等离子体共振光纤光栅生物传感器综述

等离子体共振传感技术是当今实用化最强、最有可能实现单分子检测的生物医学检测技术之一。高灵敏度的等离子体共振传感技术与细如发丝的光纤载体相结合,为现代生物传感研究提供了一种可实现在体原位检测的全新方法。系统介绍了基于光纤光栅的等离子体共振生物医学传感机理与关键技术,通过能量汇聚的表面共振场实现了10~(-6)~10~(-8) RIU的超高精度折射率测量,为生物医学提供了超低检出限(pM~fM量级)、特异性及原位实时检测新方法。此外,此类传感器还可提供绝对式/相对式多参量同时检测手段,能有效消除环境干扰影响,确保传感器的稳定性和可靠性。最后,回顾了近些年等离子体共振光纤光栅生物医学传感领域取得的研究进展(包括蛋白、血糖、微生物、气体等样本原位检测),并进行总结和展望。     

热声转换的声表面波电压传感机制

提出了一种基于热声转换的高灵敏声表面波(SAW)电压传感机制并开展实验验证。从传热角度以及微扰理论出发建立了基于热声转换机制的SAW电压传感理论模型,探索了结构参数以及环境因素对SAW电压传感器灵敏度的影响规律。为了验证理论模型,在Y切石英基底上同芯片集成设计MEMS微型加热器与200 MHz声表面波器件以制备SAW电压传感器件,并搭建电压测试平台对传感器件开展性能测试。实验结果表明所制备的SAW传感器件电压与频率响应之间具有二次线性关系且在室温(20℃)下具有与理论相近的电压灵敏度(22.4 kHz/V),此外实验获得的环境温度对电压灵敏度的影响规律与理论相符。基于热声转换机制的SAW电压传感器能够显著的提高电压检测灵敏度。     

高性能氧温双传感材料的研究

本文研究了荧光纳米材料与有机染料结合在多传感领域的应用:将荧光纳米材料CdSe/ZnS与有机染料铂(Ⅱ)四(五氟苯基)卟啉包埋于聚氨酯水凝胶D4,经过水解、缩合获得固体薄膜,来实现氧气浓度和温度的同时检测.利用发射峰在524nm的CdSe/ZnS荧光纳米材料提供温度传感,氧气传感则是基于发射峰为650nm的铂(Ⅱ)四(五氟苯基)卟啉的动态猝灭.所制得的薄膜具有良好的光学稳定性,由405nm的紫外光激发,得到两发射峰互不重叠的光谱.实验结果表明,在氧气浓度(0~30%)和温度(15~67℃)下传感膜能很好地应用于氧气和温度双传感系统,且氧气传感的灵敏系数为9.69×10-4,温度传感系数为-0.0035(误差在±0.0002),该技术为新型便携式多传感器提供了可能.     

基于直接检测相干光时域反射计的高分辨率分布式光纤传感技术

研究了基于瑞利散射的高性能定量检测分布式光纤传感技术。在相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的基础上,用窄线宽激光器和微波电光调制实现对光频移的精确控制,构成直接检测相干光时域反射计(COTDR)传感系统。通过分析光频移产生的传感光纤瑞利散射光干涉图样的变化,得到了传感量(温度或应变)的定量信息。对直接检测COTDR传感系统进行了理论分析,并进行了COTDR工作过程和散射信号相关特性的仿真分析,验证了高分辨率分布式光纤传感原理。在此理论分析基础上,采用微波电光调制得到了可变光频移,组建了直接检测COTDR实验系统,实现了25 km分布式光纤温度传感实验,可测量到25 km光纤末端0.1℃的温度变化。     

飞秒激光刻写高阶倾斜光纤Bragg光栅

报道了一种利用飞秒激光微纳加工技术在非敏化单模光纤中制备的高阶倾斜光纤Bragg光栅(HOTFBG)。倾斜折射率调制是将聚焦的飞秒激光穿过高阶相位掩模板,并扫描曝光倾斜放置的光纤实现的,其覆盖了全部纤芯和部分包层。该单一HO-TFBG在1200~1700nm波长范围内可形成三组与高阶Bragg谐振相对应的"包层模式谐振系列"。因此,其携带的信息量远高于紫外倾斜光纤Bragg光栅(UV-TFBG),其功能性更佳,尤其适用于多传感参数的监控。研究了HO-TFBG的折射率、轴向应变和温度等传感特性。此外,该器件兼具飞秒激光诱导光栅结构的高温稳定性,其在苛刻环境中的化学和物理传感具有潜力。     

