● 同步辐射加速器
● 火灾实验室
国家同步辐射实验室科技优势简介
一、概况
合肥同步辐射光源是一台能量为800MeV、特征波长为2.4nm以真空紫外为主的专用光源，它由200MeV电子直线加速器、800MeV电子储存环、六条同步辐射光束线和六个实验站组成。
电子在直线加速器中加速到200MeV后,经输运线传输并注入到储存环,当积累到足够流强后,再被加速到800MeV并储存运行。电子在储存环中回转时沿轨道切线方向发出同步辐射。同步辐射具有频谱宽而平滑连续且可准确计算、强度高、方向性好、亮度高、偏振、脉冲时间结构、洁净等许多优异特性,被广泛应用于生命科学、材料科学、信息科学、超微细加工、凝聚态物理、原子和分子物理、化学、医学和辐射计量学等许多科学和技术领域。
实验室现有职工总数162人。正高职称25人，其中院士1人，博士生导师16人，副高职称35人，中级职称33人，初级职称18人。2002年8月，我实验室按照中国科学院大科学工程“百人计划”选拔产生的2名青年学科带头人以良好的成绩通过中科院终期考核评估，为我室同步辐射应用研究工作起到积极的作用。
二、科研方向
同步辐射应用研究
（1）对新型功能材料及光化学过程开展多种谱学研究；重点开展以下几个研究方向的工作
1）氧化物铁电性和巨磁阻现象的内在联系及物理本质。如研究电子强关联相互作用及电子态，特别是电子自旋态。
2）短波段信息功能材料和宽禁带(紫光—紫外光)材料与材料物理。对电子结构与原子几何结构开展综合研究。
3）稀土发光材料研究。重点研究稀土离子在VUV区的高激发态，以及通过“量子剪裁”探索高量子效率，高能量效率的新稀土材料。
4）磁性薄膜材料研究。用SXMCD研究稀土、过渡金属薄膜多层结构中指定元素的磁学性质，电子自旋和轨道磁矩及相互作用。
5）大气化学和环境科学研究。开展含氯氟烃及含溴甲烷真空紫外光电离研究，以期获得大气臭氧层的破坏的机理。
（2）利用Wiggler辐射，开展长程及短程有序的物质结构研究
利用XAFS和X射线衍射两种实验方法研究超导、磁性、发光、催化和生物大分子等材料的结构。XAFS研究获得材料中各种原子周围的局域环境结构信息，X射线衍射研究获得材料的长程有序结构，晶格形变等信息，结合两种方法给出材料的短程和长程有序结构的特点，建立其结构模型，研究结构与功能关系。
（3）软X射线显微术在生物学中的应用
1）以软X射线显微术（扫描、接触、波带片成象和全息等方式）为主要手段之一，开展肿瘤细胞动力学以及人畜传染疾病机理研究。
2）利用软X射线微聚焦系统开展单细胞定位诱变效应研究。
（4）用于微电子机械系统（MEMS）的新材料和相关基础研究
微电子机械系统的研究具有极大的学科交叉性，微型元器件的制造涉及到设计、材料、制造、测试、控制、能源以及连接等技术。同时还涉及到材料学、物理学、化学、生物学、微光学和微电子学等学科。MEMS技术对现代工业的发展具有极大的挑战性。本课题将重点研究：
1）用于环境科学、化学工业的MEMS研制及相关材料研究。
2）微器件的微摩擦学、自润滑机理及表面特性研究。
（5）开展发现和优化新材料集成组合技术(combinatorial技术)研究。
集成组合技术旨在把大量不同的材料“集成”在一块“材料芯片”上，并进行快速的物性检测，而同步辐射能够很好地满足这种快速物性检测的要求。本课题将重点针对以下几种材料，建立发展材料芯片制备新技术和材料芯片物理性能（光、磁、介电性能）的快速筛选。
1）荧光材料；
2）铁电材料；
3）磁光材料和磁纪录材料。
（6）发展同步辐射光束线技术、新实验方法、新型探测器和光学元件。
同步辐射光源研究
以合肥光源的长期稳定高质量供束运行为目标，重点进行光源供束束团填充模式、新聚焦结构参数、储存环动力学孔径、储存环耦合阻抗、光源束流不稳定性与抑制机理、全能量注入器与注入先进技术、束损机理与探测先进技术等课题的研究：加强对机器周围辐射场的研究，开展辐射物理学及辐射生物学研究；探讨实现合肥光源更高性能指标的可行性与合肥光源的发展方向。
插入件与第四代同步辐射光源研究
进行储存环新型波荡器研究，把合肥光源的高亮度光谱从10nm拓展至2nm，为同步辐射应用研究开辟更广阔前景。利用“八五”期间建成的光学速调管改造升级，在两端加高反射率反射镜，构成光学谐振腔，在合肥光源上开展自由电子激光振荡器研究，发展我国储存环短波长自由电子激光、开发亮度和相干性都比波荡器辐射要高得多的第四代同步辐射光源。
中能电子束应用研究
充分利用并改善合肥光源注入器的200MeV中能电子束，进行电子束和慢正电子束的应用研究，短寿命缺中子同位素研究等工作。
三、实验站简介
光电子能谱实验站
主要设备为配置了角分辨和角积分两种电子能量分析器的光电子能谱仪,配有一台分子束外延,本站光子能量覆盖范围为10～1000eV,全波段能量分辨率优于10-3,可进行多方面研究工作,如在超高真空状态下制备薄膜样品,研究固体表面的结构和电子态、固体表面的气体吸附、金属和半导体界面(包括金属/半导体、半导体异质结及金属/金属的界面),它能研究的固体材料涉及范围亦很广,如高温超导体、半导体材料、金属和合金、薄膜材料、多层膜和超晶格、催化剂和气敏材料、防腐蚀材料、准晶和微晶材料、有机和高分子材料。
