通过等离子体发射的光谱波长和强度信息，分别获得待测元素的种类及含量。LIBS技术因具有无需制样、分析速度快、远程非接触、可实现对任何物质的多元素同时分析等特点，被誉为分析领域的“未来超级巨星”，在航空航天、智能制造、生物医药、环境保护、能源、地质、深海探测等领域都极具应用前景，特别是2021年我国“祝融号”火星车搭载LIBS系统登陆火星开展地质勘探，使得该技术再次成为国内外的研究热点。LIBS系统主要由激光器、光谱仪、探测器和时序控制器等核心单元组成，典型的LIBS检测系统如图1（左）所示，光谱图如图1（右）所示。 图1典型的LIBS检测系统（左）与LIBS光谱图（右） 本团队对LIBS技术进行了长达15年的攻关，在一系列关键技术上取得了重大突破，成功研制了从台式、移动式到手持式的系列国产LIBS元素分析仪，实现了6种LIBS成分分析仪器的国产化，并成功推动其在金属材料、环境保护和生物安全等领域的应用。研究工作从基础研究、装备研发到工程应用全链条展开（如图2），取得的创新成果如下。 图2团队对于LIBS技术从基础研究-装备研发-工业应用的全链条攻关 （1）高灵敏度、高稳定性和高精度LIBS分析新方法 针对LIBS技术存在自吸收效应、基本效应和光谱波动性大等问题导致其探测极限低、灵敏度差和分析精度低的难题，团队提出了一系列新技术新方法。 1）提出采用OPO波长可调谐激光对等离子体中基态粒子进行能态选择性激发的新方法，从源头上阻止了LIBS自吸收效应产生，从而获得自吸收免疫的LIBS本征光谱。 2）提出采用微波对等离子体进行瞬时加热，获得温度场均匀分布的等离子体，实现宽光谱多元素的自吸收效应遏止。 3）提出一种基于等离子体图像-光谱融合的图像辅助LIBS技术，有效克服了基体效应对定标曲线建立的影响，大幅度提高了LIBS的定量分析精度。 4）针对工业现场物质的快速高精度定量分析需求，提出一种仅需一个标准样品就可完成定量的LIBS单标样法和一种可克服自吸收效应影响的LIBS无标样定量方法。 5）针对生物体、食品、中药等疏松含水组织基体复杂，导致光谱信号微弱且波动大的问题，提出了从光谱预处理-特征提取-机器学习模型的全链条定性定量分析算法，相比于传统分析方法，可将分析精度提高10%。 6）提出一种面向金属3D打印构件的激光谱-超声同时检测技术，可同时对金属3D打印构件的表面元素分布、内部缺陷、残余应力和晶粒度进行同步分析。 （2）高精度LIBS成分分析仪研制 针对LIBS的光机电系统难以集成的难题，团队通过构筑模块化“笼式”光路系统，研制了共聚焦显微光学系统、同轴信号采集、放大装置等新技术，成功将OPO共振激发和等离子体图像-光谱融合新技术集成到LIBS成分分析仪中，实现了10-7量级的LIBS探测极限，将LIBS探测灵敏度提高了2个数量级，探测稳定性优于2%。所研制的系列激光探针元素分析仪如图3所示。 图3台式到便携式系列LIBS分析仪

该成果突破了作物生长监测、诊断、调控一体化精确化技术，实现了传统农业向现代农业的技术升级；并且促进了农学与遥感、信息、工程、物联网等多学科的交叉融合，开创了作物精确栽培与智慧农业的新领域；形成了一系列农业信息化自主知识产权成果，提升了农业产业化水平和核心竞争力。同时，培养了一批高素质人才，带动了现代农业相关领域的创新研究与开发应用。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 高产、优质、高效、生态、安全作物生产是我国农业产业发展的主要目标，快速无损地监测作物生长状况，并根据实时监测结果对肥水管理方案进行定量调控，是实现这一目标的关键技术环节。