格雷编码布里渊光时域分析传感器中偏振随机噪声影响及其抑制方法

在格雷编码布里渊光时域分析(BOTDA)传感器中,采用随机扰偏技术,不仅会在消除强偏振牵引效应时引起传感信号信噪比恶化,同时也会引入较强的偏振随机噪声(PRN)而降低传感信号的测量准确度。通过仿真分析和实验研究,证实了偏振随机噪声对传感信号的影响,并基于布里渊相移谱抑制了偏振随机噪声,实验结果表明该方法可使传感准确度提高3倍。     

NaY(MoO_4)_2∶Er~(3+)纳米晶体荧光粉的发光与光学温度传感特性(英文)

采用熔盐法制备了不同煅烧温度的NaY(MoO_4)_2∶Er~(3+)荧光粉材料,样品的晶体结构与微观形貌由X射线衍射仪和场发射扫描电镜测得。Er~(3+)掺杂的Na Y(MoO_4)_2纳米晶体的斯托克斯荧光发射光谱是在不同煅烧温度下测得的。NaY(MoO_4)_2∶Er~(3+)荧光粉材料的两个能级~2H_(11/2)-~4I_(15/2)和~4S_(3/2)-~4I_(15/2)跃迁的发射强度比随煅烧温度的增加而减小。NaY(MoO_4)_2∶Er~(3+)荧光粉材料的温度传感特性依赖于Er~3的两个热耦合能级~2H_(11/2)-~4I_(15/2)和~4S_(3/2)-~4I_(15/2)的发射强度。研究表明,在一个相对大的传感温度范围(303~573 K),600℃煅烧的样品的温度传感灵敏度比900℃煅烧的样品高,样品的温度传感灵敏度随煅烧温度的增加而减小,600℃煅烧的样品的温度传感灵敏度为1.36×10~(-2)K~(-1),比900℃煅烧的样品高76.6%。最后,解释了基于不同煅烧温度的温度传感灵敏度的物理机制。     

BOD光化学传感敏感膜荧光响应的研究

利用自行构建的BOD光纤传感装置对海水中BOD含量进行了检测,考察了海洋耗氧菌种在四甲 基硅氧烷(TMOS)、二甲基二甲氧基硅烷(DiMe-DMOS)和聚乙烯醇(PVA)包埋情况下,对BOD的荧光响应 行为以及耗氧菌种的加入量对BOD浓度的响应情况。传感膜对5 mg·L-1 BOD溶液测定的相对标准偏差为 1.2％(n=6),响应时间为3．2 min,敏感膜使用寿命大于12个月。实际海水样品检测表明,利用BOD光纤 传感检测的结果与国标BOD5方法,存在较好的一致性。     

光纤光栅多点传感的理论与实验研究

对光纤布拉格光栅多点传感进行了理论研究与实验研究。通过定义多点传感信号分辨因子,分析了探测器对传感信号的分辨条件,给出了多点温度与应变传感原理的数学表达式,并探讨了由光源带宽决定的系统实际复用能力。设计并实现了具有一定特色的光纤布拉格光栅多点传感网络系统,利用该系统对温度、位移进行了双路、多点传感实验分析与理论验证,实验结果与多点传感理论分析相符合。     

基于氧化石墨烯涂层的侧抛光纤马赫-曾德尔干涉仪温湿度传感器

对基于微锥的侧抛光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构进行了理论和实验研究。与传统没有经过侧边抛磨的光纤MZI相比,可以看出控制光纤侧抛深度可以有效地提高MZI结构的折射率传感性能。研究结果表明:侧抛深度达41.7μm时,折射率在1.34附近的传感灵敏度达-117.145 nm/RIU。利用侧抛光纤MZI结构结合亲水性材料氧化石墨烯(GO),通过将其沉积在侧抛光纤MZI表面,实现了对温度和湿度双参量的同时测量。温度和相对湿度(RH)的传感灵敏度分别达131.77 pm/℃和-76.1 pm/%RH。所提侧抛光纤MZI传感器结构具有灵敏度高、低成本和制备简单等优点,在生物化学传感领域具有广泛的应用前景。     