光化学实验站
由分子束室、光电离室、差分抽气系统、数据采集系统组成，另配有准分子激光器和染料激光器各一台，光束线通过单色仪中三块光栅的转换，其工作波段为35～600nm，样品处光通量为1011光子/秒量级，本站的研究对象是真空紫外同步辐射与气相状态的分子、团簇以及自由基等的相互作用效应，通过测量光电离谱、阈值电子谱、吸收光谱以及光电离效应曲线，获得关于被研究对象的能态、反应通道、吸收截面、各种热化学数据等。
时间分辨光谱实验站
可开展真空紫外光谱研究。本站工作波段范围为35～700nm，用于吸收、反射、激发与发射光谱以及发光衰减和时间分辨光谱研究。主要用于固体材料、生物样品的光谱研究。
软X-射线显微术实验站
目前可使用接触显微成像及扫描显微成像两种方法,使用波长范围为2～5.4nm。蛋白质对此波段内的软X-射线的吸收系数比水高近一个量级,因而提供了天然的衬度机制,所以软X-射线显微术在不需切片(相对于电镜)、脱水和染色即自然状态下就可对生物样品进行观测。软X-射线显微术相比光学显微镜具有更高的分辨率(理论分辨率在5～10nm),能够观测到样品内部的结构,相对电子显微镜它能观测较厚的生物物质(几个微米厚,约为完整的细胞线度),对于厚的生物样品在相同的辐射剂量下可得到较电子显微镜更高的分辨率,它为研究自然状态下(即湿的、活的)生物样品的微结构开辟了一条新的途径。本站用于物质试样的显微形态观测和微区元素分析研究,特别适合于生物、医学及轻元素材料样品的应用。
光刻实验站
主要设备为单次曝光机,配有净化甩胶机、紫外光刻机及微电铸系统等工艺设备及扫描电子显微镜等测量分析设备,本站波长范围为0.4～2nm,样品处光斑面积30×30mm2,可开展各种单次曝光的X射线光刻研究,如精密光学元件复制、微波器件、声表面波器件研制及LIGA超精细加工技术研究,同时为光刻胶、掩模及高精度对准装置的研究提供实验条件
X射线吸收精细结构(XAFS)实验站
所用的同步辐射X射线光源, 是从6 Tesla超导扭摆器(Wiggler)引出的。其光源具有宽广平滑的连续光谱, 特征波长4.8Å，最小可用波长1Å。
目前合肥同步辐射XAFS站的能量分辨率高、Si(111)双晶单色器的转角重复性和稳定性良好，可用能量范围4-13 keV，能够利用透射XAFS方法开展以下工作。
(1)XAFS方法测量第四周期过渡金属元素的K吸收边XAFS谱和第六周期元素的L吸收边XAFS谱。如：高温超导、非晶合金、熔体、催化剂、天然矿物、纳米材料等。
(2)XANES(X-射线吸收近边结构) 方法测量第四周期过渡金属元素的K吸收边XANES谱和第六周期元素的L吸收边XANES谱。
(3)正在建设的荧光XAFS探测方法，在5-10 keV 能量范围入射到样品的光强达1010 光子/秒左右，适合于低浓度生物样品及薄膜样品的XAFS研究。
四、主要成果
在世界上各种大型研究设施中,首推同步辐射应用面最广。它广泛应用于许多科学技术领域,促进不同学科科学家间的交流,促进学科交叉和渗透。国家同步辐射实验室自开放以来已接待大量国内外用户,现有注册用户150多家。批准课题200多项,取得一批重要研究成果,已在国内外重要刊物和学术会议上发表论文300余篇。例如:
1.国内首次利用超微细加工采用特殊的静态涂胶工艺和自制的X射线掩模，开展了一系列深度X射线光刻实验研究，研制出多种微结构样品，如叶轮、齿轮、光纤夹、蜂巢结构、同心环结构、X射线诊断用透射光栅、α粒子编码成像波带片和进行加速度传感器的初步研究等，微结构的尺寸均为微米量级，如最小齿轮直径为35μm，高度为50μm。
2.采用国产光刻胶和国外掩模，刻出了最小线宽为0.2μm，高宽比大于6的正性光刻胶PMMA图形和最小线宽0.3μm的负性PCMS图形。
3.在国内尚属首次采用LIGA技术制作出活动部件微齿轮，。利用组装技术装配在轴上的齿轮高230mm，半径200mm，轴半径80mm，间隙10mm。该齿轮在气流的作用下能够平稳地转动，其转速可以通过控制气流的大小来控制。在99年9月16日召开的攀登计划“微电子机械系统LIGA技术基础研究”的专家鉴定会上，此项结果得到了专家们的高度评价。
4.砷化镓表面锰的超薄膜的光电子能谱研究,在国际上首次发现存在磁有序现象。
5.Ⅲ-Ⅴ族半导体表面硫钝化的研究。在国际上首次采用了一种新的更为有效的硫钝化的方法，使半导体材料性能大大改善，并利用同步辐射光电子能谱技术对其钝化机理进行研究。
6.利用同步辐射光刻和其它工艺技术相结合做出50nm宽度的量子线，在信息储存和发光中将有重要应用。已申请国家专利，有可能发展成量子器件。
