高能电子照相成像模糊模拟研究

高能电子照相是一种新兴的无损探测技术,可以在不拆解客体的情况下对客体材料及其内部结构进行定量测量。与高能质子照相相比,其分辨能力更高,可达到亚m量级,有望成为介观现象诊断的有力工具。为研究相互作用和成像束线对成像模糊度的影响,采用Geant4模拟软件,建立12 GeV电子束从客体到像平面全过程照相模型,主要分析了成像束线引起的色差模糊、客体纵向长度引起的模糊以及次级粒子造成的模糊。研究结果表明,高能电子照相成像模糊为亚m量级,其中成像束线引起的色差模糊为主要贡献项,次级粒子和客体纵向长度引起的模糊可以忽略。     

激光扫描共聚焦显微镜在光电材料中的应用

随着自然科学的发展,除了医学和生物研究领域,激光扫描共聚焦荧光显微镜(laser scanning confocal microscopy, LSCM)在材料科学研究中的作用越来越显现出来,特别在光电材料的研究中具有广泛的应用。结合多年的仪器管理和使用经验,以本学院的奥林巴斯激光扫描共聚焦荧光显微镜FV1000为例,对LSCM的成像特点、技术优势及其在光电材料成像中的应用情况进行了概述,以期能为LSCM在更多领域的应用和研究工作提供参考。     

基于B样条的TERS形貌成像背景扣除方法

在针尖增强拉曼光谱(TERS)形貌成像过程中，由于针尖与扫描台无法绝对平行、样品电子密度骤变处针尖快速升降以及扫描控制系统响应时间特性差等综合原因的影响，往往使形貌图中带有倾斜或边界面卷曲的成像背景。成像背景对样品形貌的识别和分析带来十分不利的影响，而背景扣除就是解决该问题的重要手段，也是形貌成像预处理的重要组成部分。背景扣除的原理一般是通过拟合背景的方法来扣除成像中的背景。传统的背景扣除方法是利用多项式拟合的方法对成像进行逐行的基线校正，但是该方法在处理形貌成像时常常会由于过拟合而造成样品形貌的失真，同时容易在图片上留下明显的线条纹理。针对传统方法的缺点，本文提出采用B样条曲面拟合方法，直接对样品形貌图进行曲面背景拟合，发挥B样条低阶光滑的优点，能够有效克服传统方法的缺陷。在实验中，同时利用传统方法和该方法对金单晶和合成金片的形貌图进行背景扣除，实验结果表明，两种方法都能够扣除样品形貌图中的成像背景，但与传统方法相比，所提出的方法不会造成样品形貌的失真，且不会留下线条纹理，获得了更加良好的背景扣除效果，为进一步分析样品形貌特征提供了更准确可靠的信息，是一种更加有效的TERS形貌成像背景扣除算法。     

实现均匀照度光伏聚光镜设计

为满足聚光光伏系统的聚光需求,解决传统点聚焦式聚光光伏系统中聚焦光斑不均匀、径长比过大和聚光比较小的缺点,在不增加二次匀光器件的前提下,设计了径长比小、聚焦光斑相对均匀、聚光比高的聚光光伏系统。根据几何光学柯勒照明原理、等光程原理和反射定律,通过数值求解等光程方程组获得聚光镜各个面型的轮廓曲线。利用TracePro软件对所设计的聚光系统进行光线追迹模拟,结果表明:在聚光比为725的情况下,聚焦光斑最大照度仅为太阳照度的2300倍,是点聚焦情况下的1/10左右,系统的径长比为0.3,接收角为0.72°。系统设计实现了结构紧凑,聚光性能高的设计目标,为高倍聚光光伏系统的小型化,简单化提供了一种有效的解决途径。     

基于COSM的三维显微图像复原算法研究

光学分层显微成像技术(COSM)不仅可用于去除非聚焦层杂散光的影响以及噪声的干扰,而且能复原样本的清晰三维像,将成为提取微流体的三维温度和速度场分布信息的有效工具.本文研究了基于已知点扩展函数的6种COSM成像算法,详细讨论了6种COSM成像算法的原理和实现,构造了三维样本图像和点扩展函数模型,并对复原结果进行了分析....     