工作点测量系统在合肥光源的应用研究

 介绍了利用合肥光源(HLS)的工作点测量系统进行一些束流参数的测量及其应用研究，这些参数包括工作点、β函数；自然色品以及中心频率。同时还进行了清洗电极对工作点的影响的测量。给出了一些测量结果，测量结果与理论计算值相当吻合。     

用等值宽度法测量fs脉冲宽度

本文提出利用等值宽度测量fs光脉冲持续时间的方法.给出了脉冲形状为sech~2 (t/T)、exp(-2t~2/T~2)和exp(-2|t|/T)的干涉相关曲线上包络与相应二阶强度相关曲线半宽度等值的位置,它们分别是3.984、4.875和4.928.定义了两种相关测量的临界延迟速度.理论分析与实验结果符合得很好.所得结果表明,该测量方法可将常规超短脉冲相关测量的时间分辨率提高几倍至几十倍.     

3D coordinate measurement based on inverse photogrammetry and fringe analysis

A method based on inverse photogrammetry and fringe analysis is presented for 3D coordinate measurement. Measurement system mainly consists of a micro-camera fixed on one end of a measuring rod, a measuring probe on the other end and a liquid crystal display screen for displaying 2D fringe pattern in the measurement. In the measurement process, the probe contacts the surface of the measured object, and the CCD camera captures the stripes image on displays screen. The coordinates of camera principal point in the world coordinate system may be determined by the phase information carried in the fringe pattern. The coordinate relations between the principal point of the camera and the measuring probe can be determined with a least square optimization technique in camera coordinate system. This method has the advantage of large measurement range, good flexibility, and portable, which is suitable for field measurement. A result of our method is compared with that of the Coordinate Measuring Machine (CMM), which shows that the measurement accuracy of this method can meet accuracy requirement of the field measurement in large dimension.     

散裂中子源漂移管直线加速器功率耦合器的冷测及分析(英)

功率耦合器是中国散裂中子源(CSNS)漂移管直线段(DTL)的关键部件之一,其耦合系数通常通过调节耦合孔尺寸得到，为了确保耦合系数达到设计值，制造了一个冷模进行耦合度的调节。在冷模测量过程中，发现了仅通过改变耦合孔尺寸耦合系数达不到目标值的问题，因此提出了一种与测量结果对比有良好仿真精度的新模型用于分析，并使用该仿真模型分析了PEFP使用的理论及影响耦合度的主要参数。最终耦合度被调节至目标值，正式件的冷测结果也表明其与仿真结果基本相同。     

MARTA: a high-energy cosmic-ray detector concept for high-accuracy muon measurement

A new concept for the direct measurement of muons in air showers is presented. The concept is based on resistive plate chambers (RPCs), which can directly measure muons with very good space and time resolution. The muon detector is shielded by placing it under another detector able to absorb and measure the electromagnetic component of the showers such as a water-Cherenkov detector, commonly used in air shower arrays. The combination of the two detectors in a single, compact detector unit provides a unique measurement that opens rich possibilities in the study of air showers.     

p型ZnO薄膜的制备及特性

采用射频磁控溅射在Si片上制备ZnO薄膜，通过离子注入对样品进行N掺杂，在不同温度下进行退火并实现了p型转变.用扫描电子显微镜、X射线衍射和Hall测量对薄膜进行了表征，结果表明薄膜具有良好的表面形貌和高度c轴择优取向，退火后p型ZnO薄膜的最高载流子浓度和最低电阻率分别为1.68×10¹⁶cm^-3和41.5Ω·cm.讨论并分析了退火温度和时间对ZnO薄膜p型转变的影响.     