7.进行细观力学研究，并取得了很有意义的实验结果，得到了分辨率为亚微米的复合材料内部结构和界面缺陷图象，它对于深入认识复合材料的破坏过程、揭示其破坏机理并进一步对其性能优化设计都有极其重要的理论和实际意义。
8.与中科院微电子中心合作进行的纳米尺寸X射线光刻及HEMT器件研制，得到了最细线宽为71nm的图形和高宽比大于20∶1的纳米图形，其线宽为93nm，图形高度为2200nm。
9.对C60、BN等光电功能材料进行反射光谱的研究，获得一系列很有价值的基本光学常数。
10.建立了我国第一个真空紫外光谱标准。
11.分子键能、离解能的测定：分子的键能、离解能是重要的物理化学数据，对化工工业有直接的指导意义，但目前这方面数据很不完善，我实验室光化学实验站科研人员已对近二十种分子进行了测定，有部分数据是迄今为止第一次所测。
12.金属络合物的真空紫外光电离研究，金属络合物是一类重要的化合物，它的研究对生命科学和材料科学是有重要意义的，因为金属络合物是很多材料制备的中间体，也是有机组织不可缺少的一部分，它的研究目前还不多见，我们已对三种金属络合物作了真空紫外吸收光谱和光电离研究，测得了络合物之间的键能及离解能。
13.软X射线全息显微术在全息成象分辨率上取得了突破性成果。以大气粉尘颗粒为实验样品，以高分辨率的光刻胶PMMA为全息图记录介质，用高分辨率的原子力显微镜读出PMMA上的全息图，再用数值方法进行再现，使成象分辨率达到亚微米（小于0.3mm）水平。在项目中期评估会上，有关专家认为这一结果已达到国际先进水平，同时使利用软X射线全息显微技术对自然状态生物样品进行三维结构的研究成为可能。
14.团簇研究：对于小分子团簇进行了同步辐射研究，并获得了一些分子团簇的物理化学数据，观察到团簇内部电荷转移现象和团簇内离子-分子反应，对这种反应机理进行了初步探讨。
15.研制成功全息-离子束刻蚀闪耀光栅，软X射线聚焦波带片和软X射线透射光栅系列。
16.利用XANES(X射线吸收近边结构)方法研究了催化反应前后Cr-Fe/SiO2中Cr K吸收边的XANES谱，将有利于设计和制备性能更为优越的Cr-Fe/SiO2绿色催化剂。
17．国家同步辐射实验室二期工程建成我国大陆的第一台置于储存环中以产生高亮度同步辐射的波荡器——新建波荡器UD-1。
二期工程
目前，国家同步辐射实验室正在开展的二期工程建设，旨在充分保证加速器长期、可靠、稳定运行，大幅度提高光源积分流强、亮度和位置稳定性的基础上，新建波荡器插入元件，增建8条光束线和8个实验站，以适应我国科学和技术发展的需要，在世界科技前沿争一席之地。迄今为止，二期工程进展情况良好，绝大多数光束线的整体、实验站的主设备已安装就位，一些已完成项目已对运行发挥了积极的作用。二期工程完成后，每年可完成研究课题120项以上，可接待数百名科学研究人员。这么多科学家同在一个实验室工作，互相交流、讨论，无疑为我国新兴交叉学科的发展提供了极好的环境，同时依托中国科大多学科教育条件也为跨世纪人材的培养创造了优异的条件。国家同步辐射实验室已经成为一个教育、科研结合的研究基地和人才培养基地。
火灾科学国家重点实验室科技优势简介
一、概况
火灾科学国家重点实验室是利用世界银行贷款和国内配套投资兴建的我国火灾科学领域唯一的国家级研究机构。1989年通过国家计委的可行性论证；1992年中国科学院批准边建设边对外开放；1995年11月通过国家验收。
现任实验室主任为中国科学技术大学副校长、亚澳火灾科学技术学会主席、国际火灾安全科学学会常务理事、范维澄院士；现任学术委员会主任为中国科学院院士闵桂荣教授。学术委员会由热科学界著名专家学者14人组成，其中中国科学院或中国工程院院士3人。实验室固定人员33人，其中教授13人，副教授10人。
二、主要研究方向与目标
1．研究方向
针对危害人类社会、自然资源和生态环境的火灾问题，集中深入研究其共性基础，即火灾发生、发展的机理和规律以及防治工程技术基础。
火灾科学是自1985年以来国际上兴起的一门新兴交叉学科，火灾的孕育、发生和蔓延过程包含流体流动、相变、传热传质和化学反应，是涉及物质、动量、能量和化学组分在复杂多变的环境条件下相互作用的三维、多相、多尺度、非定常、非线性、非平衡态的动力学过程；灾害的规律涵盖确定性和随机性；火灾防治的基础研究涉及致灾因素与人、材料、环境、人及干预因素的相互影响。火灾科学是一个科学问题集中、创新余地巨大与经济建设、社会发展及科技进步密切相关的有长期生命力的研究方向。
2．研究目标
(1)深刻认识火灾：
主要包括：着火、火灾蔓延和烟气传播；火灾与环境或系统的相互作用；建立和发展火灾过程的三维多相非定常、非线性、湍流、传热传质和燃烧相互耦合的数学物理模型、计算机模拟软件和实验装置。
(2)科学防治火灾：
将火灾科学的理论与现代高新技术相结合，依据传感技术获得的火灾信息，运用体现火灾规律性的智能识别手段，判断火灾类型、规律和发展趋势，做出火灾防治技术实施的相应决策，实现无污染的智能灭火。
