基于有限元计算的微流控聚焦装置液滴生成特性分析

研究微流控聚焦装置液滴生成特性是液滴微流控芯片结构优化设计的基础。利用水平集方法结合有限元技术建立了微流控聚焦装置内液滴生成过程的数值计算模型,并分析了分散相与连续相流速比、微流道几何结构对液滴生成机制和液滴生成特性的影响规律。在一定的流速比、微流道入口宽度比范围内,均生成了性态良好的液滴。当分散相与连续相入口宽度比大于1时,液滴尺寸随连续相入口宽度、连续相流速的增大而减小,液滴生成频率随连续相入口宽度、连续相流速的增大而增大;当分散相与连续相入口宽度比小于1时,液滴尺寸随分散相入口宽度增大而增大,随连续相流速的增大而减小,液滴生成频率随分散相入口宽度、连续相流速的增大而增大。数值计算结果表明：微流控聚焦装置液滴生成受几何结构、流速及两相流体物性参数的耦合作用,模拟计算的结果可为微流控聚焦装置结构优化设计提供指导。     

超声电铸提高金属微流控芯片模具的均匀性

利用微电铸技术制作的微流控芯片模具往往存在沉积厚度不均匀的缺陷,这种缺陷会影响模具的尺寸精度及使用性能,并增加模具的制作成本。为了制得厚度均匀的微流控芯片模具,研究了超声电铸对模具均匀性的影响。首先,采用有限元软件COMSOL Multiphysics建立微流控芯片模具的微电铸模型,分析电铸2 h后的模具的厚度分布。并根据该仿真结果,设计掩模版。然后,在自主搭建的超声电铸装置中进行一系列电铸实验,来研究超声搅拌对模具均匀性的影响。实验结果表明:电铸过程中添加超声搅拌可以改善微流控芯片模具的均匀性。超声功率为200 W时,超声频率改善模具均匀性的程度为200 kHz＞80 kHz＞120 kHz。超声频率为200 kHz时,超声功率改善模具均匀性的程度为500 W＞200 W＞100 W。当超声的频率和功率分别为200 kHz和500 W时,与无超声电铸相比,模具的均匀性提高约30%。     

基于双波长像面数字全息显微的微通道检测

针对微流控芯片通道三维形貌的可视化测量需求,搭建了一套反射式离轴双波长像面数字全息显微测量系统。首先,利用分辨率靶和标准样片对系统的横向、纵向分辨率和放大倍数进行标定实验,结果表明双波长全息显微系统在横向宽度及纵向深度测量中具有较好的准确性和可行性。然后,利用该系统分别对由PDMS材料制成的直通道、圆形小室结构微流控芯片以及硅基底微流控芯片通道进行三维形貌检测,并得到定量结果：直通道结构深度为48.6μm,宽度为75.8μm;圆形小室微通道深度为48.5μm,宽度为76.6μm;硅基底微流控芯片测量得到通道深度为61.6μm。上述结果与白光干涉仪的测量结果具有良好的一致性,说明双波长全息显微系统具有较高的可靠性和准确性,可为微流控芯片微通道检测提供新的成像检测方法。     

声学微结构的微流控声场的改进与优化*

受限于加工工艺,目前多数的声表面波微流控芯片,主要依靠普通的直通道调节细胞流速,从而控制微球在通道中的排列。但其形成的声场通常无法满足低能量、多功能的微流控需要。本文在普通声表面波微流控芯片的基础上,分别在频域和时域内构建声学微结构,并改变微结构阵列中铜柱间距,模拟仿真了微流控芯片输出端的电势,发现其输出端电压得到了明显的改善。当输入电信号频率在0-30MHz时,输出端电势增加约0.25V;在0-1000ns内,输出端电势增加0.015V左右;进而可以探索开发性价比更高的声波微流控芯片,针对病理检测等所存在的问题进行分析优化,提出新的细胞分离等技术。     

基于分水岭算法的电润湿特性研究

采用一种改进的分水岭变换算法研究导电液滴在微流控芯片表面介质上电润湿效应,获得了一个单像素宽度、连续的液滴边缘轮廓,得到了导电液滴在芯片表面的接触角随外加电势的变化规律,进而计算了导电液体的表面张力。相关结论为新型微流控光学变焦透镜阵列器件的设计和研制提供了依据。     

奥氏体不锈钢窄间隙焊缝侧壁未熔合相控阵超声检测*

针对核电站主管道奥氏体不锈钢窄间隙焊缝侧壁未熔合超声检测困难的问题,该文开展基于电子背散射衍射技术的相控阵超声检测研究,并结合全聚焦方法和相位相干成像方法抑制结构噪声。利用电子背散射衍射技术建立壁厚69.5 mm,且同时包含母材和焊缝的奥氏体不锈钢窄间隙焊缝模型。沿焊缝熔合线设置深度26.5 mm、高度3.0 mm的侧壁未熔合,经过仿真优化确定了中心频率2.25 MHz、32阵元以及45°纵波楔块的相控阵超声检测参数。仿真和实验检测结果显示,侧壁未熔合检测信噪比相差不超过0.6 dB,验证了所建模型的有效性。在此基础上,利用全聚焦方法和相位相干成像方法削弱结构噪声,检测信噪比较相控阵扇扫描图像分别提升2.3 dB和4.7 dB,且侧壁未熔合深度与高度定量误差均不超过6.7%。     