南京农业大学曹卫星教授团队将定量光谱分析方法与作物生理生态原理相结合，通过实施不同生态点、不同品种、不同管理措施下多年的田间试验，构建了作物冠层和叶片水平的反射光谱库，着重解析了不同条件下的作物高光谱响应模式和时空变化规律，提取了作物主要生长指标的特征光谱波段和敏感光谱参数，构建了叶片、冠层、区域等多尺度的作物生长指标光谱监测模型；同时，定量研究了不同产量水平下作物生长指标的动态变化模式，构建了基于产量目标的生长指标适宜时序动态模型，进一步耦合实时苗情信息，综合利用养分平衡原理、氮营养指数法、指标差异度法等，集成建立了多路径的作物生长实时诊断与定量调控技术；将上述监测诊断技术与软硬件工程相结合，研制开发了面向多平台的作物生长监测诊断装置和基于遥感的作物生长监测诊断系统等简便适用的软硬件产品，进而形成了基于反射光谱的作物生长指标快速监测与定量诊断技术体系，实现了作物生长的实时监测、精确诊断和智慧管理。 该成果突破了作物生长监测、诊断、调控一体化精确化技术，实现了传统农业向现代农业的技术升级；并且促进了农学与遥感、信息、工程、物联网等多学科的交叉融合，开创了作物精确栽培与智慧农业的新领域；形成了一系列农业信息化自主知识产权成果，提升了农业产业化水平和核心竞争力。同时，培养了一批高素质人才，带动了现代农业相关领域的创新研究与开发应用。 已授权国家发明专利25项、实用新型专利5项，登记国家计算机软件著作权20多项；发表学术论文160多篇，其中SCI/EI论文60多篇；出版专著1部。成果先后得到国内外专家同行的充分肯定，2011年的成果鉴定认为（罗锡文院士主鉴），该研究整体居国际先进水平。同时作为稻麦精确管理关键技术，入选江苏省主要农作物2014~2015年“四主推”推介名录，团队起草的《稻麦生长指标无损监测诊断技术规程》入选2014年江苏省地方标准项目。技术成果已在江苏、河南、江西、安徽、河北、浙江等水稻和小麦主产区进行了大面积示范应用，表现为明显的节氮和增产作用，取得了显著的社会经济效益，对于推进精确农业和智慧农业的发展具有重大意义和良好的应用前景。

在努力打造世界顶尖的光学成像与多维度分析仪器平台，指导和推动新型功能材料的开发，从而为纳米光学、光电子技术、超分辨亚细胞成像、单分子检测、量子通讯和大数据存储等领域的下一次突破提供“利器”。 当今的纳米材料合成已经实现了高度可控，但即使是同一批次合成的发光纳米粒子，单个颗粒的光学性质往往是不均匀的，这是由于尺寸、形状、结构缺陷、表面基团和电荷等方面的细微影响。这一构效关系是与材料科学、

LED全光谱植物补光技术；LED植物补光智能控制系统；室外大功率LED植物补光技术

“NMT界乔布斯”许越先生推荐创新平台 中关村NMT产业联盟推介成员单位创新产品 “全球抗疫，人人有责” 推出背景： 光是一个十分复杂而重要的生态因子，包括光谱、光强、光质等。光因子的变化对生物有着深刻的影响。 科学试验证明，不同波长的光对植物生长有不同的影响。可见光中的蓝紫光与青光对植物生长及幼芽的形成有很大作用，这类光能抑制植物的伸长而使其形成矮而粗的形态；同时蓝紫光也是支配细胞分化最重要的光线；蓝紫光还能影响植物的向光性。紫外线使植物体内某些生长激素的形成受到抑制，从而也就抑制了茎的伸长；紫外线也能引起向光性的敏感，并和可见光中的蓝紫和青光一样，促进花青素的形成。可见光中的红光和不可见光中的红外线，都能促进种子或者孢子的萌发和茎的伸长。红光还可以促进二氧化碳的分解和叶绿素的形成。 光谱对植物的影响科学家们还远远没有研究透彻，还需要更深入的实验去探究。   