通过研究火灾发生、发展及防治机理和规律，建立起我国“火灾科学”的学科体系，火灾防治的新思想、理论、方法和系统，同时培养和造就一批从事火灾科学研究的高水平人才，与我国火灾防治部门携手，使我国的火灾防治工作达到有效性、合理性和经济性的统一，抑制火灾代价。
1998年7月组建中国科学院热安全工程技术研究中心旨在充分发挥实验室的知识和技术优势，加速研究向工程实际应用的转化，致力于高科技在热安全领域的拓展和应用。
为了加速人才培养和科技成果的转化，促进中国火灾（热）安全技术咨询事业的发展，经国家科技部中国二十一世纪议程管理中心批准，“中国科学技术大学热安全技术咨询培训中心”于1998年3月正式挂牌。中心已经对国内消防、烟草、劳动、工矿企业等300余人次进行了培训，得到了有关部门的好评，也提高了社会对火灾实验室的认识与支持。
根据灾害发生的场所、起因及灾害防治的环节，实验室分设建筑火灾、森林火灾、工业火灾、火灾化学、光电技术、计算机模拟等七个研究室。
建筑火灾研究室
一、研究方向
建筑火灾研究室主要针对与室内火灾相关的应用基础研究和技术开发。目前本室的主要研究方向包括：建筑火灾安全评估方法的研究、大空间建筑火灾规律与防治技术的研究、特殊火灾现象的机理研究、火灾蔓延的随机性分析、可燃材料火灾危险性评估、火灾烟气成分及毒性的研究、火与结构的相互作用以及火灾早期特性研究等。
二、研究领域
建筑火灾研究室以实验研究为主，计算机模拟分析为辅。从本研究室主要从事的研究方向来看，需要解决的主要科学问题涉及的研究领域比较广泛。其中主要包括工程热物理、计算机科学、安全工程、自动控制、应用化学等。
三、近几年来本研究室承担的课题
1．北京隆福大厦火灾安全分析
提供了分析报告，并编制火灾危险分析软件。
2．我国火灾趋势的若干分析
中国人民保险公司委托课题，提供了完成的分析报告。
3．火灾烟气流动水力摸化研究
为公安部科研课题，我室与上海消防科研所共同承担，建立实验台，开展若干典型试验，提供了研究报告。
4．宾馆式高层建筑火灾过程模拟软件
为中国人民武警学院委托课题，参考火灾模拟计算的结果，编制了该建筑的火灾过
程模拟软件。
5．火灾过程和防治中的热物理问题研究
国家自然科学基金重点项目
6．火灾中若干特殊火行为的研究
国家自然科学基金重点项目
7．大空间公用建筑消防工程新技术综合应用
国家“九五”科技攻关项目
8．中庭烟气充填规律研究
香港理工大学委托项目
9．中庭内小室火灾特性研究
香港理工大学委托项目
10．热安全工程技术中心建设
香港理工大学合作项目
11．在空间火灾烟气控制研究
台湾中山大学委托项目
12. 城市火灾演化机理与防治高技术
中科院高水平大学建设项目
13．火灾烟气运动及有害组分迁移规律
国家重点基础研究专项经费资助项目
14．中庭式建筑性能化防火设计方法及其应用的研究
国家“十五”科技攻关项目
15．奥运体育场馆防火系统设计技术研究
科技部科技奥运项目
四、技术优势与特色：
1、建立一套完整的建筑火灾安全评估方法，拥有若干较为成熟的计算程序，独立编制大空间火灾过程的计算与动态显示软件、建筑火灾过程常用计算软件和建筑物火灾中物品释热速率数据库；
2、我研究室负责的大空间火灾实验厅已建立了机械排烟、喷水灭火及火灾探测系统，可开展大空间内火灾燃烧特性和烟气流动与控制的研究；
3、本研究室具有标准房间实验台、五层建筑模型楼、走廊模型、小室等多种建筑形式的实验装置，可进行单室、多室、侧室、走廊等多种不同建筑结构内的火灾蔓延和烟气运动特点的研究；
4、可进行火灾早期特性研究：由本研究室完全自行设计研制的“火灾早期特性实验台”特色鲜明。整套实验装置包括：辐射加热器、烟气收集系统、测试系统、试样盒等。其中辐射加热装置炉体均分为两半，在加热完毕后，炉体能向上对开，功率在0∽45千瓦范围连续可调。实验操作期间，所有步骤均可遥控完成。与国际上同类型的实验台相比较，具有实验测试样品量大、测试参数多等特点，更加接近于真实火灾的情况，因而对早期火灾的特征描
述更为准确。
本研究室所采用的测试手段也很先进。包括有惠普高速数据采集仪、高速图形采集卡、热像仪等。独特的实验装置加上先进的测试手段，保证了本研究室研究水平的高起点。
五、可提供的技术服务及感兴趣的研究开发方向
1．可为企事业单位进行火灾安全状况咨询，提供专项分析报告；
2．可与建筑防火和消防等部门配合，对火灾事故进行调查分析；
3．可承担有关研究单位的建筑火灾试验项目；
4．可为有关部门提供火灾安全方面的教育、培训及基础试验方法的指导；
5、目前比较感兴趣的研究开发方向包括：
（1）大空间内及超规建筑物的火灾发展规律的研究以及此类建筑中的性能化防火安全设计；
（2）建筑物所用可燃材料的早期火灾特性研究。在建筑物中，要广泛的使用各种高分子材料。因此在考虑减少其火灾危险性的时候，必须要对这些材料的火灾早期特征进行大量的研究。本研究室可以利用火灾早期特性实验台，测试诸如火焰面积、燃料失重、火焰温度、烟气温度以及烟气流量等，从而获得早期火灾特性的表征参数，建立相应的数据库，为建筑物火灾安全性能设计提供参考依据；
