基于激光共焦扫描术的亚心形扁藻显微图像与光谱

采用激光共聚焦扫描显微技术,针对亚心形扁藻开展了研究.从获得的488 nm Ar+激光单光子激发的亚心形扁藻自体荧光光谱与图像,可知细胞内有一杯状叶绿体物质,其荧光峰值为682 nm,对应叶绿体发出的红色荧光.在单通道模式下,获得800 nm fs激光双光子激发的扁藻自体荧光光谱与图像,可知每个杯状叶绿体的内部有一个自体荧光更强的圆形物质.在双通道模式下,可分别获得小圆形物质的自体荧光图像,杯状叶绿体自体荧光图像,以及两个通道图像的叠加.进一步获得了双光子藻细胞荧光图的6个主要的荧光峰.采用单光子激光激发可获得亚心形扁藻叶绿体自体荧光图像及其荧光光谱,而双光子激光激发荧光光谱的多通道以及Lambda模式下采集光谱信号与图像,不仅可观察到亚心形扁藻的内部形态结构,还可能从双光子激发荧光图中研究分析亚心形扁藻生化物质的存在,灵敏度较单光子激发高.激光扫描共聚焦显微技术,特别是双光子荧光与图像技术可为海藻的检测与研究提供一种快速、实时、有效、简便的方法.     

激光偏振性对亚心形扁藻生物效应的影响

实验研究了偏振与非偏振激光对亚心形扁藻的促长作用、叶绿素含量以及色素粗提物吸收光谱等生物学效应的影响.采用488 nm,70 mW输出功率的氩激光,辐照哑心形扁藻,隔天取样进行细胞计数,培养至第6天提取叶绿素,测量叶绿素含量并扫描叶绿素的吸收光谱.实验结果表明,偏振激光与非偏振激光辐照对藻细胞密度、生长速率的促长作用区别不显著;偏振性与否对叶绿素含量的累积没有明显的区别;激光偏振性对色素粗提物的吸收光谱没有影响.激光偏振性与否均可对亚心形扁藻的生物效应产生有效的作用,激光偏振性与激光生物效应关系的研究有待于进一步深入.     

He-Ne激光对钝顶螺旋藻的诱变效应

利用He-Ne激光(波长632 nm，功率10 mW)诱变钝顶螺旋藻IS（Spirulina platensis IS），经过一定时间的辐照，选取生长较快的藻种测量其β-胡萝卜素、蛋白质及多糖含量，进一步筛选出生长快、高产胡萝卜素或高产蛋白质的藻种.实验结果表明：与出发藻种IS相比，经He-Ne激光15min和25 min照射后的藻种MS-1、MS-2和 MS-3，藻丝形态发生变化，藻丝变短、螺旋变紧密，生长速度明显加快，其中 MS-1的β-胡萝卜素含量增幅为18.1%，MS-3的蛋白质和多糖含量均有较大增加.此外通过对出发藻种和诱变藻种的叶绿素a和胡萝卜素的紫外吸收光谱进行比较，发现诱变藻种与出发藻种相比最大吸收峰值略有变化，从而说明He-Ne激光对于钝顶螺旋藻的诱变效应.     

半导体激光对钝顶螺旋藻形态和生长的影响

采用半导体激光(波长650nm,功率40mW,功率密度13mW/cm²)辐照钝顶螺旋藻,辐照时间为30min、15min、8min.通过测定藻丝形态参量、叶绿素a、β胡萝卜素,研究半导体激光对藻生长的影响.结果表明:三个辐照时间都对藻丝形态产生影响,使藻丝长、螺旋数、螺旋长发生变化;30min辐照组抑制藻体叶绿素a、β胡萝卜素的合成,8min和15min辐照组促进藻体叶绿素a和β胡萝卜素的合成,β胡萝卜素增幅最高达17.9%.8min促长作用最明显,使比生长速率提高10.9%,15min略有促长作用,而30min则起抑制生长作用.     