应对挑战： 缺少光实时处理中的数据，普遍的光处理都是作为预处理进行的实验 不同色光变化的频率对植物的影响实验较难实现   解决方法： 非损伤微测技术能够实时监测活体样品的动态分离子流速的变化，解决了活体样品实时检测的问题 便携式多光谱光照处理仪能够提供不同颜色光变化频率在活体生理上的应用 产品介绍 名称：便携式多光谱光照处理仪 型号：PFL-100 品牌：旭月 产地：中国 简介： 应对挑战： 缺少光实时处理中的数据，普遍的光处理都是作为预处理进行的实验 不同色光变化的频率对植物的影响实验较难实现 解决方法： 非损伤微测技术能够实时监测活体样品的动态分离子流速的变化，解决了活体样品实时检测的问题 便携式多光谱光照处理仪能够提供不同颜色光变化频率在活体生理上的应用   功能特点 1.基本功能： 提供红、绿、蓝、紫4种单色光和白光共5种颜色的光照 五种光照按固定频率固定顺序循环变化 2.性能参数： 工作电压：9V1A 提供光照种类：5种 光照变化周期：60s 光照变化顺序：红、绿、蓝、白、紫 各颜色光波长范围： 红光：615-650（nm） 绿光：495-530（nm） 蓝光：450-480（nm） 紫光：370-410（nm） 白光：450-465（nm）

功能特性 HY-60系列是一种适用于野外作业、具备自动摆扫/自动推扫功能的光谱成像系统。 支持可见近红外（400-1000nm)或近红外(900-1700nm)高光谱相机； 内置推扫型号可实现自动对焦， 自动完成推扫成像，扫描范围>60°； 外摆扫型号可实现360度全景扫描，配合大仰角调节模块，覆盖超大扫描范围；支持ROI区域框选自动扫描； 积分时间和帧频可调，扫描速度自动匹配； 便携式三脚架，快速架设，易于携带；  应用领域 农业林业：病虫害监测，旱情预估，树种识别，草原长势 生态环境：水体监测，大气环境监测，土壤营养测定 考古文物：遗址确定，壁画，国画，材质鉴别，颜料分辨 地质勘探：探油，探矿，矿物填图 

功能特性  高质量成像光谱数据 适用于实验室环境，具备良好光源条件，辐射校正准确度高，并集成调焦功能的推扫式高光谱成像系统； 检测范围不低于220mm×300mm×100mm（样品高度）  全谱段光源 光源通常为碘钨灯，谱段范围为200-2500nm，可具有不同的形式：带反射片的灯管、线性聚焦光源、穹顶光源等。  专利高光谱数据时空校正 时间反射率及空间反射率双重校准，数据精度高。   应用领域 真伪鉴定：文物鉴定、艺术品鉴定等; 物质研究：烟草、药品、食品、矿石等; 刑侦文检：文件修改涂抹、笔迹鉴定等。 

南师大初中科学探究实验室建设方案 序号 产品名称 一、电磁学系列 01 电磁感应电流的方向 02 无线电报机 03 电磁弹簧振子 04 开尔文滴水起电演示仪 05 探究串联电路中电流的关系 06 探究并联电路中电流的关系 07 测量串联电路电压 08 探究电流与哪些因素有关,欧姆定律 09 探究电流做功与哪些因素有关 10 探究电流做功的快慢与哪些因素有关 11 测量小灯泡的电功率 12 探究通电螺线管的磁场 13 发电机原理 14 测量小灯泡的功率 15 传感器的简单应用 16 二极管特性曲线 17 三极管特性曲线 18 晶体管放大电路 19 简单门电路 20 探测直导线周围的磁场 21 用单匝线圈研究电磁感应现 22 微弱磁通量变化时的感应电流 23 通电螺线管的磁感应强度测量 24 通电螺线管的磁感应强度与电流的关系 25 自感现象 26 楞次定律 27 安培力测量 28 电磁感应电流的方向 29 无线电报机 30 电磁弹簧振子 31 开尔文滴水起电演示仪 32 电磁炮 33 无形的力 34 磁悬浮地球仪 35 手触式蓄电池演示仪 36 磁场力 37 磁悬浮列车 38 温差发电 39 光电盘 40 电磁学问题探究套件 41 光控系统（台灯测试仪）（教师用） 42 光控台灯（学生分组） 43 磁体周围有什么 44 感应电流怎样产生的 45 水的电解实验 46 奥运悬浮球 47 无形的力 48 发电锚 49 磁 共 振 二、力学 01 风洞 02 双人舞 