Highly sensitive and stable SERS probes of alternately deposited Ag and Au layers on 3D SiO_2 nanogrids for detection of trace mercury ions

The hazard of Hg ion pollution triggers the motivation to explore a fast, sensitive, and reliable detection method.Here, we design and fabricate novel 36-nm-thick Ag–Au composite layers alternately deposited on three-dimensional(3D)periodic SiO_2 nanogrids as surface-enhanced Raman scattering(SERS) probes. The SERS effects of the probes depend mainly on the positions and intensities of their localized surface plasmon resonance(LSPR) peaks, which is confirmed by the absorption spectra from finite-difference time-domain(FDTD) calculations. By optimizing the structure and material to maximize the intrinsic electric field enhancement based on the design method of 3D periodic SERS probes proposed,high performance of the Ag–Au/SiO_2 nanogrid probes is achieved with the stability further enhanced by annealing. The optimized probes show the outstanding stability with only 4.0% SERS intensity change during 10-day storage, the excellent detection uniformity of 5.78%(RSD), the detection limit of 5.0×10~(-12) M(1 ppt), and superior selectivity for Hg ions. The present study renders it possible to realize the rapid and reliable detection of trace heavy metal ions by developing highperformance 3D periodic structure SERS probes by designing novel 3D structure and optimizing plasmonic material.     

弯曲波导之间的耦合分析

采用极坐标下的光束传播法分析了两条平行变曲波导的中心间距、曲率半径等因素对模式耦合的影响,得到了耦合长度、耦合强度随中心间距、曲率半径的变化规律,并将直波导作为变曲波导的一种特殊情况进行了分析.     

立方大腔体静高压装置中叶腊石的传压及密封性能研究

本文基于高压研究及超硬材料生产所用的静高压立方大腔体(六面顶)压机的需要,制备了源于南非叶腊石矿的两种(A和B)叶腊石粉压块,并与同工艺国产(北京门头沟)黄色叶腊石粉压块进行比较,以此建立评估叶腊石传压及密封性能的实验方法与物理判据.采用Bi,Tl,Ba等标压物质原位标定了以上3种叶腊石压腔中心位置及密封边处的压力;同时,采用银熔点法分别获得了3种叶腊石作传压密封材料时高温下腔体压力与系统加载的对应关系.结果表明,在相同加载油压下南非叶腊石B粉压块和国内叶腊石粉压块中心位置的压力差值不超过0.1 GPa,在升压和降压过程中叶腊石块中心位置与密封边位置的压力差值也更为相近.相比于南非叶蜡石A粉压块,B粉压块在高温传压和密封性能上更接近国产叶腊石粉压块.     

基于混合智能算法的随机生产配料问题

配料问题是工业生产流程中的重要组成部分.在实际的生产过程中,配料问题由于原料的选取与某些随机系数有关,因而具有随机性.将基于随机理论提出一种新的机会约束生产配料模型,然后设计混合智能算法求解提出的生产配料模型.最后,给出一个数值例子表明模型和算法的有效性.     

Y_2O_3负载金属Cu在催化甲醛水溶液制氢反应中的Y_2O_3载体效应

采用NaBH_4还原法将纳米金属Cu负载在Y_2O_3上.通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和测定氢氧根在Y_2O_3和Cu上的吸附等手段对样品进行了表征.结果表明,Y_2O_3表面存在一层薄的Y(OH)3,能优先吸附OH-使其在Y_2O_3表面"富集";金属Cu以纳米粒子形式负载在Y_2O_3上.在碱性甲醛溶液中考察了Y_2O_3负载Cu(Cu/Y_2O_3)的催化性能.结果表明,在低碱度条件下,相对于未负载纳米Cu的Y_2O_3,Cu/Y_2O_3具有较高的产氢活性.当氢氧化钠浓度为0.050 mol/L时,在氮气气氛下Cu/Y_2O_3产氢量约为未负载纳米Cu的7.8倍;而在空气气氛下约为4.3倍.在2种气氛下,Cu/Y_2O_3产氢的最佳氢氧化钠浓度均为0.25 mol/L.这可归结为Y_2O_3表面对OH-的"富集"效应,使其表面产生更多的活性物种CH2(OH)O-(甲二醇负离子).相对于未负载纳米Cu的Y_2O_3,Y_2O_3负载Cu提高了催化剂的稳定性,其原因是Y_2O_3负载阻止了Cu粒子在反应过程的生长.     

双层深度编码探测器的晶体表面优化

设计了双层LSO晶体和位置灵敏型光电倍增管耦合构成的用于小动物PET成像的 深度编码探测器. 众所周知, 晶体的不同的表面处理影响着光输出量, 进而影响着它们构建的PET探测器的性能. 为了优化设计的深度编码探测器的性能, 测试了两种不同表面处理的LSO闪烁晶体阵列探测器的晶体分辨能力及其能量、时间和空间分辨率, 结果表明, 光滑表面LSO晶体构建的深度编码探测器显示出良好的空间、能量及时间分辨特性.     

基于ARINC629的层次化验证平台设计

结合约束随机、覆盖率驱动及断言等多种验证方法,对层次化验证平台的搭建方法进行了研究;以对ARINC629航空数据总线接口控制器的验证过程为例,介绍了基于System Verilog的层次化验证平台的搭建过程及其使用方法;根据验证后覆盖率报告,证明各项功能均已达到其设计需求,且实现率为100%;验证结果表明该平台和传统验证方法相比极大地提高了验证效率,平台的搭建方法和结构具有一定的通用性,更改其数据生成模块即可用于其他类似设计的验证。     

基于IEC标准的日本滨松SHR22000全身用PET扫描仪性能测试

SHR22000是日本滨松光子学株式会社开发的人体全身用正电子发射断层扫描仪. 扫描仪具有32层探测器环, 二维采集可形成63个切片, 病人孔径为60cm, 单个体位数据采集时间为3—5min.扫描仪的轴向视野为22.5cm, 经5个体位可以完成全身扫描, 视野中轴10mm处平均横向分辨率可达到3.2mm. 本文依照国际标准IEC 61675-1(亦即GB/T18988.1-2003)规定的各项指标对该扫描仪的空间分辨率、灵敏度、散射和计数率特性以及复原系数进行了测试, 并给出结果数据.     

面向PEM应用的γ射线探测器研究

正电子发射乳腺照相术(Positron Emission Mammography, PEM)获得的是乳腺的实时高分辨率动态的功能图像, 从而为在更广范围里研究治疗乳腺癌的方法提供了可能. 大多数的PEM探测器采用紧凑型无机闪烁晶体阵列与光电探测器相耦合的形式, 故光电信号转换器件在PEM探测器中起着非常重要的作用. 探测器基于新型平面面板位置敏感型光电倍增管(Flat Panel Position Sensitive PMT, FP-PS-PMT), 配以锗酸铋(Bi₄Ge₃O₁₂, BGO)晶体阵列. PS-PMT型号为R8400-00-M256型FP-PS-PMT, 有效面积大于90%. 晶体阵列为20×20, 单个晶体尺寸为2mm×2mm×20mm. 实验验证表明该探测器具有良好的空间分辨本领和能量分辨本领, 空间分辨率达到2.0mm半高宽(Full Width Half Maximum, FWHM), 能量分辨率达到23% FWHM.