低强度激光辐照HeLa细胞诱导增殖效应的可见光谱特性

比较研究了可见波段405,514,633和785nm低强度激光辐照HeLa细胞的促增殖效应。实验采用100和1 000J.m-2两种有效能量密度的可见光波辐照细胞,照射后24,48,72h采用MTT法检测细胞活性。结果表明,405,633,785nm激光均能促进HeLa细胞增殖,且呈波长和时间依赖性;633nm激光辐照对细胞促增殖效应最显著;514nm激光辐照对HeLa细胞促增殖效应较不明显。不同光剂量对细胞增殖效应不同,405,633,785nm激光辐照时能量密度为1 000J.m-2的辐照组细胞增殖均较100J.m-2辐照组明显,而514nm激光辐照时1 000J.m-2辐照组与100J.m-2辐照组细胞增殖的差异不明显。     

高功率脉冲电子束辐照SiO$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;的光学和激光损伤性能

研究了不同剂量的60 kW高功率脉冲电子束辐照对高纯熔石英玻璃的微观结构、光学性能和激光损伤特性的影响规律. 光学显微图像表明, 辐照后熔石英样品由于热效应导致表面破裂, 裂纹密度和尺寸随辐照剂量增加而增大, 采用原子力显微镜分析表面裂纹的微观形貌, 裂纹宽度约1 um, 同时样品表面分布着大量尺寸约0.1–1μm的碎片颗粒. 吸收光谱测试表明, 所有样品均在394 nm处出现微弱的吸收峰, 吸收强度随着电子束辐照剂量增大呈现先增加后减小的趋势. 荧光光谱测试发现辐照前后样品均有3个荧光带, 分别位于460, 494和520 nm, 荧光强度随辐照剂量的变化趋势与吸收光谱一致. 利用355 nm激光研究了不同剂量电子束辐照对熔石英激光损伤阈值的影响, 结果表明熔石英的损伤阈值随着辐照剂量的增加而降低. 在剂量较低时, 导致熔石英激光损伤阈值下降的原因主要是色心缺陷; 剂量较高时, 导致损伤阈值降低的原因主要是样品表面产生的大量微裂纹和碎片颗粒对激光的调制和吸收. 关键词： 熔石英 电子束辐照 色心 激光损伤阈值     

高功率脉冲电子束辐照SiO_2的光学和激光损伤性能

研究了不同剂量的60 kW高功率脉冲电子束辐照对高纯熔石英玻璃的微观结构、光学性能和激光损伤特性的影响规律.光学显微图像表明,辐照后熔石英样品由于热效应导致表面破裂,裂纹密度和尺寸随辐照剂量增加而增大,采用原子力显微镜分析表面裂纹的微观形貌,裂纹宽度约1μm,同时样品表面分布着大量尺寸约0.1—1μm的碎片颗粒.吸收光谱测试表明,所有样品均在394 nm处出现微弱的吸收峰,吸收强度随着电子束辐照剂量增大呈现先增加后减小的趋势.荧光光谱测试发现辐照前后样品均有3个荧光带,分别位于460,494和520 nm,荧光强度随辐照剂量的变化趋势与吸收光谱一致.利用355 nm激光研究了不同剂量电子束辐照对熔石英激光损伤阈值的影响,结果表明熔石英的损伤阈值随着辐照剂量的增加而降低.在剂量较低时,导致熔石英激光损伤阈值下降的原因主要是色心缺陷;剂量较高时,导致损伤阈值降低的原因主要是样品表面产生的大量微裂纹和碎片颗粒对激光的调制和吸收.     

飞秒激光作用下的硅表面微结构及发光特性

 采用近红外飞秒激光辐照浸泡在硫酸溶液中的N型单晶硅片,激光波长800 nm,脉宽200 fs,重频1 kHz,平均功率为100 mW,而硫酸溶液的质量分数分别选择为0.1%和1%。辐照后硅表面呈直径为5~8 mm,高度15 mm的柱型结构。分析其荧光特性,并通过比较硅材料表面微结构与激光光源、扫描参数、硅片背景环境的关系,确定最佳辐照条件为激光扫描速度750 mm/s,扫描间距5 mm/s。最终在厚度0.5 mm、直径26 mm的硅片上获得10 mm×10 mm的方形扫描区域,荧光光谱显示激光扫描后的区域在700 nm附近有很强的荧光发射。分析结果表明飞秒激光扫描改变了样品的表面微结构尺寸,增大了吸收面积,扩展了荧光激发波长,有效提高了样品的吸收效率和荧光发光相对强度(超过扫描前发光相对强度的2倍),荧光发射谱的变化是由量子限制效应和表面态模型共同作用的结果。     