（3）烟气毒物随空间变化规律的研究，为火灾人员的逃生提供科学的依据。
森林火灾研究室
一、主要研究方向、目标和内容
森林火灾研究室的研究方向为研究森林火灾发生和蔓延的动力学演化机理与规律，以及森林火灾扑救辅助决策关键技术基础。
研究目标为：建立和发展我国森林火灾大尺度预报、火行为预测和扑救决策支持的理论体系和技术基础，为森林火灾防治高新技术的研究开发提供可靠的科学支撑。
主要研究内容为：
1. 森林火行为及动力学模型。重点研究不同燃料条件、来流条件和坡度条件下火蔓延动力学行为及热量输运过程的物理作用机制，建立火行为预测模型。
2．森林可燃物热解动力学。主要研究森林可燃物热解动力学模拟和热解尺度效应，以及相关热解动力学分析方法。
3. 森林火灾的自组织临界性。重点研究森林火灾与环境因素、森林特征和人为因素的相互耦合作用而产生自组织临界性的机制。
4．森林火灾中阴燃现象的规律，重点解决阴燃向明火转化过程的条件和机理。
5. 森林火灾中特殊火现象的非线性动力学机理。重点是火旋风的非线性动力学机理的初步揭示。
6．森林火灾扑救辅助决策支持系统。在上述理论模型的基础上，以地理信息系统为平台，建立林火扑救决策支持模型和方法。
二、承担课题情况
在研项目：
森林草原火灾辨识、预测与火行为，973火灾课题
火灾中若干特殊火行为的研究，国家自然科学重点基金
森林火灾中地下火的阴燃特性研究，国家自然科学基金
山地林火蔓延的复杂性研究，国家自然科学基金
森林可燃物燃烧性与火烧技术实验研究，十五攻关
生物质热解过程实验研究，安徽省优秀青年科技基金（2002-2004）
已完成项目：
林火行为规律的实验模拟和计算机模拟研究，国家森林防火灭火基金
火灾过程和防治中的热物理问题研究，国家自然科学重点基金
生物防火林带的防火机理研究，九五攻关
森林火灾早期特性与控制技术的研究，科技部中国-希腊政府合作项目 2000-2002
森林火灾扑救决策支持系统，安徽省自然科学基金
高山林火行为规律的研究，教育部
平原丘陵林火行为与扑救辅助决策系统，林业部重点课题
森林防火的投资效益分析，林业部委托横向项目
水陆两栖飞机灭火的经济效益分析，林业部委托横向项目
齐云山风景区森林火灾预测预报系统，横向项目
三、技术优势与特色
1．森林火灾研究室共有教授2人，博士后2人，具有博士学位的青年研究骨干5人，拥有一支年富力强、具有开拓创新精神的科研与教学队伍。
2．在林火行为规律与预测预报研究方面已有相当的积累，取得了丰硕的成果。其中代表性成果有：
针对生物质燃烧的先导过程—生物质热解失重过程进行动力学模拟，建立了描述恒升温速率下森林可燃物热解过程的“双组分分阶段一级反应模型”，并研究了可靠的热解分析方法，在国际上首次证明了近几十年来广泛应用的Freeman-Carroll热解失重动力学分析方法在确定反应级数参数方面不稳定性的根源，并给出了改进模型。
研究林火宏观规律的自组织临界性森林火灾模型，综合了真实森林火灾系统的外界因素，构造出具有一般性的森林火灾模型；对我国森林火灾数据进行分析，首次证实了中国真实森林火灾系统满足自组织临界性，并获得了临界性参数；发展了利用自组织临界性森林火灾模型模拟防火隔离带阻隔效果的数值方法，量化得到了防火隔离带引起的有限尺度效应及其对火灾分布的影响规律。
实验得出了森林地表火行为与各种参数（包括可燃物的体积密度、来流风速、火焰高度、倾角以及火灾焰温度）之间的定量关系，建立了涉及流动、传热、传质及化学反应的林火蔓延模型；创新构建“综合点源模型”，发展出一整套估算森林地表火火行为特征量的数值预测模型。
3．所取得的省部级科研成果
林火行为规律的实验模拟和计算机模拟研究，中科院自然科学二等奖
林火行为预测预报计算机图形显示、专家系统和专用计算器
木荷防火林带的防火性能
安徽省生物防火工程体系建设及综合效益研究
森林火灾扑救决策支持系统
4．拥有一批自行研制的先进的实验设备与配套测试仪器，包括大型燃烧风洞、多坡段变坡度火蔓延实验台、峡谷模拟实验台、阴燃实验台等。利用这些设备可以在实验室内全面模拟林区地形的坡度变化、风速的变化等因素对森林林火行为的影响，还可对一些特殊火行为如火旋风、地表火向树冠火转化进行模拟研究。
5．拥有世界最先进的GIS系统平台ArcGIS和国内最优秀的GIS开发平台SuperMap等多套地理信息系统软件，可建立森林火灾的预测预报系统。同时还可以利用GIS强大的空间数据处理功能，进行森林防火管理规划，包括生物防火带规划、林火监测规划、资源优化配置、火灾扑救调度指挥等决策支持模块的开发。
研究成果可望从宏观尺度对我国森林火灾发生的频率与面积进行早期预报。
四、可提供的技术服务
可以为林火管理部门提供基于GIS的森林防火管理系统软件，其系统框图如下。
图1、森林防火管理系统框图
