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糖基化分析
离子迁移谱
离子迁移谱
离子迁移谱（IMS）是以离子化分子在载体缓冲气体中的迁移率为基础，在气相中对其进行分离和识别的分析技术。尽管它主要用于探测CWA和爆炸物等军事或安防目的，但它也适合众多实验室分析应用。过去10年来，布鲁克已开发出一系列行业领先、易于操作、可靠性极高、坚固耐用和低维护的离子迁移谱仪。
我们的RAID系列仪器采用IMS技术，为军队、紧急响应和安防服务提供最佳化学探测。不论是个人防护、手持式、移动式还是定点探测，RAID一体适用。
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非对称离子门控制方法和对离子迁移谱分辨率的改善
第!第&!卷??&期!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析)-&!年&&月!!!!!!!!!!!!./012$30$67./((45(4????)**&+)**,#$%&!!'$&&&((??'$:/;&/2)-&!!非对称离子门控制方法和对离子迁移谱分辨率的改善)??!??!??!&刘!升&??黄超群&??沈成银&??储焰南&??&=中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学研究室??安徽合肥!)!--!&)!,---)=淮北师范大学计算机科学与技术学院??安徽淮北!!=中国科学院合肥物质科学研究院医学物理与技术中心??安徽合肥!)!--!&摘!要!为了改进离子门的驱动方式??简化离子门驱动电源设计和提高离子迁移谱分辨率??通过增加一组电阻实现离子门两端的不对称供电??再对低电压端的电压进行控制实现离子门功能??分析了该方式下的两种情况对迁移管内的电场??离子迁移谱的分辨率和信噪比的影响??借助.&?&@'A&-对离子门两边的电场分布进行了模拟和比较??并应用数值化拉普拉斯方程的方法计算了迁移管轴线的电场数据??实验证明??相比常规迁移谱的离子门浮地驱动电源??这种驱动方法成本低??离子门电源的设计简单??能够明显提高离子迁移谱的分辨率??该方法能够应用于离子迁移谱的测量仪器或实验设备??关键词!离子迁移谱??迁移管??离子门??分辨率??电场中图分类号????????????@B!!&,CD*B!8!!!!&#&-&!EFB&9336&&---+-,E!)-&!&&+)**&+-,!!文献标识码??G移气体分子不断碰撞的过程中??由于这些离子在电场中各自!引!言????技术是)9$6;$&9%91/012$;/12&
?.-!!离子迁移谱??43(4世纪F-年代末A-年代初发展起来的一种微量化学物质分析检测技术??&?.分析检测技术在许多领域都有广泛的应用??特别是在化学毒剂??爆炸物和毒品的检测方面的应用已达到相当高的水平??????&)迁移率不同??不同的离子得到分离??形成离子的迁移谱图??!!离子门将迁移管分成两个区域??离子反应区和离子迁移区??常用的是T257&P2+'9/%3$6型离子门??通过加在离子门4上周期性的窄脉冲控制离子从反应区进入漂移区??迁移谱仪器中加在离子门的周期脉冲是由驱动电源将脉冲放大后叠加到离子门的两端来实现离子的控制??由于离子门的脉冲电压是叠加到离子门所在平面处的迁移电场上的??所以这个脉冲电压必须是浮动电压??因此离子门驱动电源是一个完全对地隔离的电源??隔离电压大于!---#以上??成本较高??本工作的目标是设计简单有效的离子门控制方法??简化离子门电源设计??并讨论该方式下??