不同生境条件下藻蓝蛋白活体荧光光谱特性研究

蓝藻生物量检测技术发展是应对目前频繁发生的水华事件的重要环节。藻蓝蛋白作为蓝藻的特异性蛋白,在一定程度上比叶绿素更能准确反应自然水体中的蓝藻生物量,因而成为蓝藻生物量检测技术的重要指标。本文利用三维荧光光谱技术,以不同光照、不同生长期的铜绿微囊藻、鱼腥藻活体为研究对象,比较了单点法和包络法两种光谱解析方法的可靠性,探究了不同生境条件下的藻蓝蛋白活体荧光光谱特性。结果表明：(1)荧光光谱强度随生长期延长而增大;(2)采用包络法解析藻蓝蛋白特征荧光光谱的方法比单点法更为可靠;(3)在不同生境条件下,铜绿微囊藻藻蓝蛋白活体荧光激发波长基本保持614 nm、发射波长基本保持654 nm不变,鱼腥藻藻蓝蛋白活体荧光激发波长随生长期在610和620 nm之间波动减小,发射波长随生长期在650和660 nm之间波动增大。这种波动与藻种样品颗粒度大小和光谱扫描模式有关。该研究结果为发展蓝藻生物量活体荧光监测技术发展提供了实验基础。     

激光等离子体效应对细胞烧蚀特性研究

研究对比了激光直接辐照、聚焦辐照以及激光等离子体辐照三种辐照方式下,洋葱表皮细胞的烧蚀特征,并基于激光辐照的热力学特性对细胞的温升以及相变过程进行分析。观察发现： 直接辐照对细胞的杀伤效果很不明显;聚焦辐照会引起焦点附近细胞的断裂以及脱水;激光等离子体辐照作用下,细胞会呈现大面积的去除,断裂边缘粗糙,且细胞层有叠加现象。理论分析发现,激光等离子体具有热效应、辐射电离及冲击波效应等,会增加激光脉冲能量到细胞的沉积、以及对细胞冲击剥离等,从而会大大增加细胞的杀伤范围和效率,可用于对细胞进行大面积杀伤。     

不同剂量重离子辐照玉米自交系的生物学效应比较

用12C6+和 36Ar18+离子束分别辐照玉米自交系干种子和浸泡种子, 研究了M1—M3代重离子束辐照的生物学效应。 结果表明: 种子发芽势和发芽率随辐照剂量的增加而下降, 不同生理状态的种子对重离子辐照的敏感性也不同。 一般12C6+ 离子辐照干种子的适宜剂量为20—25 Gy; M1代叶型发生明显的变化, M2代植株在株高、穗位、单株穗数、雄穗花药颜色、粒质、穗行数、粒重和抗性等方面均发生了变化, 并产生了许多有益的变异,包括株高和穗位降低、同位多穗、穗行数和粒重增加、粒质由粉质变为硬粒以及抗锈病和红叶病的植株等, 有益突变的频率达7.0％—17.9％;在M3代出现能够稳定遗传的,并且光合效率增加的有益突变株。由此可见,重离子束辐照是玉米种质改良的一种高效手段。 In order to study biological effects of heavy ion irradiation on maize inbred lines, the agronomic traits and photosynthetic rates were investigated from M1 to M3 of maize seeds irradiated with 12C6+ and 36Ar18+ ions．The results showed that the germination rate and planting percent of maize seeds irradiated were decrease as dosage increasing of heavy ion irradiation. Different physiological status of seeds had disparate sensibility to heavy-ion irradiation and the suitable dosage of 12C6+ ion irradiation was 20—25 Gy for dry maize seeds. The leaf type of the plant happened visible changes in M1 generation. The plant height, spike position, spike number per plant, anther color of staminate,grain texture,spike row,grain weight and resistance had changes in M2 generation. Among them occurred some beneficial mutations that include degrading of plant height and spike position height, multi spike at same position in the plant, increasing of pike row and grain change of grain texture from powder seed to hard seed,resistance to rust disease and red leaf disease and so on. The frequency of beneficial mutation was 7.0％—17.9％. Those beneficial mutations could be stably inherited and mutant plants with high photosynthetic efficiency emerged in M3 generation. The study above showed that heavy ion irradiation is a high performance means for improvement germplasm of maize.     