在Internet环境中建立以Web GIS为平台的森林防火地理信息管理系统，在数据库的支持下实现林火信息及其森林防火的各类事物的空间属性和特征属性的结合，将极大的提高森林防火管理各环节的信息查询、检索，制图、标图工作的速度和质量，进而实现计算机辅助决策，提高森林防火的管理水平。
地理信息系统不仅为森林防火的日常管理提供服务，而且当一旦发生森林火灾，能够实现森林火灾的快速定位，及时了解详实的火场及其周围的地理和资源环境。在辅助决策系统的支持下，对火灾发展趋势、速度、强度进行准确预测预报，由此制定合理的扑火方案，实现扑火力量的最优配置，缩短扑火出动时间，提高扑火效率，把森林火灾造成的损失尽可能地减少到最低限度。
系统的建立和使用将使得森林防火工作从传统的经验型的定性管理转化为自动化、标准化、规范化的定量管理，极大的提高森林防火管理的效率和现代化水平，进一步提高森林防火决策的科学性、合理性。
工业火灾研究室
一、研究方向
工业火灾研究室主要从事工业热灾害（工业火灾及有害气体泄漏等）机理及预防控制技术的基础与应用研究，包括：工业热灾害事故过程模拟仿真、计算机辅助工业热安全性能设计、热灾害实验诊断技术以及热灾害预防控制关键技术的研究与工程应用。
二、承担的课题
1．油罐扬沸火灾预防对策
2．新型快装防火水幕技术
3．工业现场高温油品泄漏火灾早期预警系统研制
4．可燃气体泄漏安全预警技术
5．大型储油罐区消防安全工程及系统技术论证
6．作业场所火灾过程模拟仿真技术及管理软件设计
7. 细水雾与气体灭火技术的研究
8. 工业作业场所火灾防治的模拟研究
9. 自动定位水系灭火系统的研究
10．粒子图像全场信息诊断系统的研究
11．反应性化学物质热自燃危险性评价
12．BLEVE(Boiling Liquid Expanding Vapour Explosions)灾害的动力演化机理和防治技术
三、技术特色和技术优势
近十年来连续得到来自国家科技部、国家自然科学基金委、中科院以及石油、石油化工、有色冶金等重要工业部门支持的科研项目，取得了一系列重要的科研成果，诸如：研究和发展了具有创新特色的油罐扬沸火灾预测方法及早期诊断预报系统，可燃气体泄漏安全预警技术、新型防火水幕技术、清洁高效细水雾灭火技术以及自动定位水系灭火技术与系统等，对推动我国工业热灾害防治技术的进步有重要作用。同时，在工业事故的危险性评估方面也做了大量的科学研究工作，诸如危险隐患的辩识、事故发生的可能性分析以及事故后果分析，反应性化学物质在生产、运输、储存等过程的热自燃危险性评估等。并且已建立了一套完整、直观的常见可燃混合物火灾爆炸事故后果的模拟分析系统（包括毒物泄漏、可燃爆气体泄漏等），其对工业过程的安全生产具有指导作用。
三维粒子动态分析仪（PDA-phase_Doppler analysis）系统，该系统基于多普勒频移和多普勒相位差原理，可以自适应地进行微粒大小的测量及三维流场速度的测量。
数字粒子图像测速系统（DPIV-Digital Particle Image velocimetry），该系统利用自相关和互相关理论，可以实时获取流场的全场速度信息。
四、可提供的技术服务及感兴趣的研究开发方向
面向国家重大需求开展应用基础及应用技术研究；可为有关工业部门提供相应技术服务，诸如，可应用于工业热灾害机理及预防控制技术的研究（工业热灾害事故过程模拟仿真、工业热安全性能设计、细水雾灭火技术、清洁高效气体灭火技术、工业热灾害预警技术、反应性化学物质的热危险性参数的确定、危险化学品火灾爆炸事故后果评价及应急预案、化学工业重大危险源GIS管理系统、热灾害实验诊断技术的研究与工程应用）。此外，PDA技术及DPIV技术也可广泛应用于能源、石油化工、交通、航空、航天、环保等领域的应用研究。
火灾探测技术研究室
火灾探测研究室瞄准国内外火灾探测研究的前沿，发挥国家重点实验室先进的仪器装置和技术优势，结合多项国家级、省部级和企事业单位的科研项目，致力于早期火灾探测基础研究和工程技术产品的开发与应用，将基础研究和工程应用有机结合，形成富有朝气、充满活力的火灾探测技术研究与高层次人才培养基地。
一、研究方向
本研究室根据国民经济和社会发展的需要，针对国家经济发展中的重大关键性、先进性和共性的热安全工程技术问题，着重研究火灾早期各种特征参量的变化规律和探测机理，积极开发新型探测控制技术并进行系统化、配套化和工程化创新性研究和系统集成，努力探索火灾探测基础研究上的创新和突破，为相关行业、领域发展中的重大关键技术问题寻求解决措施。研究室自成立以来一直致力于火灾探测中的高新技术研究，包括火灾探测技术及火灾信号处理，火灾科学多媒体仿真系统、CCD图像探测报警技术、图像感烟技术、激光探测技术、红外在线诊断技术、大型远程复杂监控网的硬软件的研究、水利系统大坝的安全反馈分析系统、科学可视化在大坝等复杂大型建设系统中的应用。研究领域涉及火灾探测技术、火灾信号处理技术以及多媒体仿真技术、图像型火灾智能探测报警技术、电气线路及设备安全检测技术、激光探测技术、红外在线诊断技术、现代智能控制原理、方法及其在火灾安全中的应用，从事单片机开发系统设计，远程分布式控制系统，大型水坝安全监控系统研究。
