[发明专利]浸润核模式下冰核浓度及成冰活性的离线检测装置和方法

权利要求书

1.一种浸润核模式下冰核浓度及成冰活性的离线检测装置，包括：分液器、PCR板、PCR支架、水浴槽、电脑、镜头和CCD相机；PCR板由多个小离心管连接而成，每个离心管里面可独立盛放液体，每个PCR板只使用一次使得液体存在环境保持干净；水浴槽内设有PCR支架用于盛放PCR板；PCR支架包括上下两层和连接上下两层的左螺杆和右螺杆；电脑中设置温度控制模块、温度记录模块、图片采集模块和数据处理模块；分液器用于移取液体到PCR板上的离心管中；PCR板置于PCR支架上，并连同PCR支架一起放在水浴槽中的冷凝液中；水浴槽、CCD相机均与电脑相连接；通过图片采集模块控制图像采集、图像存储和数据处理；通过温度控制模块使水浴槽降温；通过镜头和CCD相机对PCR板的状态进行连续拍照，图像采集模块和温度记录模块对图像和温度进行记录，再输入到数据处理模块中。

2.如权利要求1所述离线测定装置，其特征是，PCR板由96个小离心管连接而成。

3.如权利要求1所述离线测定装置，其特征是，PCR支架上下两层中，下面一层包括PCR盛放槽、左旋钮和右旋钮；左旋钮和右旋钮用于固定PCR板；上面一层包括PCR板支架盖子；盖子可开合；盖子揭开使得PCR板的状态被CCD相机和镜头记录；通过调节PCR盛放槽的高度，调节PCR板在冷凝液中的位置。

4.如权利要求1所述离线测定装置，其特征是，带镜头的CCD相机置于水浴槽的上方。

5.如权利要求1所述离线测定装置，其特征是，水浴槽的样品可存放面积设为23cm*14cm；提供的温度范围为200℃～-40℃。

6.如权利要求1所述离线测定装置，其特征是，PCR板上每个离心管内可放置液滴为约300μl。

7.一种利用权利要求1～6所述离线测定装置测定浸润核模式下冰核浓度及成冰活性的方法，包括如下步骤：

(1)打开水浴槽的电源、冷凝水循环开关；

(2)对于难洗脱的样品，用打孔器将膜裁剪成小片，直接放入PCR板内，用水浸润后用封口膜封上；对于易洗脱的样品用超纯水洗脱后，用移液器将液滴分散在PCR板的各个离心管中，之后用封口膜封上；将PCR的各个离心管浸没在冷凝液中，调节左螺杆和右螺杆，使得PCR板下方浸没在冷凝液中，位置使得拍照时呈像清晰；

(3)调节镜头高度和焦距，使成像清晰；通过温度控制模块设定升降温速率和限值，使得液体被加热或冷冻；通过图像采集模块设定图像采集速率，利用CCD相机进行图像采集；

(4)利用温度控制模块和图像记录模块控制水浴槽的温度和升降温速率，将采集到的图片输入到数据处理模块，采集到的温度变化输入到温度记录模块中，测定液滴的RGB值；通过判断在不同温度下结冰的液滴占总液滴的比例，计算该温度条件下大气中冰核的浓度。

8.如权利要求7所述测定浸润核模式下冰核浓度及成冰活性的方法，其特征是，利用温度控制模块和图片采集模块，设定降温的限制温度为-40℃-200℃。

9.如权利要求7所述测定浸润核模式下冰核浓度及成冰活性的方法，其特征是，通过判断连续照片之间每个液滴RGB之间的差异来判断液滴是否结冰，RGB值发生突变的温度即为液滴发生冻结或融化的温度。

10.如权利要求7所述测定浸润核模式下冰核浓度及成冰活性的方法，其特征是，具体采用如下公式进行计算得到大气中的冰核浓度N_INP(T)：

NINP(T)=-ln(1-fice)Vsample]]>

fice=frozen dropletstotal droplets]]>

其中，N_INP(T)是冰核浓度与温度之间的关系；f_ice是相应温度下对应的结冰的液滴占总液滴的数量；V_sample是均匀分配到各个液滴中的采样气体的体积量。