由于离子门接入方式不同造成离子门关闭期间迁移管电场的非均匀性对迁移谱的信噪比和分辨率的影响??近年来有关离子门的文献主要研究均匀电场下离子门的性能??包括离子门脉冲电压对&?.的影响??离子门的动态模型以及离子通过离子门的动态过程??小型化离子门的设计方??B+F法等????大气压下&?.分辨率的优化和电场等参数对分辨??*率的影响????以及基于光蚀刻的不锈钢的T'离子门和应用??&-对称和不对称电势对其特性的影响??????&?.的工作原理如图&所示??样品由载气带入电离反应区??载气分子和样品分子在离子源的作用下发生一系列的离子分子反应??形成各种产物离子??在电场的驱动下??这些离+子通过周期性开启的离子门进入漂移区??在与逆流的中性漂$%'(*+,%-+%-/%01*2#34!)&&..??修订日期??)-&!+-)+&*)-&!+-,+)-!收稿日期??????中国科学院知识创新工程重要方向项目????和中国科学院合肥物质科学技术)&&-A&&)HIJK)+LM+E&A!基金项目??国家自然科学基金项目??中心创新项目????资助)-&)NKJK--E??&EFE年生??淮北师范大学计算机科学与技术学院副教授!!/+;59%O9P3Q/60Q6P=/7P=06R!作者简介??刘!升??!??/+;59%0QP59$S;&50&064&通讯联系人!!!)**)光谱学与光谱分析!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第!!卷&!实现方法!!一种简单的离子门驱动方法如图)所示??增加一组电阻??串联后连接到高压两端??电阻值是串接在迁移环上的电阻值的!&,倍??减小对高压电源功率的消耗??离子门一组金属丝连接到形成迁移电场的分压电阻上??另一组金属丝接入串联电阻的其中一点??调整M&使得在没有脉冲的情况下!8U!T??在脉冲信号是高电平时??V&导通??W&被短路??此时!8和!T之间将产生电压差&7??&7产生的垂直于离子运动方向的电场将阻碍离子进入迁移区??这样就实现了离子的控制功能??由于V&的负载电阻很大??结电容需要较长时间充电??影响了V&关门的速度??造成离子峰的拖尾??解决办法是增加辅助电源??实现方法如图!所示
??$%&'5!678-&%-&971:*098&1:80;1*20*&:*098&1.8+99*8/7%1:1%*-=7;991+2;-/9%*
-$%&'&!?;@%0%8+A.*&1+8BB1B2*+/*-9+*00%-&C*B1*2%*-=7;991+!!图!中??增加了辅助电源#X??使得晶体管V&快速的导通和截止??假设T点左边电阻总和是#O??T点右边的电阻总和是#W??则T点电压!T$#在O&#WW&#WO??O&#V&导通时??使!8U!T??当V&截止时??&7U#OX#WO??改变#X的大小可以改变离子门脉冲的强度??离子门关闭期间??离子门的一组金属丝的电压和离子门平面处的迁移电压差是&7??离子门两边的电场由于&7的影响而产生非均匀电场??对迁移谱分辨率??峰的位置和信号强度都有影响??)!理论分析!!离子迁移谱可以用来测量电正性物质??毒品等????也可以用来测量电负性物质??爆炸物等????因此迁移管的工作高压可以是正高压??也可能是负高压??在离子门关闭期间??T点电压的绝对值可能大于8点的电压绝对值??也有可能小于8点的电压绝对值??两种情况下对离子门两边电场的影响不同??对分辨率和信噪比的影响也不相同??5'(!离子门关闭期间!D的电压绝对值大于!?的电压绝对值&7的存在??相当于在原来近似均匀电场中??在离子门位置加入了一个对地电压为!8X&7的金属网??此时!8和&7的极性相同??离子门右边的迁移区的电场加强了??