载银sod基纳米分子筛的合成及抗菌性能

采用两步法合成了 sod 基系列分子筛(EMT、FAU、SOD),并通过离子交换法引入 Ag⁺得到载银分子筛,通过 X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)证明离子交换前后分子筛骨架结构和晶粒尺寸没有发生明显变化;通过红外光谱(IR)、热重(TG)证明制得的载银分子筛具有良好的稳定性;对获得的载银分子筛进行了Ag⁺释放实验与抗菌能力测试,考察了分子筛种类和晶粒尺寸对抗菌性能的影响。结果表明具有笼状结构的FAU与EMT分子筛因可储存更多的Ag⁺而具有更好的抗菌性能,而具有超笼结构的 FAU 分子筛抗菌性能最优。通过对比不同晶粒尺寸载银 FAU 分子筛抗菌数据发现,晶粒尺寸为 100 nm 的载银FAU分子筛因外表面丰富的抗菌活性位点以及其内部可以储存并不断释放 Ag⁺而具有最优的抗菌性能和抗菌寿命。而晶粒尺寸为10 nm的载银FAU分子筛由于晶粒尺寸较小、外比表面积大、扩散路径短,Ag⁺的释放速率最快,抗菌效率最高。     

一种应用于活细胞中检测Hg(Ⅱ)的苯并噻唑类荧光探针

合成和表征了一种苯并噻唑类的荧光探针(YH1),并用光谱法研究了它对不同金属离子的响应。结果表明:YH1对Hg²⁺显示出好的选择性和灵敏度,与Hg²⁺作用后,在紫外光的激发下它的溶液颜色由蓝色变为无色。在1.4~8.8 μmol·L^-1浓度的范围内,YH1的荧光强度与Hg²⁺浓度有线性关系,其对Hg²⁺的检出限为0.56 μmol·L^-1。此外,YH1可跨过细胞膜,细胞毒性低,还可应用于HeLa活细胞中对Hg²⁺进行荧光成像。     

双态发光三苯胺基有机硼配合物的设计、合成与应用

以三(4-溴苯)胺、4-氨基苯硼酸频哪醇酯、4-二乙氨基水杨醛和三氟化硼乙醚溶液为原料,经过Suzuki偶联反应、缩合反应和配位反应,设计、合成了一种新型三枝结构的三苯胺有机硼配合物(TPAB),使用 ¹H和 ¹³C NMR对 TPAB的结构进行了表征,通过紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱详细研究了TPAB溶液和固体态的光物理性能以及不同的外部条件对其发光性能的影响。发现 TPAB溶液和固体态都具有较强的荧光发射,在四氢呋喃溶液中的吸收峰位于 417 nm,发射峰位于 548 nm,荧光量子产率为 40.49%,荧光寿命为 1.72 ns;TPAB 固体的荧光发射峰位于 582 nm,荧光量子产率为 11.43%,荧光寿命为 0.72ns,表明TPAB具有优良的双光发光性能。此外,TPAB具有良好的发光稳定性,不受pH、金属离子、氨基酸和压力的影响。基于化合物优异的发光性能,将其应用于荧光细胞成像,在肝癌细胞(HepG2)中表现出良好的单光子和双光子荧光成像效果。     

红外热成像技术在高分子科学研究中的应用

红外热成像技术是一种非接触、非破坏性的测试材料表面温度的方法,具有既能生成优质图像,又能够精确测温的特点。该技术已被广泛用于全球工业行业的过程状态检测,如电力、建筑、医疗、军事等领域,但在高分子科学的研究领域应用还较少。本文介绍了红外热成像技术的基本原理,综述了红外热成像技术在高分子科学研究中的应用状况,包括研究材料在拉伸、冲击、疲劳过程的热效应特征,研究纤维成形过程的纺丝动力学及高分子聚合过程的反应动力学。     

IPET:测定独个生物大分子三维空间结构的实验方法

蛋白质的动态特性和结构活性对于蛋白质功能的调控具有根本意义。传统的结构确定方法(包括X射线和电子显微镜单颗粒分析技术等)往往需要成千上万不同蛋白质分子的平均信号,因此难以确定蛋白质分子的动态结构。而电子显微断层成像技术是一种对独个生物个体结构从不同的观测角度照相、并计算来恢复该个体的三维结构密度图的方法。传统的冷冻电子断层成像重构方法采用整个大尺寸电镜图像进行重构计算,通常用来研究细菌、细胞切片等大尺寸生物个体在较低分辨率下的结构;由于分辨率的限制,不足以获得小尺寸的蛋白质分子的结构细节。最近,任罡研究小组提出一种独个生物颗粒的电子显微断层成像方法(individual-particle electron tomography,IPET)。该方法通过减小图像尺寸(直至所选区域只包含单个蛋白质分子)的策略,运用提出的FETR(focused electron tomography reconstruction)算法来提高独个大分子重构的分辨率。此方法不需要初始模型和大量分子的平均信号,同时能够容忍一定的测角误差。本文综述了IPET/FETR方法在确定独个分子结构过程中的具体步骤以及如何应用该方法来研究蛋白动态特性和结构变化特征。期望通过该综述和国内同行交流,分享最新的前沿研究,为赶超世界科技前沿的建设添砖加瓦。