共焦显微镜三维轮廓快速测量方法及其误差分析

共焦显微术在生物学及工程应用中已成为一种有效的测量、观察方法。本文针对共 焦显微三维测量系统提出了一种高精度快速算法,并进行了误差分析与计算机仿真。对实际 共焦三维测量系统的设计具有重要意义。     

基于光子晶体的结构色隐形眼镜的构建及应用

光子晶体(photonic crystal, PC)是由不同折射率的介质周期性排列而成的微结构,因独特的对光波传播方式的调控能力,被广泛应用于能源转换、传感、显示和防伪领域。用于视力矫正的隐形眼镜具有长期佩戴安全性,为眼部生理参数(如葡萄糖、眼内压(IOP)、角膜温度和pH值等)的无创连续监测和药物递送提供了可穿戴平台。本文概述了光子晶体及隐形眼镜,主要论述了基于光子晶体的结构色隐形眼镜的构建策略及其在作为眼部传感和紫外防护方面的应用,最后对存在问题和发展前景进行了展望。     

利用石英微天平技术实时监控纤维蛋白原与改性后氧化钛薄膜的界面反应

利用石英微天平技术实时研究了纤维蛋白原与改性后氧化钛薄膜的界面分子作用. 纤维蛋白原αC和γ链特异性抗体被用来进一步表征和检测纤维蛋白原在界面的吸附形态及构象变化. 结果显示纤维蛋白原在亲水性表面更倾向于通过αC结构域直立着吸附,这种吸附方式减少了位于纤维蛋白原γ链上血小板结合位点的暴露从而减少了血小板的粘附及激活.     

260 W波长锁定光纤耦合输出泵浦模块实验研究

半导体光纤耦合输出泵浦源是光纤激光器的核心器件,其性能直接制约光纤激光器的输出水平。采用COS封装的高功率LD芯片,通过VBG外腔光谱锁定和精密光束整形变换技术,结合偏振合束与精密聚焦耦合技术将18个LD单元耦合进105 μm/NA0.22光纤,获得不低于260 W功率输出。实验表明,该模块在注入电流18 A时,可获得稳定输出连续功率264 W,对应电光效率52%,输出光谱中心波长975.92 nm,谱宽0.51 nm。该设计为获得高功率、高亮度波长稳定泵浦源提供了一条可行途径,光纤耦合输出模块工程化后可广泛应用在光纤激光器泵浦等领域。     

在线测量低能离子束电荷态和能量的新型探测器

基于加速器装置的离子与物质相互作用过程研究,在原子物理、材料、生物等诸多领域具有重要的科学意义和应用价值。本工作设计并研发了一种新型磁谱仪离子探测器,主要由高稳定性偏转磁铁、大面积位置灵敏探测器、空间匹配的散射腔室构成,可以准确在线测量不同离子的电荷态分布以及对应的能谱信息。基于HIRFL加速器装置,完成了该探测器装置的在线标定工作,获得了探测器位置信号与离子能谱之间的定量关系,给出了定标实验条件下该探测系统的最佳能谱精度和能量分辨率分别为0.1%及0.8%。     

多光刀三维轮廓快速测量方法研究

提出了一种三维自由曲面多光刀快速测量方案,阐述了此方法的测量原理,讨论了多光刀阵列的实现方法,分析了影响其测试精度的主要因素.提出了采用虚拟网格标定法对各光刀分别进行标定,以及运用光刀编码的方法实现对复杂自由曲面测量的方法,结果表明:该方法是一种快速有效的三维轮廓测量方法.     

石墨烯修饰玻碳电极对多巴胺的电催化氧化

通过3-巯丙基三乙氧基硅烷(METMS)将氧化石墨烯(GO)固载到玻碳电极(GCE)表面, 用电化学方法还原GO制备石墨烯修饰玻碳电极(rGO-METMS-GCE). 利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 拉曼光谱(Raman)、 扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等技术对GO和rGO-METMS-GCE的结构和表面形貌进行表征. 采用循环伏安(CV)和差分脉冲溶出伏安(DPV)法研究了rGO-METMS-GCE对多巴胺(DA)的电催化氧化性能及反应机理. 结果表明, 与裸GCE相比, DA在rGO-METMS-GCE电极上的氧化还原峰电流(i_pa和i_pc) 增大4倍, 氧化峰电位负移106 mV, 氧化峰与还原峰电位差(ΔE_p)从202 mV降低至66 mV, DA电化学氧化可逆性明显改善, 表明rGO-METMS-GCE对DA电化学氧化具有显著电催化作用. DA在rGO-METMS-GCE上的反应机理为单电子转移过程.     

基于光散射法油雾探测器的设计

大型柴油机曲轴箱内的润滑油油雾浓度过高,有可能引起爆炸事故。为了实现对油雾浓度的准确、实时监控,研制了一种基于单光路光散射法的油雾探测器。介绍了油雾探测器光机电系统的设计原理、温度补偿措施和信号处理技术。探测器响应时间≤1s,引用误差≤10％,具有相应的声光报警、减速及停机等功能。实验结果表明,该探测器结构简单,性能可靠。     

利用质子能损检测气体靶区有效靶原子密度的实验研究

准确测量气态靶区的有效靶原子密度能够提升离子与气体和离子与等离子体靶相互作用实验结果的精度和对物理过程的认识.实验中利用离子加速器引出的100 ke V质子束穿过一定长度的氢气靶,对质子的剩余能量进行了精确测量,获得了在气体靶内的质子能损数据,结合已有的能损研究结果,重新标定了气体靶区内的有效靶原子密度.分别比较了能损、电离型真空计IonIVac ITR 90和薄膜电容型真空计Varian CDG-500的实验测量结果,对比了修正后的电离型真空计有效气压曲线,结果发现质子束能损的测量方式具有原位、高准确性、在线监测等突出优势,为诊断气态靶有效原子密度提供了新的方法.     

10 W级主控振荡放大半导体激光芯片封装实验研究

结温升高是影响主控振荡放大(MOPA)半导体激光芯片输出功率的重要因素,为解决MOPA芯片的多电极封装和高效散热问题,提出了一种正装和热扩散辅助次热沉相结合的封装结构。建立了该封装结构的3D热模型,对比研究了倒装封装结构、正装无辅助次热沉结构与正装有辅助次热沉结构对MOPA半导体激光器结温的影响。计算结果表明,采用正装有辅助次热沉结构与倒装封装结构散热性能接近,且显著优于正装无辅助次热沉结构,结温降低幅度最高可达40%。另外,采用正装有辅助次热沉封装结构的MOPA半导体激光芯片在连续工作条件下输出功率为10.5 W,谱宽可实现半高全宽小于0.1 nm,中心波长随电流的变化约14 pm/A,实现了10 W级MOPA芯片的封装,验证了该封装结构的有效性。