而离子门左边的电场减弱了??借助于.&?&@'A&-软件??按图!中的电势值??取&7UB--#??模拟后的电场分布见图B??5??和图B??&????图B??5??是离子门打开时的电场分布??在迁移环的轴线上??电场接近均匀电场??图B??&??是关闭状态时离子门两边的电场分布??离子门右边的电场被加强了??从离子门到法拉第板??电场强度由强到弱变化??而离子门左边的电场减弱了??从左至右也是由强到弱??图B??0??是应用数值化拉普拉斯方程的方法计算得到的离子门关闭期间迁移管轴线的电场分布??&7从&--&B--#时对应的电场数据??更直观的描述了离子门两端的电场情况
??$%&'E!F01/9+%/2%10BB%=9+%G;9%*-%-=%B1B+%299;G18-B101/9+%/2%10B80*-&9718@%=2*+&B&71-#!D#$#!?#!!离子门从导通状态转到关闭状态时??进入迁移区的离子形成一个离子包??同一时刻离子包从左边到右边受到的电场力由大到小??离子包的左边离子的迁移速率大于离子包右边的迁移速率??所以离子峰就被压缩了??迁移谱的峰宽变窄??尽管离子门右边增强的电场使峰位左移??后面的实验证明了分辨率得到了明显的提高??&7越大??离子峰被压缩的现象越明显??随着&7的增大??离子峰的强度将变低??原因在于????&??离子门关闭期间??&7形成的电场造成离子门左边的电场变弱??当离子门从关闭到开启的过程中??从离子门左边进入迁移区的离子的迁移速度变小??离子数减少????)??随着离子门的电压&7的增大??由&7阻碍电压产生的阻碍电场更大??这样进入迁移区的离子就要减少??B????第&&期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析5'5!离子门关闭期间!D的电压绝对值小于!?的电压绝对值当!T#%#!8#时!离子门的关闭期间电场分布如图,#&'和图,&'所示!图中可以看到!离子门两边的电场从左&0至右都保持从弱到强的变化&在离子门的关闭期间!离子门右边减弱的电场使峰位右移!在同一时刻离子包从左边到右边受到的电场力由小到大!离子包左边的离子的迁移速率小于离子包右边的迁移速率!所以离子峰就被展宽了&而离子门左边由于电场增强使得离子的数目增加&按照上面的分析!这种接法使得离子迁移谱的峰位右移!峰宽增大!&7的数值越大!现象越明显
&)**!材料组成&迁移区长度F&!0;!迁移区由六个铜环#金属网和法拉第板组成!铜环内径),;;!外径!,;;!离子源采用连续放电电晕离子源&一个T257&P2+'9/%3$6型的离子门4安装在离子区和迁移区之间!两排平行放置的金属丝共)B根!金属丝间距&;;!每组&)根&一个自制的脉冲发生电路产生离子门脉冲控制晶体管的导通!供电电压#X从A-&&&--#范围内可调&迁移管工作的温度是)FY!工作模式是负离子模式!迁移区的电场是!!迁移-&#*0;Z&!离子门宽度是),-#3谱信号是连续采集!-次然后求平均值&!!为了在负离子模式下同时获得离子峰压缩和展宽两种情况下的实验数据!以方便比较&实验中通过改变离子门两端的电压和脉冲的形式得到两种情况下的实验数据&图F是迁移管工作在负离子模下!在#!T#$#!8#和图A
对比两种情!T!8#两种情况下得到的实验数据!##%#$%'H!F01/9+%/2%10BB%=9+%G;9%*-%-=%B1B+%299;G18-B101/9+%/&2%10B80*-9718@%=2*+&B&71-#!D!?#%##&!!实验部分&?.是我们实验室自行搭建的&迁移管由铜环和聚四氟!!$%'I221/9*2&B*-971.18,*2#34&71-!F&!D!?-B#!D!?
