海洋工程研究院廖然團隊自主研發的水體顆粒物分類探測儀器可實現對海洋水體顆粒物的探測，具有監測海洋水體變化等功能。2023年9月，團隊碩士生徐世友參與海南省深海技術創新中心組織的“探索一號”深海深淵科考與裝備海試共享航次（TS-36-1航次），開展采樣檢測等工作。本次海試，團隊共計采樣檢測南海三個點位不同深度17種海水樣品，測試儀器在船上的工作狀態，為未來產品化做好充足準備。
“探索一號”共享航次的參航人員
海洋是地球生態系統不可或缺的組成部分，河流在流向海洋時會裹挾大量泥沙、海水中的各種藻類參與生態系統和碳循環、海水中還有未完全降解的微塑料等，這都是海洋環境監測中的因素。團隊自主研發的穆勒顯微鏡主要關注樣品的偏振參數，其中的CCD相機形成樣品的偏振圖像，分析光在照射該樣品后的偏振參數變化，計算得到樣品的穆勒矩陣圖像，這種觀測方法提高了顯微鏡能觀測到圖像的信息維度，有助于實現海洋顆粒物分析和識別。
穆勒顯微鏡及其原理圖
偏振熒光儀是團隊自主研發用于水體顆粒物檢測的儀器，目前已經做出工程樣機。泥沙、微塑料以及不同種類的藻的偏振、熒光性質有所不同，該儀器使用特定波長的細小光束照射海水樣品，當光束遇到顆粒物時會發生散射，這個過程中偏振態、偏振度等參數會發生變化；對于有熒光效應的顆粒物（如藻類），散射過程還會產生熒光。在后向120°同時對散射光進行偏振、熒光收集，利用四個偏振通道和一個熒光通道分析散射信號，基于對藻類、泥沙、微塑料的已知信息，可實現對單顆粒的分類和識別。
偏振熒光儀及散射過程原理圖
團隊在“探索一號”科考船上還安裝和使用了表層水采集裝置，該裝置可以便于在科考船實驗室場景下獲取表層海水，這個過程驗證了未來該套裝置在儀器應用中的可行性。在對海水樣品的檢測中，使用水質多參數儀對海水水樣多種參數進行測量和保存，可用于輔助后續的實驗數據分析。
船上使用水質多參數儀和表層水采集裝置
參與此次海試的徐世友表示，“整個航段的海況很好，大家保持了較好的身心狀態投入工作。在整個工作過程中，船員以及其他科研單位工作者給了我很大的幫助，這也是順利完成本次任務的有力保障”。
徐世友在“探索一號”甲板上照片
此次工作完成了在該航次的S1、S2和S3處不同深度梯度的水樣采集，并在船上的實驗室內完成穆勒顯微鏡的斯托克斯采集、偏振熒光儀的數據采集以及水質多參數的測量，完成了該應用場景下的使用流程。未來，將繼續進行穆勒圖像采集，完善該儀器在海洋顆粒物探測的工作；充分分析偏振熒光儀的海水數據，對水質參數進行關聯，使用該儀器實現對顆粒物的分類、探測；繼續開發表層水采集裝置在未來的應用場景。