在c-面蓝宝石上控制生长高质量的ZnO单晶薄膜

利用Mg O和低温Zn O的缓冲层技术,在c面蓝宝石衬底上用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)的方法生长了高质量的Zn O单晶薄膜。通过XRD测试,Zn O薄膜样品具有c轴方向的择优取向,其(002)方向摇摆曲线的半高宽(FWHM)仅为68.4 arcsec,(102)方向摇摆曲线的半高宽(FWHM)为1 150 arcsec,显示了外延薄膜极高的晶体质量。另外从扫描电子显微测试结果和原子力显微测试结果来看,Zn O薄膜具有极为平整的表面,3μm×3μm面积内的均方根粗糙度仅为0.842 nm,接近原子级的平整。拉曼光谱(Raman)和荧光光谱(PL)测试结果显示,Zn O薄膜样品内部的应力基本释放,而且具有极低的点缺陷密度。高质量Zn O单晶薄膜的实现为Zn O基的光电器件的制备提供了坚实的基础。     

电子器件散粒噪声测试方法研究

本文分析了超导量子干涉器(SQUID)和超导-绝缘-超导(SIS)约瑟夫森结散粒噪声测试方法的应用局限性,提出了常规器件的散粒噪声测试方案.针对常规电子器件散粒噪声特性,研究了噪声测试基本条件,并建立了低温测试系统.通过采用双层屏蔽结构和超低噪声前置放大器,实现了较好的电磁干扰屏蔽和极低的背景噪声.在10 K温度下对常规二极管散粒噪声进行了测试,通过理论和测试结果对比分析,验证了测试系统的准确和可信性. 关键词： 散粒噪声 电子器件 噪声测试     

Simultaneous measurement of protein one-bond residual dipolar couplings without increased resonance overlap

A NMR strategy designed to measure simultaneously and without increased resonance overlap scalar and dipolar couplings (RDCs) in (13)C-, (15)N-labeled proteins is presented. Contrary to common schemes for simultaneous measurement of RDCs, a single reference experiment is used for the extraction of more than one type of coupling, thereby reducing the required measurement time. This is accomplished by a common reference spectrum followed by a series of interleaved experiments, in which a particular coupling dependent parameter is varied according to the quantitative J-correlation method or using accordion spectroscopy. To illustrate this idea, we have modified the 3D TROSY-HNCO and the 3D CBCA(CO)NH experiment allowing efficient measurement of one-bond (1)D(NH), (1)D(C'N), (1)D(CalphaHalpha), (1)D(CbetaHbeta), and (1)D(CalphaC') couplings in small to medium sized proteins. In addition, the experiments are expected to be useful for largely unfolded proteins, which show strong resonance overlap but have very favorable relaxation properties. Measurement of RDCs is demonstrated on uniformly (15)N-(13)C-labeled ubiquitin and on the sensory domain of the membraneous two-component fumarate sensor DcuS of Escherichia coli (17 kDa). DcuS was found to be unstable and to precipitate in one to two weeks. RDCs obtained from these experiments are in good agreement with the 1.8A X-ray structure of ubiquitin.     

Measurement of wedge angle of a transparent parallel plate using quasi-monochromatic light source and phase shifting interferometry

A new technique (to our knowledge), for the measurement of residual wedge angle (RWA) of high optical quality transparent nearly parallel plate (PP), using a quasi-monochromatic light source, is presented. Advantages and drawbacks of the technique and the results obtained for a PP, using a filtered white light source, is discussed. A slightly modified optical setup for accurate determination of RWA, using phase shifting interferometry (PSI), has been described. Results obtained, applying PSI, for a validation experiment and for the determination of RWA of a quasi-PP is presented. The PSI based technique does not suffer from any measurement ambiguities due to limitation in effective beam aperture. Hence the technique is suitable for high accuracy measurement of RWA of PP. In both the optical setups, presented in this paper, the respective interfering beams travel the same optical circuit and are thus subject to same perturbation in optical path, due to external mechanical vibration, which finally cancels out. Thus the measurements are much less affected by external vibrations. Since the respective interfering beams undergo identical reflections and transmissions, the visibility or contrast of the interference fringes is very good.