##$##8#%##!!$%'J221/9*2&B*-.18,.*=%9%*-18,8+18$)K38-B+1=*0;9%*-&71-#!D!?-B#!D!?!F#$##8#%##&.)**B光谱学与光谱分析!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第!!卷况下&7对峰位#峰面积#半峰宽和分辨率的影响&可以看到!在!T!8#模式下!随着&7的增大!峰位左移!信##$#模式号强度降低!半峰宽变窄!分辨率提高%在!T!8###%#下!随着#7的增大!峰位右移!信号强度和分辨率变化不大!&7在)--#左右时分辨率最好&对比两种情况下的数据分析!在情况下分辨率比情况下的!T!8!T!8###$####%#分辨率提高明显!但情况下的信噪比较好!所以!T!8##%##在实际的应用中!可以根据测量的要求选择合适的控制方式&实验结果也验证了上面的理论分析&7&'&*)()',R&&+其中!'(R是离子门脉冲宽度!()79SSU7是离子的迁移时间!)是离子的扩散宽度的平方!是波尔茨曼常&+&F)*%6)')&'7+#$数!!*是迁移管温度&H'&是迁移区的压+是离子电荷!降&从上面的实验能够看到!离子门关闭期间的电场对(R!主要的影响是(R和'在的&和'!T!8##$##7都有影响!7&情况下!(R被压缩了!'7左移!离子迁移峰的分辨率提高了&在!T!8#的情况下!(R被展宽!'##%#7右移!使得在一个合适的&7下有着较好分辨率!但明显低于!T!8###$#的情况下的分辨率&B!结果和讨论E'(!正离子模式和负离子模式厦同时获得高分辨率的方法当!!T!8&?.的峰被压缩!分辨率得到提高&如##$##果按照图!的接法!窄脉冲期间!晶体管导通时!8U!T!那么在正离子模式下!&?.有较好的分辨率!而在负离子模式下则分辨率较差&如果希望在两种模式下都有较好的分辨率!可以通过在图!中加入高压二极管[)来实现!当迁移管转换为负离子模式时!!将控[)导通!此时#!T!8##$#制晶体管的脉冲进行倒向处理后!就可以在两种模式下实现离子峰的压缩功能&E'5!对离子迁移谱分辨率的影响分析()&?.的分辨率可以表示为*,!结!论!!通过在离子门一端增加一组电阻实现离子门两端的非对称供电!通过改变低压端的电压实现&?.的离子通断控制!简化了离子门驱动电源的设计!省去了昂贵的浮地脉冲驱动电源&离子门的单边控制方式造成了离子门两端的电场的非均匀性!利用电场的非均匀性能够明显提高&?.的分辨率&对于&?.仪器的设计!该方法降低了成本!提高了分辨率!有很好的应用价值&L121+1-/1=(!!!!&)90/;56I8!H5253]=&$6?$&9%91/012$;/12)67/7JWJ^2/33T$05W51$6NO!)--,=(4.(4!\(!!&'$))5253/_NM=865%=JQ/;=&EABBF*A&-8=!H(!!M8!&李!虎!牛文琪!王鸿梅!等'&光谱学与光谱分析'!!)&DP'&`M/6+9'ID$6+;/9/15%=./012$30$567./!OaR((4(4!&'$)-&)!)&)E=(!!%B)90/;56I8!'5b52$:\I!W$729P/bc\!/15%=W/:=.09=&6312P;=)--&A)!F&-=R!\(!!!!$,)51_QP%%5H!C579;P_Q5;/7$:c52$3%5d^P1$6/15%=W/:=.09=&6312P;=)--E*-&-!&-!=!NG(!!$F)5%%/253?!H5%;38!H2/6_$d8!/15%=./63$$23T)--F&&*!!*=!.(!!!!$A)5:978[5Q%C9;$1Q0cP6_96/15%=&61/26519$65%c$P265%$S?533./012$;/12)--A)FF&,F=4W!?(4![(!?!!!$*)&PTH56P$%%29&&D/2&/21DD9%%=865%=JQ/;=)--**-FF&-=4?I!8(!!!!$E)c/63O56/P/2/6^Q9%9$0Q/;3.1/S56]9;;/2;566=&61=c=&$6?$&9%=./0=)-&)&,)BA=!RGR((J(()!!$&-2P66/2C!?P/%%/28W!@,.P%%9:56H!/15%=&61/26519$65%c$P265%$S?533./012$;/12)-&)!-EEA=!T(4?=CC19+%/6*-9+*03197*B2*+#*-47;991+8-B971L1=*0;9%*-A#C+*:1C1-9*2#*-3*G%0%91/9+;C.A4.&)!&!!&!!&!&O&`.Q/6D`8'IJQ5$+P6.D\'JQ/6+96JD`L56+656RaR4!!D!&=86QP9&63191P1/$S@/?/0Q5/8057/;S.09/60/3/S/9)!--!&JQ965!(4$!!!!!D!D!)