激光诱变选育面包酵母菌的研究

采用He-Ne激光对面包酵母菌进行诱变处理,筛选到3株低糖面团起发活力大幅度提高的菌株XD198、XD193和XD174,其低糖面团起发活力比出发菌株分别提高31.3%、32.7%和35.3%.海藻糖含量分别较出发菌株提高-1.37%、10.83%、5.10%.而且筛选到的高活力菌株遗传性能稳定.证明激光诱变效果明显,是进行面包酵母菌种选育的理想方法之一.     

Chryseobaterium s p. S 7溶藻过程光谱学特性及机理研究

藻类的大量繁殖对饮用水源、养殖业、旅游业以及人类健康造成了极大的影响。溶藻细菌作为一种生物控制手段,在控制藻类爆发方面显示出了极大的潜力。课题组前期分离获得一株金黄杆菌属溶藻菌Chryseobaterium sp.S7,研究发现该菌株具有明显的溶藻作用,作用方式为通过分泌溶藻物质进行间接溶藻,为进一步揭示该菌的溶藻特征及机理,以铜绿微囊藻为目标藻种,运用UV-Vis,EEMs,FTIR和FCM技术,分析Chryseobaterium sp.S7溶藻过程的光谱特性。实验结论如下：将菌株发酵液与藻液共培养7 d,利用UV-Vis和EEMs技术对藻细胞Chla含量与PC荧光值变化趋势进行分析,结果显示：藻细胞Chla含量在第1 d便开始下降,表明在短时间内,细菌胞外溶藻物质便可快速作用于藻细胞,第7 d时Chla去除率为59.37%。藻细胞PC荧光值也呈现下降趋势,与Chla变化趋势表现为一致性,表明在溶藻过程中伴有Chla和PC的减少。FTIR分析结果显示：藻细胞结构中的C=O, C-H,O-H键分别在1 647,2 927和3 475~3 437 cm-1处的吸收峰强度明显减弱,表明藻细胞内的多糖物质和蛋白质结构可能被破坏,处于2 500~1 700 cm-1范围的若干小吸收峰则进一步表明藻细胞解体的现象。分别在共培养第3 d和第7 d时对藻液进行PI特异染色,应用FCM对藻细胞PI特异性荧光和Chla,PC自发荧光特性进行分析,结果显示,在细菌S7的溶藻过程中,藻细胞PI特异性荧光逐渐增强,Chla、PC自发荧光呈下降趋势、表明藻细胞膜、Chla、PC三者破坏程度在溶藻过程中具有紧密的内在联系和较高的一致性。溶藻过程中藻细胞表现为多种形式的损伤,且损伤处于动态变化过程中,由Q1（Q5）区细胞按顺序逐步向Q4（Q8）区细胞移动。推测Chryseobaterium sp.S7可能的溶藻过程为：细菌将溶藻活性物质释放到细胞外,溶藻活性物质通过破坏铜绿微囊藻细胞膜中的多糖和蛋白质的结构,增加膜的通透性,进一步破坏胞体内的Chla,PC和DNA/RNA等物质,使藻体裂解死亡,最终形成细胞碎片。通过对Chryseobaterium sp.S7溶藻过程藻细胞的光谱学特性的分析,初步揭示了Chryseobaterium sp.S7的溶藻机理,为微生物控藻及修复技术提供了理论依据。     

He-Ne激光对产ALDC地衣芽孢杆菌的诱变效应

采用He-Ne激光(波长632.8mm,功率9mW)对一株产α-乙酰乳酸脱羧酶为1.22IU/mL的地衣芽孢杆菌H-5,分别以10min、20min、30min、40min进行照射处理,结果表明,10min照射对H-5菌的芽孢萌发有激活作用,促进其生长速度;20min和30min照射对H-5菌株的产酶力有明显的影响,筛选出三株比出发菌株产酶力提高2倍以上,且对啤酒发酵中双乙酰降解作用明显的变异菌株,其中L-20’₆菌株经传代培养及酯酶同工酶分析,证明发生了稳定的遗传变异.40min照射对H-5的生长和产酶力有限制作用.     