微流控SERS及其在生物医学应用的研究进展

微流控芯片以其对微量样品的精确操控能力而引起特别关注,表面增强拉曼光谱(SERS)作为一种超灵敏的光谱检测技术近年来在痕量检测上应用广泛。微流控芯片与SERS相结合的系统可对微量生物样品进行无损、快速、高灵敏度且高通量的检测分析,在生物医学领域有巨大的应用潜力,是当前的研究热点之一。本文介绍了微流控SERS系统近年的发展情况,包括微流控芯片的制作加工和流体操控,以及微流控芯片中SERS基底的集成;并重点介绍了近年来SERS微流控芯片系统在生物医学上的应用,如生物分子的检测、细胞分析、药物监测和筛选、疾病诊断,以及在环境和食品健康安全方面的检测应用。     

CDMA移动通信系统用高温超导滤波器的研制

研制了一种基于CDMA移动通信系统接收频段的高温超导滤波器,滤波器的电路芯片采用蒸镀于2英寸0.5mm MgO基片上的双面DyBa2Cu3O7高温超导薄膜,设计制作的滤波器中心频率为830MHz,通带宽度为10MHz,最终滤波器的工作温度为70K,各项技术指标均满足了CDMA系统的要求.     

基于动态显微成像的红细胞多角度形态学分析方法

提出一种结合显微镜和微流控芯片技术的红细胞多角度形态学分析方法,实现了红细胞的动态显微成像,用于红细胞多角度形态学的测量与分析。利用微流控芯片的缩/扩结构使红细胞在特定位置产生旋转或翻转;利用MATLAB对采集到的视频图像进行分帧处理,通过灰度调整、中值滤波、形态学处理、质心法、目标物识别、动态跟踪等算法处理后,实现对血细胞的有效识别与准确的分类、计数;对分类结果进行多角度形态学分析,并对不同形态红细胞进行最大直径的测量。通过对单细胞多帧关联图像的分析,验证方法的准确性;并利用红细胞多角度形态学分析方法,对糖尿病患者血液及正常人血液进行实验。结果表明,糖尿病患者红细胞相比于正常人红细胞,其平均最大直径及分布宽度均增大。微流控芯片结合图像处理的方法可以实现糖尿病患者与正常人红细胞高通量检测及多角度分析,为其他类型样本细胞多角度形态学测量提供新方法。     

基于声学扫描振镜的超声/光声双模态成像技术

超声/光声双模态成像技术因其同时兼具超声的高分辨率结构成像和光声的高对比度功能成像优势,极大地推动了光声成像技术的临床应用推广.传统超声/光声双模态成像技术多基于超声成像所用阵列探头同时收集光声信号,系统结构紧凑且无需图像配准,操作便捷.但该类设备使用阵列探头和多通道数据采集,使得其成本较高;且成像结果易受通道一致性差异影响.本文提出了一种基于声学扫描振镜的超声/光声双模态成像技术,该技术采用单个超声换能器结合一维声学扫描振镜进行快速声束扫描,实现超声/光声双模态成像,是一种小型化、低成本的双模态快速成像技术.本文开展了系列仿体和活体成像研究,实验结果表明:系统有效成像范围为15.6 mm,超声和光声成像B扫描速度分别为1.0 s^–1和0.1 s^–1 (光声成像速度主要受制于脉冲激光器重复频率).基于本文所提技术研究,有助于进一步推动超声/光声双模态成像技术的临床转化和普及;也为基于超声信号检测的多模态成像技术提供了一种低成本、小型化和快速声信号检测的参考方案.     

Infrared Quantitative Study of Acetylation of Microspheres of Polystyrene

Abstract

Fourier transform infrared spectroscopy has been used to study quantitatively the acetylation of monodisperse polystyrene microspheres with diameters ranging from 7 to 9μm. The CH₂ stretching infrared vibration mode at 2921 cm^?1 was used as the internal intensity standard. The acetylation extent could be easily measured by comparing the relative intensities of the bands of acetyl group (1678, 1415, 1359 cm^?1) or the bands due to the para-substituted benzene ring to the band at 2921 cm^?1 from the calibration curve.     

BSA-SDS-Ag聚合物纳米微粒的制备及其水凝胶性质的研究（Ⅰ）

报道了BSA－SDS－Ag聚合物纳米微粒的制备及水凝胶的性质,用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、傅里叶变换红外（FT－IR）光谱考察了这种聚合物微粒的结构,微粒粒径32nm左右,用UV／Vis光谱及SEM考察了冰凝胶的性,表明Ag^ 离子先与BSA产生化学键合,再学原了Ag粒,进行聚合成网状结构的聚合物。     

Application of the method of X-ray fluorescence analysis for determination of the degree of chlorination of copper phthalocyanin

To whom correspondence should be addressd.     