03 投球器 04 测量玩具小车的运动速度1 05 测量玩具小车的运动速度2  06 力的作用是相互的 07 探究物重和物体质量的关系 08 探究影响滑动摩擦力的因素 09 探究同一直线上二力的合成 10 探究浮力的大小，影响浮力大小的因素  11 究定滑轮与动滑轮 12 探究水的熔点与沸点 13 探究海波和石蜡熔化时的温度变化 14 探究蒸发吸热 15 探究大气压强与高度的关系 16 静摩擦力研究 17 滑动摩擦力研究 18 重力大小与质量的关系 19 研究匀速直线运动 20 平均速度的测量 21 平均速度与瞬时速度的关系 22 加速度的测量 23 匀加速直线运动 24 加速度与拉力的关系 25 加速度与质量的关系 26 研究自由落体运动 27 研究自由落体运动 28 超重与失重 29 动量定理（恒力） 30 动量定理（变力） 31 动量守恒定律 32 单摆的振动图像 33 单摆周期的测量 34 单摆法测重力加速度 35 阻尼振动 36 弹簧振子的研究 37 一纸顶千斤 38 机翼升力演示仪 39 二力平衡 40 重力方向探究仪 41 会翻跟头的魔丸 42 模拟傅科摆实验 43 桥梁的研究 44 滚动的方轮 45 奇怪的碰撞 46 袋鼠下坡 47 自动上坡的旋转体 48 钢球爬坡 49 多轨竞速 50 多功能滚摆 51 奇异的翻转环 52 筋斗鼠 53 潜水艇仿真实验系统 54 浮沉的小鱼 55 收集分子运动和实验证据 56 压力作用效果探究仪 57 重心与稳度探究仪 58 蛇形摆 59 匀强磁场中的单摆 60 力学问题探究套件 61 气流炮 62 滴水迷宫 63 水时钟 64 自动筛子 65 定滑轮与动滑轮的作用 66 力的合成与分解 67 弹簧的弹力与伸长的关系 68 摩擦做功与内能 69 电磁弹簧振子 70 斜面上力的合成与分解 71 龙卷风 72 撬地球 73 吹不开的苹果 74 风洞戏球 75 曹冲称象 76 气浮平台 77 欹器 三、光学 01 魔镜 02 魔 箱 03 变色龙 04 角反射器 05 探究光在弯曲玻璃管中的传播 06 探究太阳能的转化 07 光强与光源距离的关系 08 光导现象(光导灯) 09 室内和室外光亮度的测量 10 不同材料透光性能研究 11 太阳镜的研究 12 不同材料对光的反射 13 光污染研究 14 翻转的镜像 15 小球变大球 16 你中有我、我中有你 17 笼中鸟 18 颜料的混合（电动七色轮） 19 光通讯实验系统 20 辉光球 21 多像镜 22 时光隧道 23 夜视望远镜 24 光的合成探究实验仪 25 三色小孔成像 26 彩虹 27 光学问题探究套件 28 透光宝镜 29 光琴 30 东方明珠塔 31 放虎归山 32 到底动不动 33 穿 针 引 线 34 电影的原理 35 泉水幻影 四、振动与波 01 无皮鼓 02 共振鼓 03 喊泉 04 声波的振动图像 05 声波的干涉 06 声音的共鸣 07 振幅与响度的关系 08 频率与音调的关系 09 声音与距离 10 请保持安静 11 不同材料的隔音效果研究 12 噪音污染研究 13 音乐对植物生长会有影响吗？ 14 声波看得见 15 鹦鹉学舌 16 声音的特征 17 声驻波 18 无弦琴 19 伽利略针和单摆实验 20 共振摆球 21 声悬浮 22 振动与转动能量的转化 23 强迫振动与共振实验仪 24 超声雾化 25 鱼洗 26 空中排萧 27 铝棒发声 五、热学与分子物理学 01 热辐射演示仪1 02 气垫船 03 固体热胀冷缩演示仪（教师用） 04 热辐射演示仪2 05 玻意耳定律 06 查理定律 07 摩擦做功改变物体内能 08 固体熔化时温度的变化规律 09 沸点与压强的关系 10 “永动机” 11 富兰克林沸腾球 12 