碲镉汞焦平面光伏器件的实时γ辐照效应研究

对碲镉汞长波和中波焦平面光伏器件进行了实时γ射线辐照效应研究,通过辐照过程中实时测试器件的电流-电压特性,发现随着辐照剂量的增加,中波器件比长波器件表现出更好的抗辐照能力.对于长波器件,随着辐照剂量的增大,能够反映器件性能的零偏电阻逐渐降低;对于中波器件,零偏电阻随着辐照剂量的增加无固定变化趋势,辐照效应主要表现在电阻-电压曲线随着辐照剂量增加出现越来越明显的扰动.根据光伏器件的暗电流机理,对长波器件的电阻-电压曲线进行数值拟合,发现辐照引起少子产生-复合寿命逐渐降低,缺陷密度逐渐增大,主要影响的电流机理 关键词： γ辐照 辐照效应 光伏器件 碲镉汞     

预处理对355nm激光作用下熔石英损伤增长的影响

测试了经化学蚀刻、紫外激光预处理及其共同处理后的熔石英355 nm激光损伤阈值;研究了处理前后其损伤斑面积随激光辐照脉冲数的增长情况。结果表明,处理后熔石英355 nm激光损伤阈值得到了提高,且损伤斑面积增长变慢。利用CO2激光对熔石英表面损伤点进行了修复处理,修复后的损伤点R-on-1抗损伤阈值和基底阈值相当,损伤增长得到有效抑制。     

Free electron laser nitriding of metals: From basis physics to industrial applications

Titanium was laser nitrided by means of free-electron laser irradiation in pure nitrogen atmosphere. The variation of pulse frequency and macropulse duration of the free electron laser resulted in δ-TiN_x coatings with different thickness and different micro- and macroscopic morphologies. The coatings revealed, characteristic values for hardness, roughness and crystallographic texture, which originate from the growth mechanism, the solid-liquid interface energy and the strain. Further investigations showed that the dendritic growth is beginning at the surface and that the alignment of dendrites is normal to the surface. A correlation of the texture with the time structure of the laser pulses was found. Numerical simulations were performed and compared with the experimental results. The simulations can explain the experimental results.     

飞秒强激光对二氧化钛金红石晶体相变的影响

该文章报道了利用显微激光拉曼光谱仪研究近红外飞秒强激光脉冲诱导二氧化钛金红石单晶所引起的相变.实验辐照时间为60s,当激光辐照平均功率增加时,锐钛矿相的拉曼振动模式强度增强,金红石相的拉曼振动模式强度减弱.通过金红石相和锐钛矿相粉体等拉曼光谱的实验,肯定了随着辐照激光功率的增大,.可以通过拉曼光谱中锐钛矿A1g B1g(515 cm-1)振动模式标志峰和金红石相Eg(445 cm-1)振动标志峰分别对应面积的比判断其相变量.     

Effect of low level laser irradiation on the proliferation of myoblasts—the skeletal muscle precursor cells: an experimental in vitro study

The aim of this paper is to study the effect of low-level laser irradiation (LLLI) on proliferation of myoblasts in culture. Myoblasts derived from rat skeletal muscle were irradiated by He-Ne laser with different doses. Compared with nonirradiated control group, the number of myoblasts increased when the cells in normal culture conditions were exposed to the laser of specific energy density. The amount of cells with proliferating cell nuclear antigen (PCNA) positive expression and the 5-bromo-2′-deoxyuridine (BrdU) incorporation rate after laser irradiation were also higher than that of the control group, suggesting that LLLL at certain doses can effectively enhance myoblasts growth activity in vitro. This study firstly demonstrated that stimulating myoblasts to enter into proliferative stage from initial resting state was an important mechanism of regeneration and repair of injured skeletal muscle promoted by LLLI in clinical treatment.     

He-Ne激光、紫外线诱变氧化亚铁硫杆菌及耐砷菌株的选育

对适合氧化亚铁硫杆菌(Thiobacilus ferrooxidans)特点的诱变方法进行了研究:把菌体制成无铁细胞悬液进行小剂量、多次数的诱变.氧化亚铁硫杆菌菌株S₁经多次紫外线和激光照射,并结合逐级驯化处理,最终选育出了优良耐砷菌株S_x,它能在含11g/LA_s2O₃的环境中生长,比出发菌株的0.7g/L提高了近14.7倍.在用该菌株进行浸矿的实验结果表明:浸矿能力良好,在同样是10%接种量时,浸出时间比出发菌缩短了一天,并且砷元素的浸出率由原先的76%提高至85.7%.