=J$%%//$SJ$;P1/2.09/60/567C/0Q6$%$P59&/9'$2;5%`69:/)!,---JQ965!R(R44!D!J!D!=J/61/2$S?/7905%^QQ6$%$/S/9&$S^Q/Q96/3/8057/;S.09/60/3/S/9!44$4R4!)!--!&JQ965!?G=9+8/9&6$27/21$0Q56/1Q/729:96$7/$S9$63QP11/239;%9SQ/7/396$S9$63QP11/2729:96$d/25679;2$:/1Q/!RR;(41RR((!!2/3$%P19$6$S9$6;$&9%91/012$;/$S2//577/71$50Q9/:/53;;/1290($d/23P%S9$63QP11/((4$第&&期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析)**,!1Q/%$d:$%15/(521d530$612$%%/71$2/5%9b/1Q/SP$63QP11/2=Cd$0$Q93;$7/1Q//SS/01$S/%/R!96729S11P&/$%P19$$+6$93/2519$$S9$6;$&9%913/012P;d/2/565%b/7=897/7&&?&@'A&-1Q//%/0+R4(44.9&$1Q397/3$S9$63QP11/2d5339;P%51/7=\%/515$S729S11P&/5e93d/7($1Q2$PQ1Q/;/1Q$7$S6P;/2905%3$%P19$6$SO5%50//P519$6=\e/29;/61Q532$:/71Q510$;52/7d91QS%$5:+R(a(((RR!!96$d/2P3/9$65%9$6;$&9%91/012$;/121Q/729:96$7/d53%$d0$/396$S9$63QP11/(4R;RR!$d/23P%5339;%/$%P19$6$S9$6;$&9%913/012$;//%=CQ/;/1Q$7056&/P3/796(((4d(4(4dR4;/53P2/;/6196312P;/61$2/e/29;/615%7/:90/$S9$6;$&9%91/012$;/12=(43(4%%%%M1&*+B=&$6;$&9%91/012$;/12[29S11P&/&$63QP11/2W/3$%P19$6\%/!43(4A&!%!'W/0/9:/7N/&=&*)-&!500/1/7?5-)-&!!!(4)$22/3$&J(R5欢迎投稿!!!欢迎订阅!!!欢迎刊登广告??光谱学与光谱分析??5N(E年征订启事国内邮发代码??*)+F*E-,!!!!!国外发行代码???光谱学与光谱分析.&-+!国际标准刊号$E*&年创刊!国内统一刊号$J'&&+))--@B&..'&---+!J-,E!@[\'码$ILIN\[!国内外公开发行!大&F开本!)E)页!月刊%是中国科协主管!中国光学学会主办!钢铁研究总院#中国科学院物理研究所#北京大学#清华大学共同承办的学术性刊物&北京大学出版社出版!每期售价B,&--元!全年,B-元&刊登主要内容$激光光谱测量#红外#拉曼#紫外#可见光谱#发射光谱#吸收光谱#K射线荧光光谱#激光显微光谱#光谱化学分析#国内外光谱化学分析领域内的最新研究成果#开创性研究论文#学科发展前沿和最新进展#综合评述#研究简报#问题讨论#书刊评述&-光谱学与光谱分析.适用于冶金#地质#机械#环境保护#国防#天文#医药#农林#化学化工#商检等各领域的科学研究单位#高等院校#制造厂家#从事光谱学与光谱分析的研究人员#高校有关专业的师生#管理干部&-光谱学与光谱分析.为我国首批自然科学核心期刊!中国科协优秀科技期刊!中国科协择优支持基础!/!/中国科学引文数据库0中国物理文摘0中国学术期刊性#高科技学术期刊!中国科技论文统计源刊!/!同时被国内外的J!8!$%!?\文摘0.J[!.J&8!J8!\9[O&'\!.0$P3等文献机构收录&根据国(家科技部信息研究所发布信息!中国科技期刊物理类影响因子及引文量-光谱学与光谱分析.都居前几位&&欢迎国内外厂商在-光谱学与光谱分析.发布广告&广告经营许可证$京海工商广字第*-EB号'光谱学与光谱分析.的主编为高松院士&-欢迎新老客户到全国各地邮局订阅!若有漏订者可直接与-光谱学与光谱分析.期刊社联系&联系地址$北京市海淀区学院南路A南院'光谱学与光谱分析.期刊社!!邮政编码$!-F号&&---*&!联系电话$-&-+F)&*&-A-F)&*)EE*电子信箱$0Q6eSe:9&3965&0$;%修改稿专用邮箱$)--*:9&3965&0$;!!R(4R((R((网!!址$Q$++11ddd=eSe&0$;(R(4R(
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主题：【讨论】什么是离子迁移谱&和离子色谱有什么区别？6#终于有资料