二、技术优势与特色
本研究室以大空间建筑火灾的早期智能探测和电气线路及热设备故障隐患在线诊断为主攻方向，以现代高新技术为研究手段，在CCD图像探测报警技术、图像感烟技术、热安全诊断技术和智能监测技术等领域均取得了可喜的成果，其中大空间火灾探测报警技术、图像感烟技术和电气线路和设备故障隐患在线诊断技术均达到了国际先进水平，大型水坝安全分析系统也具有国际先进水平，在现场总线的大型远程监控网研究和实践中有一定的技术优势。
三、承担课题情况
（1） 二滩高拱坝安全监控及反馈分析系统
（2） 新拓扑结构监控网可行性机理及可靠性和安全性研究
（3） IDL科学可视化应用
（4） 长沙五强溪水电站有线和无线的通讯系统、复费率电表系统和单片机应用
（5） 生产厂火灾安全评估与防治技术
（6） 高层建筑火灾模拟软件
（7） 森林资源及防火规划信息系统
（8） 激光型图像早期火灾探测特性研究
（9） Windows版火灾安全监控系统软主控件开发
（10） 光电探测器燃烧特性分析
（11） 大型声、光、电井控仿真培训系统
（12） 智能型火灾图像监控系统
（13） 多通道火灾图像监控报警切换器
（14） 自动定向灭火的复合式探测器
（15） 基于燃烧学的烟草特性评价和炭化过程识别
（16） 火灾探测原理研究与实验平台
（17） 智能烟雾识别型火灾探测新技术的研究与开发
（18） 光声火灾气体探测技术研究
（19） 奥运体育场馆防火系统设计技术研究
（20） 吸气式烟雾探测及工业CCD高温测温新技术研究
（21） 火灾早期的多信号感知与智能识别
四、研究成果
火灾探测技术研究室自成立以来，积极履行实验室制定的“立足基础，注意应用，加强转化”研究宗旨，先后承担了国家科技攻关、国家部委委托项目、973高技术项目以及知识创新及奥运体育场馆等科研项目近20项。近几年以来，申请专利9项，已获受权证书5项；鉴定成果5项，发表了研究论文50多篇，完成2项安徽省地方标准，编写教材1本，国家科技进步二等奖1项，中国科学院科技进步三等奖1项，其他国内奖励十余项。其中“大空间内早期火灾的智能监测与联动扑救系统”项目于1995年通过了安徽省科委组织的成果鉴定，鉴定委员会一致认为“该系统的设计思想和多项高新技术的集成方面属国际首创，整体水平处于国际先进水平”，得到了公安部门的认可，并发文推广该项技术。2001年度“大空间早期火灾智能监测与电气火灾隐患检测系统”通过多位院士在内的专家组鉴定，该成果实现了大空间火灾早期快速可靠报警和防火防盗监控一体化，对现行接触式和强度型大空间火灾探测技术产生重大创新，有效解决了大空间火灾探测中严重误报、迟报和漏报这一世界性难题，“整个系统在设计思想和多项高新技术集成方面属国内首创，整体上处于国际先进水平”并荣获2001年度国家科技进步二等奖。研究室在成果转化上作出积极的努力，多项研究技术被应用于工程实践中，致力于高大空间和特种场所的火灾自动报警及防灭火技术、热安全诊断与防范技术等多个方面的研究开发和工程应用，成功地解决了包括中央电视台和人民大会堂在内的许多国家级企事业单位的早期火灾探测和自动监控问题，取得了良好的社会效益和经济效益。
五、可提供的技术服务及感兴趣的研究开发方向
1、 大空间及恶劣环境场所的火灾探测报警技术；
2、 安全防范(防盗、监控)报警技术；
3、 电气线路及设备安全检测技术或检测服务；
4、 火灾及安全防范、热安全诊断的软件开发；
5、 现场总线大型控制系统的理论和实际应用研究；
6、 在复杂实时多任务操作系统平台基础的16位嵌入式微处理器应用的研究；
7、 大型水坝及远程供水系统控制的研究；
8、 火灾探测技术的研究及各种火灾探测器性能的检测；
9、 多媒体系统的研制开发；
10、智能烟雾识别型火灾探测新技术的研究与开发。
六、技术支持
研究室现有研究人员19人，其中教授2人，副教授2人，博士研究生5名，硕士研究生7名。除了实验室的实验设备，如大型的五层模型楼、火灾早期特性实验台、3 MW释热速率实验台、80 W辐射引燃实验台、全尺寸典型客房火灾实验台、利用世行贷款和“211工程”项目建设经费购置的三维激光粒子动态分析仪、340S单色仪系统、锥型量热计、红外热像仪、热分析仪、热通量计和燃烧成分分析系统等仪器设备之外，光电研究室的科研人员还自行研制多套火灾探测实验仪器，如火灾探测实验台为火灾探测的机理研究提供实验平台，FE/DE火灾探测综合模拟实验台为火灾探测器的性能测试与评价提供实验条件，高温实验炉是研究辐射测温和燃烧火焰流场测试的必备实验工具，与香港理工大学合作共建的全尺寸七层楼大空间火灾实验厅是大空间火灾探测与灭火技术的重要实验基地，此外超级小型机及计算机工作站使所有计算机都可以快速联通国际通讯网络，通讯设施非常便利。