热能发动机 13 热辐射 14 对蜡烛及其燃烧的探究 六、地理科学系列 01 测量小溪河流的水质 02 酸雨研究 03 土壤酸碱度对植物生长的影响 04 不同地域饮用水的PH值的比较 05 土壤的酸碱度与植物生长的研究  06 监测天气湿度的变化 07 确定露点 08 测量容器、温室及其他封闭环境的湿度 09 呼出空气的湿度； 10 环境污染研究 11 不同土壤渗水性比较实验器 12 水土保持演示仪 13 月相变化演示仪 14 地震模拟演示仪 15 星空再显 七、生命科学系列 01 光对植物生长的影响 02 音乐对植物生长会有影响吗？ 03 心率的测量 04 比较不同同学之间心率 05 心情紧张对心率变化的影响 06 研究心率在运动后恢复到正常状态的时间 07 咖啡、茶、可乐等刺激饮料对心率的影响 08 测量对比不同生物体的心率 09 研究饮料的酸性对肠胃的影响 10 土壤酸碱度对植物生长的影响 11 植物的蒸发 12 研究不同生物的生存环境 13 检测人、动物的呼吸 14 保持室内通风 15 观察光合作用时氧气浓度发生的变化 16 小动物也需要呼吸 17 卧室绿色植物越多越好吗 18 不同海拔高度的区域氧气含量是否相同 19 人体消耗氧气 20 牛奶是否变质 21 调查饮用水的纯度 22 水中动物呼吸对氧气的消耗 23 水中植物的光合作用 24 时间反应测试 25 补色立体图  26 画五星 27 错觉画 28 马尾巴的魔术  29 大象穿鼠洞 30 盲点测试 31 梯形窗  32 普氏摆  33 距离测试 34 记忆力测试  35 基因柱 36 30倍手持探究显微镜（分组实验） 37 100倍手持探究显微镜 38 二人共听心跳（听筒） 39 生命科学探究实验包 八、新能源系列 01 新能源开发与利用探究实验包 02 新能源小屋 03 风力发电 04 水力发电（学生用） 05 太阳能发电 九、数学系列 01 忽多忽少的小人 02 装箱游戏 03 疯狂的立方体 04 搭建金字塔  05 拼出正方形  06 华容道 07 伤脑筋十二块  08 正交十字磨（椭圆规）  09 迷人的跳棋  10 汉密尔顿路径 11 圆形井盖之谜  12 先到二十为胜 13 拼走廊（拼出连线）  14 巧布哨兵 15 拼五星（四星拼一星）  16 巧垒立方体 17 几何体就位  18 高尔夫球拼板（搭高楼）  19 四色定理  20 数学问题探究套件 21 梵天之塔 22 猜生肖 十、转换系列 01 太阳灶模型（学生用） 02 冷热传递—温差发电 03 会行驶的太阳能小车 04 啄木鸟 05 仿真瓦特蒸汽机 06 能源实验平台（教师用） 07 自然能源综合利用探究套件（学生用） 十一、生命科学系列 01 生命科学探究平台 02 沙漏记时 03 神奇记忆合金（四种记忆方式） 04 可编程机器人 05 伽利略温度计 06 活动雕塑 07 不同土壤渗水性比较实验器 08 房屋搭建组合件 09 富兰克林沸腾球 10 水质的测定 11 光合作用产生氧气 12 二氧化碳是光合作用的原料 十二、展板 01 21世纪地球科学10大挑战 02 光学错觉  03 均衡饮食金字塔 04 空间生命科学 05 声学的发展 06 物质科学 07 新能源利用 08 DNA双螺旋结构 南京师范大学课程资源研究所 邮政编码：210009  地　　址：南京市宁海路122号南京师范大学信息技术楼   公司电话：025-83204284 83301983 83302681  公司传真：025-83302681转8009  手　　机：13405879778 联 系 人：王经理 网　　址：http://www.kczyyjs.com 电子邮件：wangkefang@163.com QQ号码：2269329198