混合物物态方程的计算

 在采用体积相加原理计算混合物物态方程的基础上,建立了一种物理模型确定混合物温度。根据混合物中各组分温度和压强平衡条件,采用压强-密度迭代方法计算给出混合物物态方程,编制了两种组分的混合物物态方程计算程序。为检验建立的温度模型的合理性及程序的有效性,分析了不同密度、温度状态的氢（H2）和钨（W）组成的混合物状态参量,计算了以下情形及其组合情形的混合物物态方程：H₂和W以不同质量比混合;质量比固定,单组分状态不同;温度区间和密度区间不同。研究表明:实际应用中在建立的混合物温度模型基础上确定的混合物物态方程是合理的。     

傅里叶望远镜外场实验性能改进和结果分析

为了实现对傅里叶望远镜成像系统更接近实际的仿真,改进了外场实验系统结构。采用反射式目标,利用准直扩束镜替代空间滤波器和准直透镜,使用大靶面电荷耦合器件作为监视器。在无大气和包含200m水平大气两种情况下,分别对2.5mm的4种不同空间频谱分布目标进行实验。实验选用9×9,17×17,33×33和65×65傅里叶分量分别进行重构。最高成像角分辨率为3.5″。结果表明含大气与无大气重构结果的Strehl比值相近,从而证明傅里叶望远镜成像系统能够克服下行链路低阶大气扰动的影响。     

Electron microscopy study of aggregation of microclusters of sulphur

A study of aggregation of sulphur particles in colloidal suspension of sulphur in water-methanol mixture using TEM and electron diffraction is reported. From the micrographs the aggregates formed have been found to be random and tenuous indicating a fractal structure. The electron diffraction patterns of the aggregates are used to study the mechanism of diffusion and reaction limited aggregation.     

Optical investigation of dynamics of phenomena of laser-based lithotripsy

Using time-resolved high-speed shadowgraphy, the dynamics of phenomena due to laser-based lithotripsy is studied. Collapsing mechanism of bubble formed therein is investigated. In order to study the mechanism, the optically implemented mathematical morphology is applied. The study of the shape of the plasma and the collapsing region of the bubble of fluid that we are studying can possibly be used for practical application for laser-based lithotripsy.     

Some peculiarities of deep PT-changes of physical properties of rocks

Abstract

Results of petrophysical PT-experiments are discussed. Used is a method of program modeling of experiments. Thermobaric dependence of elastic properties of acid, intermediate and basic rocks as well as elastic wave velocity anisotropy in amphibolites is studied. Deep PT-regimes effect on electrical resistance of dry and water-saturated rocks has been studied. PT-conditions of full loss of the remanent magnetization of volcanites have been established. A number of regional petrophysical lithosphere models has been constructed.     

分子费米共振拉曼光谱强度分析

测量了CCl₄和CS₂分子的Raman光谱。用Bertran理论和群论等相关理论对其光谱强度进行了分析,获得了发生费米共振分子的拉曼光谱强度的特殊规律： (1)发生费米共振的基频和倍频(和频)间发生能量转移,两光谱强度大小相互接近,当发生费米共振的基频和倍频(和频)间距离很小时,两发生费米共振的光谱强度相等(R=1);(2)能出现倍频光谱强度高于其基频光谱强度;(3)也会观测到费米共振光谱,而观测不到参与费米共振的和频中的基频光谱。此研究对化学、材料科学中的分子结构、材料成分等研究中的谱线认证、归属有很好的参考价值。     

Simulation of the contours of spectral lines of closed-ARC radiation

Simulated contours of self-reversed lines of Tl at 535 nm (7²S_1/2−6²P_3/2) and 378 nm (7²S_1/2-6²P_1/2) in alternating-current closed-arc radiation in mercury vapor with an addition of Tll were compared with experimental contours. It is shown that while a single self-reversed contour has many different sets of model parameters that ensure coincidence of experimental and calculated profiles, in the case of operation with a large data file of contours that correspond to different directions of observation along chords perpendicular to the discharge axis, and with different lines that have a common level, such a set of parameters becomes virtually unique. Instantaneous spatial distributions of Hg and Tl atoms in the ground state and of Tl atoms in the 6²P_3/2 state are determined and the parameters of the van der Waals broadening of the 7²S_1/2 level are found. It is shown that a considerable “red” shift of absorption contours in the outer layers of the discharge is observed. The results obtained contradict the presumed existence of local thermodynamic equilibrium in the given discharge. Reported at the Conference “Plasma Physics and Plasma Technologies,” Minsk, September 15–19, 1997 Petrozavodsk State University, 33, Lenin Ave, Petrozavodsk, 185640, Russia. Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 65, No. 5, pp. 761–768, September–October, 1998.