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发表于： 15:22:18
PITTCON真的让人大开眼界，阅读的时候我了解到一个新内容：“离子迁移谱IMS（ Ion Mobility Spectrometer）”现在向各位高手求解：什么是离子迁移谱？离子迁移谱和离子色谱有什么区别和联系？期待大侠给大家详细讲解作为知识谱及
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16:38:19 Last edit by z14753
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离子迁移谱技术,没接触过新技术
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第一次知道离子迁移谱技术
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看来用的人真少啊……
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3、IMS技术独特之处 TOF-MS在在线分析方面确实显示出诸多优点，但是要进一步实现仪器的小型化甚至微型化是很困难，主要是其真空系统受制于目前国内真空器件发展的约束。 李海洋研究员说：“而相比较而言，离子迁移谱(IMS)是大气压下的质谱，IMS技术在小型化以及微型化方面则具有其独特之处：第一，不需要真空系统，整个装置可以做得很小。第二，其灵敏度极高，而质谱一般是微克(ug)量级，在不加任何富集的情况下，IMS就可以达到皮克(pg)量级，这些特点使得其很适合于现场在线快速分析;加上近几年出现的更新探测器技术，又可能达到飞克(fg)量级;如果再加上新的手段，其在灵敏度上的前景就不可限量。第三，具有很好的结构区分性，能对同分异构体等实现很好的区分。” IMS技术在国内曾一度不被看好，近些年来，IMS在国家安全方面有广泛的应用，它能够实现pg级的爆炸物和毒品的快速测量;同时，IMS在环境、生物医学、食品等方面也展示出其无限的潜力。
16:37:04 Last edit by z14753
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原文由 Alt(z14753) 发表:3、IMS技术独特之处 TOF-MS在在线分析方面确实显示出诸多优点，但是要进一步实现仪器的小型化甚至微型化是很困难，主要是其真空系统受制于目前国内真空器件发展的约束。 李海洋研究员说：“而相比较而言，离子迁移谱(IMS)是大气压下的质谱，IMS技术在小型化以及微型化方面则具有其独特之处：第一，不需要真空系统，整个装置可以做得很小。第二，其灵敏度极高，而质谱一般是微克(ug)量级，在不加任何富集的情况下，IMS就可以达到皮克(pg)量级，这些特点使得其很适合于现场在线快速分析;加上近几年出现的更新探测器技术，又可能达到飞克(fg)量级;如果再加上新的手段，其在灵敏度上的前景就不可限量。第三，具有很好的结构区分性，能对同分异构体等实现很好的区分。” IMS技术在国内曾一度不被看好，近些年来，IMS在国家安全方面有广泛的应用，它能够实现pg级的爆炸物和毒品的快速测量;同时，IMS在环境、生物医学、食品等方面也展示出其无限的潜力。学习了，原来离子迁移谱是质谱啊……
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学了！！！！！！！！！！！！！！！！！！
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这个技术主要用于国防军工比较多。
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IMS原理很简单，采用电离源将中性分子电离成离子，再在电场作用下漂移，不同的离子的迁移率不同，从而将其鉴别出来。其优势是成本低（相对于质谱仪），还有就是能在常压下进行鉴别，不像质谱仪需要高真空。但是由于长期不能建立很好的离子反应模型，所以一直不被看好。MARC状态：审校
文献类型：中文图书 浏览次数：47
题名/责任者:
/(美) Gary A.Eiceman, Zeev Karpas著 成海, 曹树亚译
出版发行项:
北:V防工业Q版社,2010
ISBN及定价:
978-7-118-06985-3/CNY49.00
载体形态项:
295页:V23cm
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中图法分类号:
本书据原书第2版译Q
责任者附注:
责者Eiceman汉译姓据CIP著录: 埃h门; 责者Karpas规范汉译姓为: 卡尔帕什
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