火灾化学研究室
一、研究方向
火灾化学主要研究火灾过程中的化学问题。研究：纳米复合材料、无卤阻燃材料的制备、机理及性能；从纳米尺度和分子水平上进行材料设计，建立阻燃纳米复合材料分子设计模型和结构控制方法；综合性能优化的清洁阻燃聚合物纳米复合材料。
二、承担过的课题
1． 清洁聚合物/层状无机物纳米复合材料阻燃机理的研究；
2．阻燃聚合物（工程塑料）/层状无机物纳米复合材料的研究；
3．电缆防火材料（电缆防火涂料、防火堵料和防火包）的研制；
4．超薄型钢结构防火涂料、透明防火涂料的研制；
5．阻燃中密度纤维板的研制；
6．阻燃刨花板的研制；
7．蛋白质泡沫灭火剂的研制。
三、技术特色及优势
火灾化学研究室针对现有聚合物材料易燃烧的特性，研究开发复合阻燃剂（基料），其主要特点在于：（1）利用化学方法将磷、氮、硅等元素有机结合起来，形成一种无机和有机相结合的高效阻燃剂，以及有良好的理化性能的复合阻燃基料；可以应用于聚合物材料的阻燃处理和防火涂料中。（2）以水为溶剂，减少环境污染和降低产品价格。（3）非卤体系，减少材料燃烧过程的“二次危害”。
目前实验室拥有根据国家标准设计的各类阻燃材料燃烧性能测试的仪器（如：氧指数、垂直水平测试仪器、点着温度、防火涂料测试仪等）、德国Netzsch公司的STA490综合热分析仪、德国西门子公司的在线气体分析仪、美国惠普公司的HP5890A气相色谱仪、英国Rhenometic的热释放速率仪（锥形量热计）。同时实验室拥有常规的合成仪器及分析仪器。
四、可以提供技术服务领域及感兴趣的研究开发方向
(1) 阻燃塑料、阻燃橡胶、阻燃纤维；
(2) 阻燃木材、刨花板、中密度纤维板；
(3) 含磷、氮等元素阻燃剂的研制，阻燃剂的超细化及微胶囊化包裹；
(4) 无卤阻燃材料（如：电缆等）；
(5) 各类防火涂料（如：钢结构、透明、木结构等）；
(6) 阻燃剂纳米聚合物/无机复合材料的研制；
(7) 阻燃材料的阻燃性能测试（如：防火涂料的防火性能、氧指数的测定、垂直和水
平燃烧性能的测定、材料的热分析、热释放速率的测定、气体成分的分析等）；
(8) 相关防火材料的研制及毒性分析；
(9) 耐温涂料及功能性涂料的研制；
(10)灭火剂的研制。
计算机模拟研究室
一、研究方向
火灾与燃烧过程计算机模拟是火灾和燃烧科学研究的重要内容之一。主要研究火灾与燃烧过程数值计算的基本方程、理论模型、数值方法、计算程序和仿真及其在科学、工程、环境和灾害研究等方面的应用。
二、研究领域：
本研究室强调学科的系统性和完整性、基础研究和应用研究相结合。侧重研究有较大通用性的方程、模型、方法和程序。在火灾和燃烧研究领域中，主要研究：建筑防火专家系统；火灾的场模拟、区域模拟、场区模拟和场区网模拟；林火和油火的多维数值模拟；体现火灾规律确定性和随机性相结合的火灾危险度评估及火灾防治的经济性分析，数值计算的可视化仿真及虚拟现实技术。
三、承担课题情况：
目前正在承但的课题有：国家重点基础研究专项经费资助项目子课题：
1． 火灾动力学演化与防治基础--烟气运动和燃烧毒物迁移规律研究；
2． 火灾中联合条件/标量与条件矩封闭模拟；
3． 建筑火灾烟气剪切流运动过程的研究；
4． 城市建筑室内火灾过程数值预测技术；
5． 奥运体育场馆防火系统设计技术研究；
6． 济南姚墙国际机场候机楼烟气蔓延场模拟；
近年来已完成的研究课题主要有：高等学校博士学科点专项科研基金：建筑火灾烟气剪切流运动过程的机理研究；江苏省汽车工程重点实验室开放基金：低碳烷烃湍流燃烧仿真技术；电站锅炉燃烧过程的数值分析；0.5大气压卫星对流流场分析比较，化学组分浓度分布分析，航天飞行器座舱火灾过程及其抑制的模拟研究，空间站防火技术概念论证。
四、技术特色和核心技术优势
在火灾与燃烧过程的计算机模拟方面，实验室自行编制了具有国际先进水平的能体现三维数值计算的场模拟程序FAC3和场区模拟程序LFZN，其程序功能较强，通用性较好。目前，该程序能模拟定常或非定常、二维或三维、直角或圆柱坐标系、层流或湍流的，并能体现流体流动、传热传质、化学反应及其相互作用的火灾与燃烧过程，其应用范围较广。同时，并拥有一批国际著名的计算流体PHOENICS等大型通用程序和虚拟现实建模工具软件。在长期的科研工作中积累了丰富的经验，具有一支高水平的科研队伍。
五、可为企业提供的技术服务：
在火灾与燃烧过程的数值计算方面，可为企事业单位提供计算分析、教育培训，以及相关的咨询服务。在能源利用等领域的燃烧器设计和研究方面提供咨询服务。提供火灾安全性能设计的咨询服务以及虚拟现实的建模和软件环境方面提供技术支持。
六、近年来已完成的主要研究成果
火灾与燃烧过程的计算机模拟 中科院自然科学二等奖
二维燃烧过程的理论模型与数值计算 中科院自然科学二等奖
计算燃烧学通用计算和绘图程序 中科院自然科学三等奖
常规和微重力条件下火灾过程的计算机模拟 中科院自然科学三等奖
